廣東西門子S7-200SMART系列PLC代理商

CPU中的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序。操作系統(tǒng)用來處理PLC的啟動、刷新過程映像輸入/輸出區(qū)、調用用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和通信等任務。

    用戶程序由用戶生成，用來實現(xiàn)用戶要求的自動化任務。STEP 7將用戶編寫的程序和程序所需的數(shù)據(jù)放置在塊中，功能塊FB和功能FC是用戶編寫的子程序，系統(tǒng)功能塊SFB和系統(tǒng)功能SFC是操作系統(tǒng)提供給用戶使用的標準子程序，這些塊統(tǒng)稱為邏輯塊。

    PLC得電或由STOP模式切換到RUN模式時，CPU執(zhí)行啟動操作，清除沒有保持功能的位存儲器、定時器和計數(shù)器，清除中斷堆棧和塊堆棧的內容，復位保存的硬件中斷等。此外還要執(zhí)行一次用戶生成的“系統(tǒng)啟動”組織塊OB100，完成用戶的初始化操作。以后PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式，這種運行方式也稱為掃描工作方式。下面是循環(huán)處理各個階段的任務（見圖1-4）：

    1)操作系統(tǒng)啟動循環(huán)時間監(jiān)控。

    2) CPU將過程映像輸出區(qū)的數(shù)據(jù)寫到輸出模塊。

    3) CPU讀取輸入模塊的輸入狀態(tài)，并存入過程映像輸入?yún)^(qū)。

    4) CPU處理用戶程序，執(zhí)行用戶程序中的指令。

    5)在循環(huán)結束時，操作系統(tǒng)執(zhí)行所有掛起的任務，例如下載和刪除塊，接收和發(fā)送全局數(shù)據(jù)等。

    6) CPU返回*階段，重新啟動循環(huán)時間監(jiān)控。

    在啟動完成后，每次循環(huán)都要調用一次組織塊OB1。OB1是用戶程序中的主程序，它可以調用別的邏輯塊（FB、FC、SFB或SFC）。

    循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。如果有中斷事件出現(xiàn)，當前正在執(zhí)行的塊被暫停執(zhí)行，并自動調用分配給該事件的組織塊。該組織塊被執(zhí)行完后，被暫停執(zhí)行的塊將從被中斷的地方開始繼續(xù)執(zhí)行。

    在PLC的存儲器中，設置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為過程映像輸入?yún)^(qū)和過程映像輸出區(qū)。PLC梯形圖中的其他編程元件也有對應的存儲區(qū)。

    在循環(huán)程序處理過程中，CPU并不直接訪問I/O模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問CPU內部的過程映像區(qū)。

    在寫輸出模塊階段，CPU將過程映像輸出區(qū)的狀態(tài)傳送到輸出模塊。梯形圖中某一數(shù)字量輸出位（例如Q4.0）的線圈“通電”時，對應的過程映像輸出位為1狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點閉合，使外部負載通電工作。

    若梯形圖中輸出位的線圈“斷電”，對應的過程映像輸出位為0狀態(tài)，在寫輸出模塊階段之后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點斷開，外部負載斷電，停止工作。

    在讀輸入模塊階段，PLC把所有外部輸入電路的接通/斷開狀態(tài)讀入過程映像輸入?yún)^(qū)。

    外部輸入電路接通時，對應的過程映像輸入位（例如I0.0）為1狀態(tài)，梯形圖中該輸入位的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外部輸入電路斷開時，對應的過程映像輸入位為0狀態(tài)，梯形圖中該輸入位的常開觸點斷開，常閉觸點接通。

    某一編程元件對應的位為1狀態(tài)時，稱該編程元件為ON，該位為0狀態(tài)時，稱該編程元件為OFF。

    在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入電路的狀態(tài)發(fā)生了變化，過程映像輸入位的狀態(tài)也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描循環(huán)周期的讀取輸入模塊階段被讀入。

    PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中順序排列。在沒有跳轉指令和塊調用指令時，CPU從*條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結束之處。在執(zhí)行指令時，從過程映像輸入?yún)^(qū)或別的存儲區(qū)中將有關編程元件的0、1狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算，運算的結果寫入到對應的存儲區(qū)中，因此，各編程元件的存儲區(qū)（過程映像輸入?yún)^(qū)除外）的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。

在數(shù)字量（或稱開關量）控制系統(tǒng)中，變量僅有兩種相反的工作狀態(tài)，例如高電平和低電平、繼電器線圈的通電和斷電，可以分別用邏輯代數(shù)中的1和0來表示這些狀態(tài)，在波形圖中，用高電平表示1狀態(tài)，用低電平表示0狀態(tài)。

    使用繼電器電路、數(shù)字電路或PLC的梯形圖都可以實現(xiàn)數(shù)字量的邏輯運算。圖1-2的上面是PLC的梯形圖，下面是對應的數(shù)字門電路。

    a)與；b)或；c)非

    圖1-2中的I0.0~I0.4為數(shù)字輸入變量，Q4.O~Q4.2為數(shù)字輸出變量，它們之間的“與”、“或”、“非”邏輯運算關系如表1-1所示。用繼電器電路或梯形圖可以實現(xiàn)基本的邏輯運算，觸點的串聯(lián)可以實現(xiàn)“與”運算，觸點的并聯(lián)可以實現(xiàn)“或”運算，用常閉觸點控制線圈可以實現(xiàn)“非”運算。多個觸點的串、并聯(lián)電路可以實現(xiàn)復雜的邏輯運算，例如圖1-3中的繼電器電路實現(xiàn)的邏輯運算可以用邏輯代數(shù)表達式表示為

式中，加號表示邏輯或；乘號（或星號）表示邏輯與；變量上面的橫線表示“非”運算。

    表1-1    邏輯運算關系表

  在發(fā)達的工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛地應用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍不斷擴大，主要有以下幾個方面：

    1．開關量邏輯控制

    PLC具有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，可以實現(xiàn)梯形圖中觸點和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進行組合邏輯控制、定時控制與順序邏輯控制。開關量邏輯控制可以用于單臺設備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應用領域已遍及各行各業(yè)，甚至深入到民用和家庭。

    2．運動控制

    PLC使用的指令或運動控制模塊，對直線運動或圓周運動的位置、速度和加速度進行控制，可以實現(xiàn)單軸、雙軸、3軸和多軸聯(lián)動的位置控制，使運動控制與順序控制功能有機地結合在一起。PLC的運動控制功能廣泛地用于各種機械，例如金屬切削機床、金屬成形機械、裝配機械、機器人、電梯等場合。

    3．閉環(huán)過程控制

    閉環(huán)過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量I/O模塊，實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉換與D/A轉換，并對模擬量實行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制。S7-300/400有閉環(huán)控制模塊、用于閉環(huán)控制的系統(tǒng)功能塊和閉環(huán)控制軟件包供用戶選用。其閉環(huán)控制功能廣泛地應用于塑料擠壓成形機、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設備，以及輕工、化工、機械、冶金、電力、建材等行業(yè)。

    4．數(shù)據(jù)處理

    現(xiàn)代的PLC具有整數(shù)四則運算、矩陣運算、函數(shù)運算、字邏輯運算、求反、循環(huán)、移位、浮點數(shù)運算等運算功能，以及數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們打印制表。

    5．通信聯(lián)網(wǎng)

    PLC的通信包括PLC與遠程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設備（例如計算機、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。

 轉換設計法就是將繼電器電路圖轉換成與原有功能相同的PLC內部的梯形圖。這種等效轉換是一種簡便快捷的編程方法，轉換法的優(yōu)點頗多，其一，原繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過*使用和考驗，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能；其二，繼電器電路圖與PLC的梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此根據(jù)繼電器電路圖來設計梯形圖簡便快捷；其三，這種設計方法一般不需要改動控制面板，保持了原有系統(tǒng)的外部特性，操作人員不用改變*形成的操作習慣。

    1．基本方法

    根據(jù)繼電接觸器電路圖來設計PLC的梯形圖時，關鍵是要抓住它們的一一對應關系，即控制功能的對應、邏輯功能的對應，以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對應。

    2．轉換設計的步驟

    ①了解和熟悉被控設備的工藝過程和機械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理，這樣才能在設計和調試系統(tǒng)時心中有數(shù)。

    ②確定PLC的輸入信號和輸出信號，畫出PLC的外部接線圖。

    繼電器電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機構用PLC的輸出繼電器來替代，它們的硬件線圈接在PLC的輸出端。按鈕開關、限位開關、接近開關及控制開關等用PLC的輸入繼電器替代，用來給PLC提供控制命令和反饋信號，它們的觸點接在PLC的輸入端。在確定了PLC的各輸入信號和輸出信號對應的輸入繼電器和輸出繼電器的元件號后，畫出PLC的外部接線圖。

    ③確定PLC梯形圖中的輔助繼電器(M)和定時器(T)的元件號。

    繼電器電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內部的輔助繼電器和定時器來替代，并確定其對應關系。

    ④根據(jù)上述對應關系畫出PLC的梯形圖。

    第②步和第③步建立了繼電器電路圖中的硬件元件和梯形圖中的軟元件之間的對應關系，將繼電器電路圖轉換成對應的梯形圖。

    ⑤根據(jù)被控設備的工藝過程和機械的動作情況及梯形圖編程的基本規(guī)則，優(yōu)化梯形圖，使梯形圖既符合控制要求，又具有合理性、條理性和可靠性。

    ⑥根據(jù)梯形圖寫出其對應的指令表程序。

廣東西門子S7-200SMART系列PLC代理商