西门子S7-200PLC在小电阻检测中的应用

邬冬杰 李宗泽 王玺锋

摘要：介绍了基于PLC可编程逻辑控制器实现小电阻检测的方案，该方案通过EM231模拟输入热电阻模块实现电阻值测量.使用西门子Smart700IE触摸屏进行人机界面设计和电阻值显示.CPU224XP进行系统控制。论述了小电阻检测设计方案、控制原理及主要配置，重点阐述了PLC可编程逻辑控制器系统对电阻值的检测、数据转换与显示。

关键词：可编程逻辑控制器;热电阻模块;小电阻;檢测

0引言

s7-200是由西门子自动化与驱动集团开发、生产的小型模块化PLC系统。$7-200PLC除了能够进行传统的继电逻辑控制、计数和计时控制外，还能进行复杂的数学运算，处理模拟量信号，支持多种协议和形式的数据通信，在航空产品检测、自动化控制领域得到了广泛应用。

在航空产品维护保障过程中，常常需要对电缆导通性、电池电阻等性能进行检测，这些指标涉及的电阻值基本都在100Ω以下，而s7-200目前还没有专门针对电阻值进行测量的扩展模块。本项目是基于EM231模拟输入RTD模块测量温度的功能，以被测电阻替代RTD热电阻的方式，实现0～600Q电阻值的测量。

1工作原理

本项目采用西门子s7-200CPU224XP作为核心控制系统，具有14路数字输.k/10路数字输出，2路模拟量输入/1路模拟量输出，可连接7个扩展模块，扩展EM231模拟输入RTD模块（2输入）用于电阻值检测，扩展Smart700IE触摸屏用于人机界面设计和电阻值显示，方案的原理框图如图1所示。

2系统硬件设计

本项目主要由CPU224XP、EM231模拟输入RTD模块及Smart700IE触摸屏构成。

2.1电阻值检测模块

EM231模拟输入RTD模块是模拟量模块的特殊形式，可以直接连接RTD热电阻以测量温度，允许$7-200测量三个不同的电阻范围，可以将检测到的电阻值转换为15位带符号数据，输出的电阻数据字格式为0至+27648;理论上电阻测量精度为FS/27648，测量误差为0.1%FS，模块转换时间为405ms左右;模块具有8个DIP开关，通过设置DIP开关可以选择热电阻的类型、接线方式、温度测量单位和传感器，其中DIP开关SWl、2、3、4和5用于选择RTD的类型及电阻范围，SW8选择接线方式，当SWl～5设为11101、11110、11111时，分别对应150Ω、300Ω、600Ω电阻范围。RTD模块与传感器或电阻的接线有三种方式（如图2所示），精度最高的是4线连接（需要设置SW8为1）。

以设定150Q电阻范围为例，CPU224XP接收EM23 1模拟输入RTD模块输出的数据，通过下述公式转换为相应电阻值：

其中，R为转换后的电阻值（单位Ω），x为EM231模拟输入RTD模块输出的模拟数据。

2.2电阻值显示

Smart700IE触摸屏准确地提供了人机界面的标准功能，性价比高，与s7200PLC可以组成完美的自动化控制与人机交互平台，其屏幕为7寸宽屏，分辨率800×600。

本项目使用人机界面组态软件WinCC Flexible开发界面，在Smart700IE触摸屏接收CPU224XP输出的电阻值并显示在界面10域中。为使电阻值能够正确显示并确保精度，该10域的正确配置也是关键，配置的参数需要与程序协同运行。本项目将该10域格式类型设为十进制，格式样式为999999，移动小数点2位。

3系统软件设计

CPU224XP有2路模拟量输入，地址分别为AIW0、AIW2，扩展EM231模拟输入RTD模块后，模块输出的模拟数据地址为AIW4、AIW6。为使检测到的电阻值能够在触屏中正确显示，需要对EM23 1模拟输jkRTD模块输出的数据格式进行转换和运算，分别将整型数据转换为实数，乘以15000，除以27648，最后取整。主要的软件设计代码如图3所示。

4验证

设计完成的人机界面如图4所示。在0～150Q范围内选取100个值进行测试，以验证项目性能。验证数据如图5所示。系统测量电阻的精度为O.01Ω，系统误差0.85～0.88Ω，误差可以通过软件进行补.偿，补偿后可将系统误差控制在0.05Ω范围内。

5结束语

通过使用CPU224XP、EM231模拟输入RTD模块及Smart700IE触摸屏，实现了对0～600Ω电阻值的自动检测和数值显示。项目采用的EM231模拟输入RTD模块有2路输入，可以同时检测2路电阻值，实时性高。由于s7-200PLC具有种类繁多的扩展模块，因其模块化的灵活设计还可以扩展出其他功能。随着PLC技术的发展，基于$7-200PLC构建的电阻检测系统可以胜任各种小电阻检测领域，能够满足较高精度的自动化检测需求，同时具有较好的人机交互性和高的性价比，是一种切实可行的电阻检测方案。