用西门子PLC S7-200实现工作小时累计

   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。