6ES7 400-0HR50-4AB0
西門子產(chǎn)品憑借著質(zhì)量贏取到國(guó)內(nèi)許多用戶的信任，西門子PLC比較多的工控自動(dòng)化產(chǎn)品之一，

西門子產(chǎn)品包括 LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，

工業(yè)軟件等在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)都是非常熱賣的。西門子PLC產(chǎn)品包含在我國(guó)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，

涉及冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域。其良好的品牌口碑和優(yōu)良的產(chǎn)品性能獲得廣大用戶的垂青

                  6ES7 400-0HR50-4AB0

基于Siemens S7-300/400 PLC的FIFO功能實(shí)現(xiàn)

一、前言

　　FIFO功能即FirstInputFirstOutput*先出，在很多情況下要用到此功能。以前此技術(shù)主要在計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用，但隨著PLC技術(shù)的日益突飛猛進(jìn)，需要通過(guò)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、緩存存儲(chǔ)的事件越來(lái)越多，尤其是在數(shù)據(jù)緩存過(guò)程中，對(duì)FIFO功能使用場(chǎng)合越來(lái)越多。西門子S7-300/400PLC是德國(guó)西門子公司的中型、大型PLC，也是當(dāng)今世界上工控行業(yè)的主流產(chǎn)品。在SiemensS7系列PLC開(kāi)發(fā)軟件SimaticSTEP7工具中，Siemens公司提供了兩個(gè)功能FC84ATT和FC85FIFO，通過(guò)這兩個(gè)FC功能完成對(duì)FIFO功能數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和導(dǎo)出，但是每次只能允許一字，也就兩字節(jié)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)每次多字節(jié)的FIFO功能，需要用戶自己開(kāi)發(fā)相應(yīng)的功能塊FB來(lái)實(shí)現(xiàn)，在本文中就介紹了實(shí)現(xiàn)每次20字節(jié)FIFO功能FB200功能塊的代碼，以及實(shí)際應(yīng)用舉例。

　　二、SiemensFC84ATT和FC85FIFO功能的介紹

　　1、FC84ATT

　　1.1、FC84ATT功能和構(gòu)成介紹

　　FC84ATT是實(shí)現(xiàn)增加數(shù)據(jù)到FIFO功能的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，通過(guò)每次執(zhí)行此指令實(shí)現(xiàn)把一字的數(shù)據(jù)增加到FIFO功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中，F(xiàn)IFO功能存儲(chǔ)區(qū)中以字為單位，具體組成如下：

　　l存儲(chǔ)區(qū)表中*字為FIFO存儲(chǔ)區(qū)允許的最大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)個(gè)數(shù)，即最多可以存儲(chǔ)多少個(gè)字的數(shù)據(jù)。

　　l存儲(chǔ)區(qū)表中第二字為FIFO存儲(chǔ)區(qū)當(dāng)前已經(jīng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，即已經(jīng)存儲(chǔ)了多少個(gè)字的數(shù)據(jù)。

　　l存儲(chǔ)區(qū)表中從第三字開(kāi)始為FIFO存儲(chǔ)區(qū)實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

　　1.2、FC84ATT功能參數(shù)說(shuō)明

　　通過(guò)SimaticSTEP7進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)時(shí)，調(diào)用FC84ATT功能，出現(xiàn)如下圖：

　　從圖2-1中可以看到，F(xiàn)C84ATT共有四個(gè)參數(shù)，分別為EN、DATA、TABLE和ENO，在四門子資料中對(duì)其描述如下表2-1：

　　1.3、舉例說(shuō)明

　　如果信號(hào)M100.0的狀態(tài)為1(即被激活)，F(xiàn)C84ATT功能被執(zhí)行。在下面的例子中，增加的數(shù)據(jù)寫(xiě)到FIFO表中的第五行，F(xiàn)IFO的容量也就是FIFO表中第二行由4變?yōu)?。如果FC84ATT被執(zhí)行而且沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生，那么使能輸出ENO置為1，具體如下：

　　2、FC85FIFO

　　2.1、FC85FIFO功能和構(gòu)成介紹

　　FC85FIFO是完成把FIFO表中的數(shù)據(jù)按照*先出原則，依次讀出，以供使用，與FC84ATT配合使用，完成FIFO的寫(xiě)進(jìn)與讀出功能。通過(guò)每次執(zhí)行此指令實(shí)現(xiàn)把一個(gè)字的數(shù)據(jù)從FIFO功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中讀出，F(xiàn)IFO功能存儲(chǔ)區(qū)中以字為單位，具體組成如下：

　　l存儲(chǔ)區(qū)表中*字為FIFO存儲(chǔ)區(qū)允許的最大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)個(gè)數(shù)，即最多可以存儲(chǔ)多少個(gè)字的數(shù)據(jù)。

　

l存儲(chǔ)區(qū)表中從第三字開(kāi)始為FIFO存儲(chǔ)區(qū)實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，也是FIFO指針?biāo)赶虻臄?shù)據(jù)。

　　2.2、FC85FIFO功能參數(shù)說(shuō)明

　　通過(guò)SimaticSTEP7進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)時(shí)，調(diào)用FC85FIFO功能，出現(xiàn)如下圖：

　　從圖2-1中可以看到，F(xiàn)C85FIFO共有四個(gè)參數(shù)，分別為EN、ENO、TABLE和RET_VAL，在西門子資料中對(duì)其描述如下表2-2：

　　2.3、舉例說(shuō)明

　　如果信號(hào)M100.0的狀態(tài)為1(即被激活)，F(xiàn)C85FIFO功能被執(zhí)行。在下面的例子中，從FIFO存儲(chǔ)區(qū)域中讀出的數(shù)據(jù)寫(xiě)到RET_VAL的地址中，F(xiàn)IFO的容量也就是FIFO表中第二行由5變?yōu)?。同時(shí)整個(gè)FIFO中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)依次向上移動(dòng)一行。如果FC85FIFO被執(zhí)行而且沒(méi)有錯(cuò)誤發(fā)生，那么使能輸出ENO被置為1。

　　三、多字節(jié)FIFO功能的實(shí)現(xiàn)

　　1、從前面FC84ATT和FC85FIFO的說(shuō)明中可以看出，雖然Siemens提供了針對(duì)S7

　　系列PLC的FIFO功能模塊，但是其只能每次寫(xiě)入或讀出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，而實(shí)際上在很多情況下，每次均是一組數(shù)據(jù)需要運(yùn)用FIFO功能來(lái)暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，那么在這種情形下就不能采用Siemens提供的標(biāo)準(zhǔn)功能FC84和FC85了，需要自己開(kāi)發(fā)一可以實(shí)現(xiàn)多字節(jié)讀出寫(xiě)入功能的FIFO指令。

　　2、SiemensSimaticSTEP7介紹

　　SiemensSimaticS7300/400系列PLC是Siemens公司主推的中、大型產(chǎn)品，也是當(dāng)今世界上的主流產(chǎn)品。針對(duì)這兩個(gè)系列PLC開(kāi)發(fā)軟件工件為SimaticSTEP7，此軟件有多個(gè)版本，目前已經(jīng)發(fā)展到V5.4，采用次軟件可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)、監(jiān)控等功能。

　　3、多字節(jié)FIFO的實(shí)現(xiàn)

　　打開(kāi)SimaticSTEP7軟件，新建一FB塊，如FB200DB200，然后進(jìn)入FB100

　　進(jìn)行編程，本文中以20字節(jié)為例，介紹如何開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)FIFO功能具體見(jiàn)如下畫(huà)面：

　　圖3-1

　　源代碼如下：

　　FUNCTION_BLOCKFB100

　　TITLE=

　　//此功能塊用了完成20字節(jié)的FIFO功能

4、在程序中的調(diào)用

　　上面已經(jīng)完成了FB100FIFO功能塊的編程開(kāi)發(fā)，下面就是直接調(diào)用，設(shè)置相關(guān)參數(shù)就可以使用此功能了。

　　5、以上FIFO程序調(diào)用功能塊和程序，均是可以通過(guò)Siemens公司提供的模擬運(yùn)行軟件SiamticSimulation進(jìn)行模擬PLC確認(rèn)，可以正常運(yùn)行沒(méi)有問(wèn)題。

　　四、總結(jié)

　　通過(guò)自己開(kāi)發(fā)彌補(bǔ)西門子廠家提供的功能模塊的不足，能更大限度的發(fā)揮西門子公司產(chǎn)品的軟件開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)。

 

  


可編程序控制器(PLC)的特點(diǎn)

 

 

 

為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機(jī)有以下特點(diǎn)：

1. 可靠性高，抗*力強(qiáng)

    工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求：

①平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)

②故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短

任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：

     ①偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì)PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。

     ②性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。

如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗*力。

·硬件措施：

主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。

①    屏蔽——對(duì)電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。

②    濾波——對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。

③    電源調(diào)整與保護(hù)——對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。

④    隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各I/O口之間亦彼此隔離。

⑤    采用模塊式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。

 

·軟件措施：

    有*的自檢及保護(hù)功能。

①故障檢測(cè)——軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。

②信息保護(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。所以，PLC在檢測(cè)到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。

③設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（看門狗）——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。

④加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)——一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。

⑤對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。

    PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。

2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便

PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。

3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣

現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

 

4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握

目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。

PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，*可以滿足控制要求。

5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量

由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。

6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便

PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗*力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力?，F(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá)24～128點(diǎn)。

  

可編程序控制器PLC的應(yīng)用范圍
 目前，在國(guó)內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：

1.開(kāi)關(guān)量邏輯控制

利用PLC基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC基本的應(yīng)用，也是PLC廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

 2.運(yùn)動(dòng)控制

大多數(shù)PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

3.過(guò)程控制

大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。

   4.數(shù)據(jù)處理

 現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。

 5.通信聯(lián)網(wǎng)

 PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要

可編程序控制器PLC的分類
 PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。

    1．按結(jié)構(gòu)形式分類

    根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。

    （1）整體式PLC  整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。

    （2）模塊式PLC   模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。

    還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。

    2．按功能分類

    根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。

    （1）低檔PLC  具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。

    （2）中檔PLC   除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。

    （3）高檔PLC   除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。

3．按I/O點(diǎn)數(shù)分類

    根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。

      (1).小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)< 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4K字以下。

如：GE-I型     美國(guó)通用電氣（GE）公司

    TI100      美國(guó)德洲儀器公司

    F、F1、F2  日本三菱電氣公司

    C20 C40    日本立石公司（歐姆龍）

    S7-200     德國(guó)西門子公司

    EX20 EX40  日本東芝公司

    SR-20/21   中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司

(2). 中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256～2048點(diǎn)；雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量2～8K

 

  (3). 大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)> 2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8～16K

6ES7 400-0HR50-4AB0

 

 

  


可編程序控制器(PLC)的特點(diǎn)

 

 

 

為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機(jī)有以下特點(diǎn)：

1. 可靠性高，抗*力強(qiáng)

    工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求：

①平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)

②故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短

任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種：

     ①偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì)PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。

     ②性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。

如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗*力。

·硬件措施：

主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。

①    屏蔽——對(duì)電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。

②    濾波——對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。

③    電源調(diào)整與保護(hù)——對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。

④    隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各I/O口之間亦彼此隔離。

⑤    采用模塊式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。

 

·軟件措施：

    有*的自檢及保護(hù)功能。

①故障檢測(cè)——軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。

②信息保護(hù)與恢復(fù)——當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。所以，PLC在檢測(cè)到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。

③設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（看門狗）——如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。

④加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)——一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。

⑤對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。

    PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。

2 .通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便

PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。

3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣

現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

 

4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握

目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。

PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，*可以滿足控制要求。

5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量

由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。

6.體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便

PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗*力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力。現(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá)24～128點(diǎn)。

 

 

  可編程序控制器PLC的應(yīng)用范圍
 目前，在國(guó)內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：

 

 

1.開(kāi)關(guān)量邏輯控制

利用PLC基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC基本的應(yīng)用，也是PLC廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

 2.運(yùn)動(dòng)控制

大多數(shù)PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

3.過(guò)程控制

大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。

   4.數(shù)據(jù)處理

 現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。

 5.通信聯(lián)網(wǎng)

 PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要

可編程序控制器PLC的分類
 PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。

    1．按結(jié)構(gòu)形式分類

    根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。

    （1）整體式PLC  整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。

    （2）模塊式PLC   模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。

    還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。

    2．按功能分類

    根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。

    （1）低檔PLC  具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。

    （2）中檔PLC   除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。

    （3）高檔PLC   除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。

3．按I/O點(diǎn)數(shù)分類

    根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。

      (1).小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)< 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4K字以下。

如：GE-I型     美國(guó)通用電氣（GE）公司

    TI100      美國(guó)德洲儀器公司

    F、F1、F2  日本三菱電氣公司

    C20 C40    日本立石公司（歐姆龍）

    S7-200     德國(guó)西門子公司

    EX20 EX40  日本東芝公司

    SR-20/21   中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司

(2). 中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256～2048點(diǎn)；雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量2～8K

如：S7-300     德國(guó)西門子公司

SR-400     中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司

SU-5、SU-6   德國(guó)西門子公司

C-500        日本立石公司

GE-Ⅲ        GE公司

  (3). 大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)> 2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8～16K