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基于西门子PLC的S曲线的实现与应用

关键词：西门子PLC；S曲线；实现与应用

引言

S7－1500PLC是西门子新一代高性能产品，性能大幅提升，功能更加强大，

系统响应速度快。所以，将其应用到工业生产中尤为重要。

1西门子PLC简介

西门子PLC是德国西门子公司生产的可编程二进制控制器，在很多行业中都

有应用。1975年，德国西门子公司将SIMATICS3产品投放市场，至此引起了强烈

反响。1979年，西门子推出了S5，对比S3，S5更加智能，因为S5高效应用了

微处理器设备，此后历经几年的发展，又出现了以S5作为基础的U系列产品，

一直到1994年，S7的出现，给PLC系统产品的迅猛发展奠定了基础，1996年

PCS7体系被推出。PLC控制体系操作相对简单，整个体系的编程也不复杂，工作

效率非常高，系统的可靠程度理想，系统自身的硬件设施并不复杂，没有太多的

活动以及连接电子元件，所以即便出现运行故障，也容易修复，同时系统自带特

殊的设计，例如断电保护、信息保护等，这就使PLC控制体系在实际的生产应用

中变得更加安全，更为可靠。PLC控制体系操作简单，系统的灵活程度高，所以

在具体操作中体现的灵活性优势很显著。

2工作原理

西门子PLC控制体系在变频器驱动电机中的应用，主要在三大阶段有所体现。

PLC输入采样操作，这一阶段的PLC会通过扫描的方式完成相关数据、输入状态

等的系统读取，采集工作顺利完成之后，将数据输入之后的两大阶段，也就是用

户程序的执行阶段以及输出刷新阶段就此完成；PLC用户程序的执行阶段，在执

行操作的时候，通过梯形的模式，从上到下展开程序的扫描，而在梯形的具体分

级中，则通过自左到右的顺序完成对应扫描，在此基础上展开运算得出结果，自

动进行刷新，将对应的RAM储存体系中的数据找出来，将I/O映像中所对应的状

态找出，然后将待执行的指令完成输出。PLC刷新输出，才是PLC的真实输出，

当用户将具体阶段执行完毕之后，PLC的CPU将与I/O映像相对应的数据有哪些信誉好的足球投注网站出

来，在此基础上将锁存的电路完成输出，最后使得命令直接传达到对应的设备之

中，完成目标指令的执行操作。

3基于西门子PLC的S曲线的实现与应用

3.1动态惯量补偿

用电机拖动如托辊、提升带等刚体做旋转运动时，在加、减速过程中，为确

保被控对象对速度给定的跟随性能，需要按下式对旋转的控制对象进行惯量补偿：

M=I·a=I·a/r其中a=dω/dta=dv/dt式中：M为需要补偿的转矩，N·m；I

ωvωv

2

为转动惯量，kg·m，可以根据实际拖动对象的形状和材质直接积分计算得到；

22

a为角加速度，rad/s；a为线加速度，m/s；r为转动半径，m；ω为角速度，

ωv

rad/s；v为线速度，m/s。实际工程项目中，通常按照实际生产工艺要求对拖动

对象进行加、减速运动测试，再根据实测转矩的百分数折算惯量补偿值。下图为

现场某托辊从45m/min加速到190m/min的速度、电机额定转矩百分比曲线。其

中转矩曲线中位置①和位置③分别为低速和高速时的摩擦转矩，位置②和位置①

的差值为需要补偿的加速转矩M。

nor

生产运行过程中按照下式进行动态惯量补偿：M=M·YA/YA·M式中：YA

nornorenor

为惯量测量时的加速度；YA为生产时S曲线程序块输出的实际加速度；M为电机

e

额定转矩。在惯量测量时，应进行多点多次测量，取平均值应用。

3.2定位停车

工程项目中，经