西门子S7-200SMART在农业机械自动化的双路同步应用

在农业机械自动化中有需要多个设备的前后同步与协调工作，既有液压油缸也有电机，这些设备需要同步协调的运行，才能有高效而又不会忙中出错。双液压油缸同步，液压油缸与电机怎么做同步控制问题？这就需要增加辅助编码器做各个位置比较，以此来比较位置差并做PID调整。我们为用户选择了modbus RTU信号输出的绝对值多圈编码器，可以分地址接入同一个PLC控制器，给各个运动液压缸和电机之间做位置比较后的同步与联动协调。西门子的S7-200smart带有RS485通讯口并有modbus RTU 的标准协议预置。这种双路同步及多路联动，在饲料加工等农业自动化机械中主要是各种升降举升后的连续动作，举升平衡是用双液压油缸或者双吊点双电机的同步控制，并且有连续位置与其它运动动作联动。示意图如下：


我们在农业机械自动化设备的应用中发现，大量的送料与升降连续动作的自动化需要位置开关传感器。由于农用环境下的灰层、湿度与振动都较大，所以很多种类传感器被发现不好用：比如光电开关怕灰、超声波怕灰、接近开关感应端面容易因湿度与灰尘而厚积一层积灰层并影响感应灵敏度。
因此设计人员发现，在隐蔽地方安装绝对值多圈编码器是个好办法，通过机械传动可以连续获得多个定位位置开关信号，当然，这样的编码器也需要符合有抗振动、高湿度、抗灰尘的性能指标。当然最要求就是使用成本要低。

在这里需指出，这是双路油缸的同步（也有电动缸的同步），这种大型的机械同步如果没有编码器位置辅助，很容易出现“别死”，造成机械的损坏。
1999年在上海APEC会场外的外滩吴淞路水闸自控项目中，首次选用了Profibus－DP绝对值多圈编码器，做17个闸门的联网联动自动化控制。同年在广东水利枢纽飞来峡船闸项目中实现了上下闸首100多米距离（布线电缆400多米）的8个绝对值编码器的联网与同步控制，也是用Profibus-DP与西门子s7-400相联，该项目为三峡船闸的前期实验项目，对后来三峡的设计定下了编码器选型基调。后来三峡项目设计部分用了S7-300与SM338模块，连接SSI绝对值多圈编码器，部分用S7-400直接与profibus-DP编码器连接。一直到到现在很多类似这样的项目都已经用S7-200 smart加modbus多圈编码器就可以轻松实现双路同步的应用，可以说S7-200 smart加modbus多圈编码器的性价比是越来越高，应用面是越来越广。


一般认为200SMART按手册只能联两个增量编码器，而且开关频率有限制，当连接两个编码器时，编码器的转速不能太快。

但是200SMART有一个RS485通讯接口，这个接口可以连接通讯总线类编码器，例如Modbus RTU编码器，而且modbus RTU编码器可以分地址1到9，原理上可以接入9个绝对值编码器，再加上原有高速计数开关输入点上可以接2个增量编码器，总共可以接11个编码器。

这样可以在有些项目中体现出200SMART这种可以连接多个编码器的优势。当然，由于MODBUS RTU的总线速度较慢，对于控制实时性要求快的，还是建议选择1500连接Profinet编码器。

只是1500的价格要比200SMART贵很多。profinet编码器的价格要比modbus rtu编码器贵很多。

已有不少用户用200SMART做成功了原来要用S7-300加profibus DP编码器做的项目。例如起重机械的自动定位控制，2-4台变频电机同步控制。

另外Modbus RTU绝对值编码器具有现场抗干扰比增量编码器强，传输距离远的有点。

所以，实时性要求高的还是选择1500plc和profinet编码器，在乎成本和对速度要求低的，可以考虑200smart加modbus RTU编码器的方案。