浙江西門子G120變頻器（核心）代理商歡迎您

在實(shí)際應(yīng)用過程中，某些時(shí)候可能會(huì)采用VB/DELPHI/VC等高級(jí)語言，自主編程與西門子PLC進(jìn)行通訊，這類帖子、論文在網(wǎng)上都可以找到，在此總結(jié)一下。

    1、Prodave通訊

    Prodave是西門子提供的一個(gè)軟件包，為高級(jí)語言編程和plc通訊提供接口。

    通訊接口：MPI

    因?yàn)镸PI口是每塊cpu的編程口，所以plc不需要另外添加通訊模塊，這個(gè)方案就比較經(jīng)濟(jì)，而且prodave軟件包里面附帶了example和詳細(xì)的說明，用起來應(yīng)該比較簡(jiǎn)單和方便（本人只匆匆看過文檔，沒有實(shí)驗(yàn)過）。這方面的資料在百度上很多。當(dāng)然，mpi的速度是有限的，如果采用普通的pcadapter連接pc和plc，高速度也就38.4kbps，我不知道prodave能否支持mpi卡（5611之類的話），如果可以的話速度可以達(dá)到187.5kbps。

    2、串行通訊

    看到過一些論文，采用串行通訊的方法實(shí)現(xiàn)pc和plc通訊。這種情況存在幾點(diǎn)要求：

    a、需要為plc添加一塊串行通訊模塊，比如300的話就需要cp340或者cp341（前者便宜些）；

    b、plc里面需要對(duì)串行通訊進(jìn)行編程，其實(shí)也就是接收?qǐng)?bào)文和發(fā)送報(bào)文，調(diào)用fb2/fb3（cp340的話）。

    c、串行通訊的速度是有目共睹的，而且cp340或者cp341的數(shù)據(jù)吞吐量也是有限的，即報(bào)文長(zhǎng)度是有限制的，因此個(gè)人認(rèn)為通訊數(shù)據(jù)量大的話采用串行通訊就不合適了。

    d、報(bào)文格式的話就比較自由，但是也應(yīng)當(dāng)合理，我雖然沒有具體實(shí)驗(yàn)過，但是個(gè)人認(rèn)為可以參考modbus的報(bào)文結(jié)構(gòu)來編程，甚至就采用modbus的規(guī)范，不過這樣的話要求編程者對(duì)pc和plc側(cè)的modbus編程都要熟悉。

    3、OPC

    Opc是這些年來很流行的東西，其實(shí)我很討厭opc的安全認(rèn)證的設(shè)定。不過采用opc編程來訪問plc真的是一件非常輕松愜意的事情。你需要做的就是了解opc的結(jié)構(gòu)和編程，尤其是采用vb來編寫opc簡(jiǎn)直是件傻瓜化的工作當(dāng)然也犧牲了很多。

    前面我實(shí)驗(yàn)了用vb通過opc（以太網(wǎng)）來訪問300，包括用西門子的simaticnet提供的opc接口和第三方的kepserver。

    采用opc接口編程的優(yōu)點(diǎn)：通訊速度快，編程簡(jiǎn)單。

    4、以太網(wǎng)編程

    采用以太網(wǎng)編程訪問plc，其實(shí)又可以分為兩種：

    一種是socket接口，需要在plc里面編程進(jìn)行收/發(fā)，大概是fc5/fc6吧，印象不深了，當(dāng)然plc里面要定義一個(gè)connection，填好地址、端口號(hào)之類的信息，這個(gè)對(duì)于熟悉西門子工業(yè)通訊的人是很easy的事情。Pc側(cè)采用socket接口編程，簡(jiǎn)單的就是vb里面的wisock控件，當(dāng)然這掩蓋了很多細(xì)節(jié)。Socket編程本來就是一門藝術(shù)，講究說學(xué)逗唱:)

    這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該是pc側(cè)編程稍微簡(jiǎn)單點(diǎn)（相對(duì)于后一種），而且可以不局限于windows平臺(tái)，因?yàn)閟ocket接口被諸如unix支持的更好。

    第二種是采用西門子的sapi接口函數(shù)，這樣plc里面不需要過多的編程了，當(dāng)然pc側(cè)的編程難度就比較高了，ms只能用c來寫，所以我望而卻步鳥?？催^相關(guān)帖子和論文，有高人在項(xiàng)目里面就這么干的，而且數(shù)據(jù)量很大，看來高人很多很多啊，向他們致敬！關(guān)于sapi的資料其實(shí)都在simaticnet軟件光盤里面，有興趣的可以去找來看看。

西門子S7-300/400的PLC用戶程序結(jié)構(gòu)與S7-200有明顯的不同，可以使用線性化結(jié)構(gòu)以及功能調(diào)用式結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)化編程。

    采用調(diào)用式結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)化編程時(shí)，程序以組織塊(OB)、程序塊(FC)、功能塊(FB)、系統(tǒng)程序塊( SFC)、系統(tǒng)功能塊(SFB)、數(shù)據(jù)塊(DB)等形式出現(xiàn)，其中，組織塊(OB)、程序塊(FC)、功能塊(FB)統(tǒng)稱為“邏輯塊(Logic Block)”；系統(tǒng)程序塊(SFC)、系統(tǒng)功能塊(SFB)統(tǒng)稱為“系統(tǒng)塊”。

    (1)組織塊(OB)

    組織塊（Organization Blocks，簡(jiǎn)稱OB）提供了PLC內(nèi)部CPU操作系統(tǒng)與用戶程序間的接口，它是由CPU操作系統(tǒng)直接進(jìn)行調(diào)用的邏輯塊，用來管理PLC程序中各組成部分的調(diào)用和執(zhí)行中斷。OB決定了PLC用戶程序的結(jié)構(gòu)與塊的調(diào)用順序，起到了“管理”用戶程序的作用。

    S7-300/400不同的CPU類型，可以選擇、支持不同的OB塊，但OB1是所有PLC用戶程序的循環(huán)控制塊，它是運(yùn)行PLC用戶程序的前提條件，因此，任何PLC程序、任何CPU都不可以缺少OB1。

    OB塊的調(diào)用條件被稱為“觸發(fā)事件”，根據(jù)“觸發(fā)事件”的不同，OB塊可以分為若干級(jí)別，各個(gè)級(jí)別有不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的OB可以中斷低優(yōu)先級(jí)OB的執(zhí)行。如果需要，S7系列PLC除OB1外，還可以使用多個(gè)OB塊。

     (2)程序塊(FC)

    程序塊(Function，簡(jiǎn)稱FC)是由用戶編寫的、不需要專門數(shù)據(jù)塊的常用邏輯塊。

    FC塊在程序中一般不可以重復(fù)調(diào)用，在大多數(shù)場(chǎng)合，F(xiàn)C塊應(yīng)直接使用PLC的“地址”或“符號(hào)地址”進(jìn)行編程，但根據(jù)需要，可以定義部分程序變量。

    與S7-200 -樣，F(xiàn)C塊的“臨時(shí)變量”同樣存儲(chǔ)在局部變量數(shù)據(jù)堆棧(L)中，這一區(qū)域?yàn)槿砍绦驂K所公用，只可以用于FC塊內(nèi)部使用的中間運(yùn)算結(jié)果寄存（這些中間運(yùn)算結(jié)果不可以用于FC塊外部）；程序塊執(zhí)行完成后，局部變量數(shù)據(jù)堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)將被其他塊所需要的內(nèi)容所替代。如果需要保存可以用于其他邏輯塊的狀態(tài)，應(yīng)使用PLC的內(nèi)部標(biāo)志寄存器M或使用“數(shù)據(jù)塊DB”。

    在程序塊FC中，有部分為PLC生產(chǎn)廠家所提供的、集成在S7 CPU操作系統(tǒng)中的邏輯塊，稱為系統(tǒng)程序塊（System Function，簡(jiǎn)稱SFC）。系統(tǒng)程序塊SFC屬于PLC內(nèi)部操作系統(tǒng)的一部分，用戶不需要編寫，也不可以對(duì)其進(jìn)行編輯，但可以根據(jù)需要直接調(diào)用。

    (3)功能塊(FB)

    功能塊（Function Blocks，簡(jiǎn)稱FB塊）是由用戶編寫的、需要數(shù)據(jù)塊(Instance Data Blocks，稱為“即時(shí)數(shù)據(jù)塊”或“背景數(shù)據(jù)塊”，簡(jiǎn)稱DI)支持的常用邏輯塊。

    FB塊與FC塊的作用基本相同，但FB中除可以使用“地址”或“符號(hào)地址”進(jìn)行編程外，在結(jié)構(gòu)化編程時(shí)必須使用“程序變量”進(jìn)行編程，因此，F(xiàn)B必須配套的、獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域——“即時(shí)數(shù)據(jù)塊DI”。DI -方面可以為調(diào)用FB提供執(zhí)行程序所需要的“程序變量”賦值與其他數(shù)據(jù)，另一方面，功能塊FB也能通過DI給調(diào)用它的邏輯塊返回所需要的數(shù)據(jù)。

    與功能調(diào)用塊FC -樣，功能塊FB中也有部分為PLC生產(chǎn)廠家所提供的、集成在S7 CPU操作系統(tǒng)中的功能塊，稱為系統(tǒng)功能塊（System Function Blocks，簡(jiǎn)稱SFB）。系統(tǒng)功能塊SFB同樣屬于PLC內(nèi)部操作系統(tǒng)的一部分，用戶不需要編寫，也不可以對(duì)其進(jìn)行編輯，但可以根據(jù)需要直接調(diào)用。

    (4)數(shù)據(jù)塊(DB)

    數(shù)據(jù)塊(Data Blocks，簡(jiǎn)稱DB)是用來存放執(zhí)行用戶程序時(shí)所需的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)程序執(zhí)行結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，其作用與標(biāo)志寄存器類似，但數(shù)量更多。數(shù)據(jù)塊DB按不同的用途可以分為即時(shí)數(shù)據(jù)塊(Instance DataBlocks，又稱背景數(shù)據(jù)塊，簡(jiǎn)稱DI)和通用數(shù)據(jù)塊(Data Blocks，又稱共享數(shù)據(jù)塊，簡(jiǎn)稱DB)兩類。

    即時(shí)數(shù)據(jù)塊( DI)用于傳遞功能塊的參數(shù)，只能被的功能塊FB訪問。調(diào)用功能塊FB時(shí)，必須同時(shí)用于該功能塊的即時(shí)數(shù)據(jù)塊DI，即時(shí)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)生成，它們可以是FB變量聲明表中的數(shù)據(jù)（不含臨時(shí)變量）。

    通用數(shù)據(jù)塊(DB)用于存儲(chǔ)PLC的全局?jǐn)?shù)據(jù)，所有的FB、FC或OB都可以對(duì)通用數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀寫操作，因此，又被稱為共享數(shù)據(jù)塊。通用數(shù)據(jù)塊內(nèi)的數(shù)據(jù)不會(huì)因用戶程序的結(jié)束而刪除。

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的啟停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，而PLC技術(shù)是解決上述問題的有效、便捷的工具，因此PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。下面就PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題進(jìn)行探討。

1、PLC系統(tǒng)設(shè)備選型

PLC主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可能是單個(gè)機(jī)器，機(jī)群或一個(gè)生產(chǎn)過程。不同型號(hào)的PLC有不同的適用范圍。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對(duì)象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)的類型(數(shù)字量、模擬量等)統(tǒng)計(jì)，列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，確定適當(dāng)?shù)牧粲杏嗔慷焕速M(fèi)資源的機(jī)型(小、中、大形機(jī)器)。并且結(jié)合市場(chǎng)情況，考察PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定價(jià)格性能比較好的PLC機(jī)型。

目前市場(chǎng)上的PLC產(chǎn)品眾多，國(guó)外有德國(guó)的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美國(guó)的GE;韓國(guó)的LG等。國(guó)產(chǎn)品牌有研華、研祥、合力時(shí)等。近幾年，PLC產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性價(jià)比越來越高。PLC 的選型應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手。

2.1 確定PLC 控制系統(tǒng)的規(guī)模

依據(jù)工廠生產(chǎn)工藝流程和復(fù)雜程度確定系統(tǒng)規(guī)模的大小?？煞譃榇蟆⒅?、小三種規(guī)模。

小規(guī)模PLC控制系統(tǒng):單機(jī)或者小規(guī)模生產(chǎn)過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關(guān)量為主，并且I/O點(diǎn)數(shù)小于128 點(diǎn)。一般選用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產(chǎn)過程是復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)控制，I/O點(diǎn)數(shù)在128——512 點(diǎn)之間。應(yīng)該選用具有模擬量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。

大規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產(chǎn)過程是大規(guī)模過程控制、DCS系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制，I/O點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上。應(yīng)該選用具有通信聯(lián)網(wǎng)、智能控制、數(shù)據(jù)庫(kù)、中斷控制、函數(shù)運(yùn)算的高檔PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)合實(shí)現(xiàn)工廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的通訊和控制。

2.2 確定PLC I/O 點(diǎn)的類型

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對(duì)象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)的類型(數(shù)字量、模擬量等)統(tǒng)計(jì)，列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，確定適當(dāng)?shù)牧粲熊浻布Y源余量而不浪費(fèi)資源的機(jī)型(小、中、大型機(jī)器)。

根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。

電磁閥的開閉、大電感負(fù)載、動(dòng)作頻率低的設(shè)備，PLC輸出端采用繼電器輸出或者固態(tài)繼電器輸出;各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)/停止應(yīng)采用晶體管輸出。

2.3 確定PLC編程工具

(1) 一般的手持編程器編程。手持編程器只能用商家規(guī)定語句表中的語句表(STL)編程。這種方式效率低，但對(duì)于系統(tǒng)容量小、用量小的產(chǎn)品比較適宜，具有體積小、價(jià)格低、易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。 這主要用于微型PLC的編程。

(2) 圖形編程器編程。圖形編程器采用梯形圖(LAD)編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價(jià)格較高,主要用于微型PLC和中檔PLC。

(3) 計(jì)算機(jī)加PLC軟件包編程 。這種方式是效率高的一種方式，但大部分公司的PLC 開發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，主要用于中高檔PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)和軟件編程。

3、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

硬件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這關(guān)系著PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。

(1) PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)。PLC供電電源一般為AC85—240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1:1隔離變壓器等);隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用DC 24V, 同時(shí)其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，并作好防短路措施，這對(duì)系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關(guān)重要，因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC的運(yùn)行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。

(2) PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)。依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)停止應(yīng)采用晶體管輸出，它適應(yīng)于高頻動(dòng)作，并且響應(yīng)時(shí)間短;如果PLC 系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應(yīng)繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。

如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。

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