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摘要： 本文介绍了西门子公司的S7-200系列中的CPU212可编程程序控制器的特点，给出了应用它设计多路流量积算和显示系统的总体设计方案，说明了该系统的性能和使用特点。
1. 内部结构特点及工作原理
CPU212由中央处理器(CPU)、输入/输出接口(I/O)、I/O扩展接口、定时器、计数器和编程口等组成。
1.1 CPU212特点
●程序存储量为512字节(存储在非易失的读/写存储区)；
●数据存储量512字节(其中的64字节可以存储在非易失的读/写存储区)；
●PLC基本单元中有8个开关量输入和6个开关量输出；
●可以额外连接两个I/O扩展模块(包括模拟量模块)；
●最大开关量I/O点数为30，最大模拟量通道数6AI/2AO；
●64个定时器(2个1ms,8个10ms，54个100ms)；
●64个计数器(48个加计数器，16个加/减计数器)；
●128个内存标志位、368个专用标志位；
●四则算术运算能力；
●中断能力：
为用户定义的协议(自由口通信)接收和发送中断；
1个由上升沿或下降沿触发的输入中断；
1个时间中断；
1个高速计数器中断；
●1个2kHz的高速计数器；
●快速的布尔逻辑执行速度(1.3μs/指令)；
●由超级电容供电的数据存储区可维持50小时(无需电池)；
●3级口令保护。
CPU212内部结构如图1所示。
1.2 CPU212的结构及工作原理
CPU212的工作原理是建立在下列单元的基上的：第一，程序存储器中存储用户程序；第二，处理器周期性扫描程序，即在一个周期开始时，处理器将所有的输入端的信号读入，存储于过程输入映象寄存器(PII)，然后，在内部计数器、位存储器和定时器的控制下逐步扫描程序，接着处理器将新的信号状态和过程输出到映象寄存器(PIQ)中，并从这里传送到输出端。CPU212的结构及工作原理示意图如图2所示。
1.3 CPU212的外部特征
CPU212外部包括输入点、输出点、编程口、面版状态指示灯。CPU是PLC的大脑，它根据编制的应用程序作出相应的决定，而输入/输出是PLC的控制点。输入用于监视现场装置，如开关、传感器等，输出用于控制其它装置，如电机、泵、开关等；编程口用于连接编程装置，如一台计算机或手持编程器等。要装载SETP7－MICRO/DOS软件才能对CPU212进行编程。由于CPU212的编程口传输信号采用的是RS－485标准，而计算机串行通讯口采用的是RS－232标准，因此连接时需要使用PC/PPI电缆将CPU212和计算机连接起来。由于PC/PPI电缆自带转换器，可完成两种不同标准信号的转换。如图3所示。
CPU212的面板状态指示灯用于显示CPU的运行方式和I/O状态。所有状态指示灯每秒刷新多次，并用于指示CPU212内部诊断测试结果。I/O指示灯用于指示传感器输入状态和CPU控制的输出状态(导通则亮)。如图4所示。
若I/O点未接，在通电时只有CPU状态指示灯显示CPU运行方式。当系统出现内部错误时，红色的SF指示灯亮，此时应切断电源，清除故障。
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2. 多路流量积算和系统软件编程
2.1 软件编程
由于系统需要测量瞬时流量和累积流量，若采用转子流量计，可按体积流量计算。
瞬时体积流量
Q=αCH·(2Vfg/Af)1/2(ρf－ρ)/ρ
累积体积流量
W=Qdt
式中，Vf为转子体积；ρf为转子材料密度；ρ为被测流体密度；g为重力加速度；Af为转子的最大横截面；H为转子在锥管中的高度；C为与锥形管锥度有关的比例系数。
在PLC编程方面，系统具有主控模块、数据示模块、瞬时流量和累积流量计算模块等等。
本系统所具有的最突出的优点是：利用优秀的编程技巧，使CPU212的512个字节程序存储区得以充分利用，完成相对功能强大的多路流量积算和显示功能；同时，将程序的扫描周期降至1ms，满足了实时要求。系统采用STEP7－MICRO/DOS编程语言。主控模块中只完成对多路流量输入计数，由扫描显示器控制每路流量计算的相应按键，若有键按下，则调用相应的子程序以完成流量的计算功能，这样就可以达到降低扫描周期的目的。内部计数器利用输入脉冲的上升沿计数，并用定时器限制脉冲宽度以排除计数脉冲的干扰信号。
2.2 多路流量积算和显示系统硬件组成
本系统由1个可编程控制器(PLC)、1个显示器和多个流量计组成。如图5所示。
3. 系统性能
● 流量脉冲频率：小于50Hz。对应于各种流量计的流量范围如表1所列。
● 精度：主要取决于流量计精度，即SPX系列为±1％满量程；WTX系列为±0.75％满量程，系列流量脉冲频率>50Hz时，会产生附加误差。
● 电源：交流220V。
4. 系统主要功能
本系统可以计算和分路显示瞬时流量和累积流量，其显示范围为：0.0000?2949.0000(l/m)
系统通过显示器将CPU212中的各路瞬时流量和累积流量显示出来，并可清零及设置K系数，其设置方法为：K=3.7854/K′，式中K′为流量计标签上的K系数，按四舍五入法则取K的小数点后4位数。
5. 结束语
本系统在工业生产中有广泛的应用前景。可以计算和显示多路瞬时流量和累积流量，精确度高；使用可编程程序控制器使系统的性能价格比较高，同时由于使用了显示器，系统用户界面非常友好。
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引用 JNZHLF 2007/4/2 23:28:27 发表于2楼的内容
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引用 anjg2006 2007/4/2 23:32:07 发表于3楼的内容
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引用 218hty 2007/4/3 12:09:28 发表于4楼的内容
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引用 418514048 2007/4/4 2:06:45 发表于5楼的内容
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ytzidonghua 发表于 2007/4/5 9:56:21
应该很多的6楼 回复本楼
引用 ytzidonghua 2007/4/5 9:56:21 发表于6楼的内容
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