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[技术]用西门子PLC实现工作小时计

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文章出处:上仪营销中心技术部 [2007/5/12 ]
责任编辑:上仪营销中心技术部
作者:
 一、前言
       工作小时累计是工程机械设备一个必备的功能。一方面它是企业与客户之间履行保修条款的重要的数字证据;另一方面也是用户施工结算的有效工作数据。传统的小时计大都是电磁机械式的,也有用液晶式的。随着科学技术的不断发展,plc(可编程序控制器)在工程机械设备上被广泛应用。三一重工股份有限公司在所有的产品中全部使用了siemens公司的S7-200PLC,使产品的可靠性、控制精度、智能化程度、扩展性都有了很大的提高。S7-200功能强大、资源丰富,用它来实现工作小时累计是可行的,传统的小时计可以省掉。
      硬件组成
      在现有的S7-200PLC电气系统中,不需要增加任何资源。在外部计时条件满足的情况下,CPU开始计时,同时,计时数据通过PPI电缆传到人机界面显示。

      软件设计
      计时器:利用系统的特殊寄存器标志位SM0.5作为计时脉冲,接通一次(或断开一次)为1秒,用计数器累计时间,满60向前进位。
      时间累计:实时的小时计是前一次的累计时间加本次的工作时间。H=h0+h1。
      时间存储:用永久存储的方式存储时间数据到EEPROM存储器。
      存储周期:存储周期长,EEPR
       OM存储器使用的时间长,但计时精度低;存储周期短,计时精度高,但EEPROM存储器使用的时间短。这是一个矛盾的统一,设计时要根据系统的实际情况确定合适的存储周期,一般设计为3-5分钟。进行一次永久存储的操作,扫描时间会增加15-20ms。
      小时计编辑功能。考虑到CPU有可能损坏的原因,更换CPU后小时计的数据会清零,所以,小时计要有编辑的功能才更完善,当更换CPU后,通过界面可以把以前的工作数据输入到系统并永久存储,在这项操作时,为了使编辑的数据能够成功存储到永久存储区,必须在数据编辑完后,让CPU再运行一个大于存储周期的时间。当然,为了使工作数据的严谨性,小时计的编辑一定要密码进入。
      存储地址更换。为了小时计的实时性和准确性,存储周期不能设计得太长,一般设计为3-5分钟。EEPROM存储器操作的安全次数为10万次,那么一个EEPROM存储器安全计时时间为100000×3/60=5000小时,一般机器的工作寿命是大于这个时间。解决这个问题的办法是在计时次数超过100000次时,更换存储地址。为了存储地址更换的方便,小时计的寻址方式采用间接寻址。
     存储次数存储。为了小时计存储地址更换的需要,存储次数也要与小时计一样进行永久存储,并到100000次后更换地址。
    地址更换的次数存储。为了小时计存储地址更换的需要,地址更换的次数也要与小时计一样进行永久存储,由于次数不多,所以,不要更换地址。
    程序流程简图

 
 
      误差分析
      小计时产生误差的原因有两方面,一个是计时误差,另一个是存储误差。
      计时误差:本小时计的计时器是用系统特殊寄存器标志位SM0.5,它的状态变化周期是500ms,如果程序运行时捕捉不到状态的变化就产生误差。通过长期的监控实验,这个计时误差很小,1小时的误差不到1秒,可以忽略不计。
      存储误差:机器在关机时,最后一次存储还没来得及执行,产生存储误差。这个误差是一个负差,计时时间比实际的工作时间表小。每次关机的最大误差是一个存储周期的时间3分钟。
      总结
      经过500台机器三年时间的现场施工运行,小时计工作稳定可靠,没有出现任何故障。最大的计时时间已达8000小时。
      小时计计时范围宽,可达10万小时以上,可满足机器终身的计时要求。
      时间数据存在EEPROM上,更可靠、更安全。
      小时计数据可以密码进入进行编辑,消除了CPU损坏的后顾之忧。
      可以节省一个电磁机械式的小时计,节约了一定的生产成本。
      唯一的缺陷是存在一个存储误差,这个问题是可以通过程序的改进使误差减到最小。
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