S7-200 NETR/NETW通信功能在桥式起重机电控系统中的应用

唐显聪

（杭州易特易机电工程有限公司，浙江杭州310030）

0 引言

随着PLC控制及变频器调速普及，桥机PLC控制+变频器调速电控系统也日益成熟。PLC具有控制优点，能实现产品的低成本、高品质，有利于适应行业竞争。本文以武汉锅炉核工厂房总装车间200 t桥机电控系统为例，着重介绍运用西门子S7-200通信功能实现桥机低成本分布式I/O，以减少连接电缆数量，实现集散控制，提高控制性能。

1 系统简介

本桥式起重机主要用于武汉锅炉核工专用厂房总装车间总装后的设备发运吊装。本桥机的电源由H型安全滑触线提供，控制方式为PLC控制，操作方式为司机室+无线遥控；并在司机室设有重量显示器，同时设置综合状态及故障触摸屏监控系统。

2 控制网络系统描述

本桥机电控系统在司机室联动台内设置一个主站（CPU224XP带两个自由口），网络节点为2和3；以一台触摸屏（GP2500）作为上位机，节点号为0；运行柜和小车远程柜各设置一个从站（CPU224），网络节点号分别为4和5；编程通信电缆节点号为6，选择多主站通信模式。系统拓扑图如图1所示。

图1 网络控制拓扑图

主站PLC输入信号主要为整机的系统控制及各机构的主令信号。输出信号则是起升和运行机构的运行状态正常显示及各分站与主站的通信状态反馈指示信号。主站PLC对每个从站开辟过程数据输入输出缓存映像区，以便通过网络读写实现数据交换。主站通过PORT 0与各从站CPU的PORT 0进行通信交换数据，并通过PORT 1与上位机触摸屏进行通信，触摸屏显示本站和其他从站的I/Q运行信息状态及各机构的故障状态。

运行柜分站PLC输入信号包括系统保护（门限位、温湿仪控制等），大小车运行保护信号（减速、行程限位、热过载保护等），各机构变频器、接触器、断路器正常工作反馈信号及遥控器的控制信号等。输出信号主要是响应主站发出的各机构变频器档位输出、相关接触器动作、变频器故障复位等命令。

小车远程柜PLC输入主要包括起升机构的限位保护（减速、行程限位、超速等），起升机构及小车运行的制动器、风机等被控设备的接触器、断路器等反馈信号。输出主要响应主站发出的起升机构和小车运行制动器、风机等被控设备的动作命令。

3 系统配置组态

打开西门子S7-200 PLC编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN SP，建立各站程序模块后，依次做以下工作：

3.1 通信端口组态

对各个站系统模块设置节点号、通信波特率等参数，系统端口配置表如表1所示。

表1 系统端口配置表

3.2 网络读写功能

接着通过工具栏中指令向导选中NETR/NETW指令，然后开始配置网络读写功能，开辟主站、从站交换数据的映像区，如表2所示。

表2 网络读写功能配置表

3.3 PLC编程

通过PLC编程实现对桥机的控制数据交换是通过MOVE指令将V区（缓存区）数据状态传给Q区或将I区数据传给V区，当然也包括一些M区中间变量的交换。

从站响应主站命令是通过MOVE指令编程实现的，即将映像区的数据直接MOVE到执行输出Q区，如果发生通信中断，Q区的数据将保持上个扫描周期获得的状态数据，这样就有可能出现不可控的危险，输入数据交换也存在这样的情况。为防止由于前述原因发生安全事故，在软件编程中实现了安全保护功能：通过让每个CPU发出交变的脉冲信号并互相检测，判断每个CPU的工作状态，如果发生某个CPU故障或通信故障，则会在规定的时间里检测不到此交变脉冲信号的变化，便执行缓存区清零指令，以确保设备的安全运行。

3.4 对上位机触摸屏编程设置监控画面

完成了各站的程序编写，将所有的输入输出点整理归类，将数据存入触摸屏缓存区，通过主站CPU PORT1端口与其交换。打开人机界面组态软件ProPBWin C-Package03，结合现场实际，设计合理的、人性化的上位机画面。

4 本系统的特点

4.1 性价比高

一般高端用户对于控制系统的通信模式会想到采用PROFIBUS-DP现场总线方式，这样一般就会用S7-300带DP通信功能的CPU，且从站还需通信连接模块，如单单运行于变频桥机简单的数字逻辑给定，这样性价比就差了很多。然而们利用S7-200 NETR/NETW通信功能实现分布式I/O控制，既保证了产品的高品质，又具备较高的性价比。

4.2 硬件扩展性好

由于遥控器操作方式的增加，遥控器的许多信号控制点是分散的，传统做法是设置一个遥控器柜，将输出信号通过转接的方式传输给被控单元，这样如果没有相应的保护，这些输出信号有可能在转接的过程中导致短路、断路或接地等故障，最终可能损坏遥控接收器。本控制系统可以让遥控输出信号就地连接在PLC输入模块里，减少转接线，减少故障点。同样，如果要在小车上增加起升机构减速箱油泵的控制，只需将油泵的断路器和接触器放在远程柜内，接上动力控制线即可，不用从起升柜拉线经过挂缆再到油泵。由此可见，此系统有较好的硬件扩展性。

5 结语

采用NETR/NETW通信方式来就地采集许多信号，并就地执行需远程逻辑条件控制的命令，方便了上位机的监控，减少了现场接线，节约了线缆成本，减少了故障点。在编程控制中设置通信保护程序，使得整机安全可靠，使整机的无故障运行得到了可靠的保障，大大了减少检修、维护的工作量，且提高了整机的品质，真正实现了低成本、高品质的控制理念。

[1]西门子公司.SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册[Z].

[2]殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]西门子（中国）有限公司自动化驱动集团.深入浅出西门子S7-200 PLC[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.