西門子模塊6ES7222-1HD22-0XA0
PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。
整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜,且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中;而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大,且維修方便,一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。
通過(guò)IM360/361擴(kuò)展,可擴(kuò)展3個(gè)機(jī)架,機(jī)架(CR)到擴(kuò)展機(jī)架(ER)及
在工控領(lǐng)域,公司以精益求精的經(jīng)營(yíng)理念,從產(chǎn)品、方案到服務(wù),致力于塑造一個(gè)“行業(yè)專家”品牌,以實(shí)現(xiàn)可的發(fā)展。
多年以來(lái),公司堅(jiān)持“以客戶為本,與客戶共同發(fā)展”的思想,全力以赴為工礦用戶、設(shè)計(jì)單位、工程公司提供高性價(jià)比、高性、高可靠性的整體解決方案。
PLC的控制方式屬于存儲(chǔ)程序控制,其控制功能是通過(guò)存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的,若要對(duì)控制功能作必要修改,只需改變控制程序即可,這就實(shí)現(xiàn)了控制的軟件化。可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)在于"可"字,從軟件來(lái)講,其控制程序可編輯、可修改;從硬件上講,其外部設(shè)備配置可變。構(gòu)建一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的重心就在于控制程序的編制,但外部設(shè)備的選用也將對(duì)程序的編制產(chǎn)生影響。因此在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要,硬、軟件綜合考慮。本文就硬、軟兩方面,選取梯形圖為編程語(yǔ)言,以松下電工FPO-C32型PLC為例,對(duì)PLC使用過(guò)程中易出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題及解決方法進(jìn)行了分析。
一、外部輸入設(shè)備的選用與PLC輸入繼電器的使用
1. 外部輸入信號(hào)的采集
PLC的外部設(shè)備主要是指控制系統(tǒng)中的輸入輸出設(shè)備,其中輸人設(shè)備是對(duì)系統(tǒng)發(fā)出各種控制信號(hào)的主令電器,在編寫控制程序時(shí)必須注意外部輸入設(shè)備使用的是常開還是常閉觸點(diǎn),并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行程序編制。否則易出現(xiàn)控制錯(cuò)誤。
在PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器中有于輸入狀態(tài)存儲(chǔ)的輸入繼電器區(qū),各輸入設(shè)備(開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)或傳感器信號(hào))的狀態(tài)經(jīng)由輸入接口電路存儲(chǔ)在該區(qū)域內(nèi),每個(gè)輸入繼電器可存儲(chǔ)一個(gè)輸入設(shè)備狀態(tài)。PLC中使用的"繼電器"并非實(shí)體繼電器,而是"軟繼電器",可提供無(wú)數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)用于編程。每個(gè)"軟繼電器"僅對(duì)應(yīng)PLC存儲(chǔ)單元中的一位(bit),該位狀態(tài)為"1",表示該"軟繼電器線圈"通電,則程序中所有該繼電器的觸點(diǎn)都動(dòng)作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號(hào)的器件,通過(guò)接線與外部輸入設(shè)備相聯(lián)系,其"線圈"狀態(tài)只能由外部輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)。輸入信號(hào)的采集工作示意圖如圖1。
輸入繼電器線圈其狀態(tài)取決于外部設(shè)備狀態(tài)
PLC輸入信號(hào)采集示意圖
圖1中,輸入設(shè)備選用的是按鈕SB0的常閉觸點(diǎn),輸入繼電器X0的線圈狀態(tài)取決于SB0的狀態(tài)。該按鈕未按下時(shí),輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"1"通電狀態(tài),程序中所有X0觸點(diǎn)均動(dòng)作,即常開觸點(diǎn)接通,常閉觸點(diǎn)斷開;若按下該按鈕,則輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"0"斷電狀態(tài),程序中所有X0觸點(diǎn)均恢復(fù)常態(tài)。如果輸入繼電器連接的輸入設(shè)備是按鈕SB0的常開觸點(diǎn),則情況恰好相反:在該按鈕未按下時(shí),輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"0"斷電狀態(tài),程序中所有X0觸點(diǎn)均不動(dòng)作;若按下該按鈕,輸入繼電器X0線圈狀態(tài)為"1"通電狀態(tài),程序中所有X0觸點(diǎn)均動(dòng)作。
2. 停車按鈕使用常閉型
由于PLC在運(yùn)行程序判別觸點(diǎn)通斷狀態(tài)時(shí),只取決于其內(nèi)存中輸入繼電器線圈的狀態(tài),并不直接識(shí)別外部設(shè)備,因此編程時(shí),外部設(shè)備的選用與程序中的觸點(diǎn)類型密切相關(guān)。這是一個(gè)在對(duì)照電氣控制原理圖進(jìn)行PLC編程時(shí)易出現(xiàn)的問(wèn)題。典型的例子是基本控制--"起保??刂?中的停車控制。
圖2 "起保??刂?電氣原理圖
圖2為"起保??刂?電氣原理圖,在該系統(tǒng)中,按鈕SB0用于停車控制,因此使用其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于控制線路。SBl為起動(dòng)按鈕,使用其常開觸點(diǎn)。若使用相同的設(shè)備(即停車SB0用常閉觸點(diǎn),起動(dòng)SBl用常開觸點(diǎn)),利用PLC進(jìn)行該控制,則需編程梯形圖程序(圖3):
圖3 "起保??刂?梯形圖程序(停車按鈕使用常閉觸點(diǎn))
I/O分配:SB0--X0,SBl--Xl,輸出Y0
該梯形圖中停車信號(hào)X0使用的是常開觸點(diǎn)串聯(lián)在控制線路中,這是因?yàn)橥獠客\囋O(shè)備選取按鈕常閉觸點(diǎn)所致,不操作該按鈕,則輸出Y0正常接通,若按下該按鈕,輸出Y0斷電。
3. 停車按鈕使用常開型
若希望編制出符合我們平時(shí)閱讀習(xí)慣的梯形圖程序(圖4),則在選用外部停車設(shè)備時(shí)需使用按鈕SB0的常開觸點(diǎn)與X0相連。
圖4 "起保停控制"梯形圖程序(停車按鈕使用常開觸點(diǎn))
I/O分配:SB0--X0,SBl--Xl,輸出Y0
圖3、4梯形圖完成相同的控制功能,程序中停車信號(hào)X0使用的觸點(diǎn)類型卻不相同,其原因就是連接在輸入繼電器X0上的外部停車按鈕觸點(diǎn)類型選用不同。圖4所示梯形圖程序更加符合我們的閱讀習(xí)慣,也更易分析其邏輯控制功能,因此在PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)中,外部開關(guān)、按鈕無(wú)論用于起動(dòng)還是停車,一般都選用常開型,這是一個(gè)在使用PLC時(shí)需要格外注意的問(wèn)題。
二、PLC的"串行"運(yùn)行方式與控制程序的編制
PLC與繼電接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同。繼電接觸器控制系統(tǒng)是按"并行"方式工作的,也就是說(shuō)是按同時(shí)執(zhí)行的方式工作的,只要形成電流通路,就可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而PLC是以"串行"方式工作的,PLC在循環(huán)執(zhí)行程序時(shí),是按照語(yǔ)句的書寫順序自上而下進(jìn)行邏輯運(yùn)算,而前面邏輯運(yùn)算的結(jié)果會(huì)影響后面語(yǔ)句的邏輯運(yùn)算結(jié)果。因此梯形圖編程時(shí),各語(yǔ)句的位置也會(huì)對(duì)控制功能產(chǎn)生關(guān)鍵影響。例如:
5 程序1
程序1調(diào)試結(jié)果:X0接通3次,Y3接通,X0再接通1次,Y3斷開。
6 程序2
程序2程序調(diào)試結(jié)果.X0接通3次,Y3接通即斷開。
上面兩個(gè)程序中,輸出Y3、計(jì)數(shù)器CTl02及內(nèi)部通用繼電器R0前面的邏輯條件均相同,僅僅是計(jì)數(shù)器CTl02所在語(yǔ)句位置發(fā)生了變化,而兩段程序的運(yùn)行結(jié)果就截然不同。這是因?yàn)镃Tl02對(duì)輸出Y3的影響方式發(fā)生了變化。執(zhí)行段程序時(shí),將首先判斷輸出Y3的狀態(tài),再判斷CTl02的狀態(tài),CTl02的狀態(tài)變化只能在下一個(gè)掃描周期對(duì)Y3產(chǎn)生影響;而執(zhí)行第二段程序時(shí),將首先判斷CTl02的狀態(tài),再判斷輸出Y3的狀態(tài),CTl02的狀態(tài)變化將在該掃描周期直接影響Y3的狀態(tài)。
從以上討論可以得出,由于PLC采用"串行"工作方式,所以即使是同一元件,在梯形圖中所處的位置不同,其工作狀態(tài)也會(huì)有所不同,因此在利用梯形圖進(jìn)行控制程序編制時(shí),應(yīng)對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行充分分析,合理安排各編程元件的位置,才能夠更為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)控制。
三、PLC的編程元件
PLC的各種功能主要是通過(guò)運(yùn)行控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。編制程序時(shí),需要合理使用PLC提供的編程元件(即軟元件)。FPO型PLC中常用的編程元件有兩種:位元件(bit)和字元件(word)。位元件實(shí)際上是PLC內(nèi)存區(qū)域所提供的一個(gè)二進(jìn)制位單元,又被稱為軟繼電器,主要用作基本順序指令的編程元件,如輸入繼電器Xn、輸出繼電器Yn、內(nèi)部通用繼電器Rn、定時(shí)(計(jì)數(shù))器等,其參與控制的方式主要是通過(guò)對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)改變影響邏輯運(yùn)算結(jié)果即輸出。
字元件則為PLC內(nèi)存區(qū)域內(nèi)的一個(gè)字單元(16bit),主要用作功能指令和高級(jí)指令的編程元件,通常用以存放數(shù)據(jù),如數(shù)據(jù)寄存器DTn,定時(shí)(計(jì)數(shù))器的設(shè)定值SVn、經(jīng)過(guò)值EVn等。字元件沒(méi)有觸點(diǎn),通常以整體內(nèi)容參與控制。
整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜,且體積相對(duì)較小,所以一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中;而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,I/O點(diǎn)數(shù)量、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面,選擇余地較大。維修時(shí)只要更換模塊,判斷故障的范圍也很方便。因此,模塊式PLC一般適用于較復(fù)雜系統(tǒng)和環(huán)境差(維修量大)的場(chǎng)合。
說(shuō)明
SIMATIC S7-200 Micro PLC自成一體::
特別緊湊但是具有驚人的能力-特別是有關(guān)它的實(shí)時(shí)性能-它速度快,功能強(qiáng)大的通訊方案,并且具有操作簡(jiǎn)便的硬件和軟件。但是還有更多特點(diǎn):
SIMATIC S7-200 Micro PLC具有統(tǒng)一的模塊化設(shè)計(jì)-目前不是很大,但是未來(lái)不可*的定制解決方案。這一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一個(gè)緊湊的性能范圍內(nèi)為自動(dòng)化控制提供一個(gè)非常有效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。
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西門子模塊6ES7222-1HD22-0XA0
應(yīng)用領(lǐng)域
簡(jiǎn)單自動(dòng)
化任務(wù)用SIMATIC S7-200Micro PLC
SIMATIC S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。S7-200也越來(lái)越多地提供了對(duì)以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。
除了五種不同CPU的全面基本功能,SIMATIC S7-200的模塊化系統(tǒng)技術(shù)還提供了一系列可升級(jí)的擴(kuò)展模塊,以滿足各種需求對(duì)功能性的*要求。
由于其各種與眾不同的特點(diǎn),S7-200已經(jīng)在范圍內(nèi)涵蓋各種行業(yè)的應(yīng)用程序中得到了證實(shí):
CPU 221
簡(jiǎn)單自動(dòng)化任務(wù)用的小型CPU-如果您想變更為一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)地執(zhí)行簡(jiǎn)單自動(dòng)化任務(wù)的有效解決方案,這是**的小型設(shè)備。還可以在擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)使用。
更復(fù)雜任務(wù)用的CPU 222可擴(kuò)展的小型CPU-更復(fù)雜的機(jī)器和小型系統(tǒng)解決方案用的能夠勝任的緊湊型封裝。
更高通訊和計(jì)算要求用 CPU-為要求速度和特殊通訊能力的復(fù)雜任務(wù)用的高性能 CPU。
簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)任務(wù)用的 CPU-方便地實(shí)施簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)任務(wù)用的CPU 224版本-有兩個(gè)接口,兩個(gè)模擬輸入和一個(gè)模擬輸出,以及兩個(gè)100 kHz脈沖輸出和2個(gè)高速200kHz 計(jì)數(shù)器。
較大技術(shù)性工作用的高性能CPU-用于具有已擴(kuò)展輸入和輸出以及兩個(gè)RS485接口的復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)的多功能高性能CPU。
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優(yōu)點(diǎn)
SIMATIC S7-200發(fā)揮統(tǒng)一而經(jīng)濟(jì)的解決方案。整個(gè)系統(tǒng)的系列特點(diǎn)
強(qiáng)大的性能,
**模塊化和
開放式通訊。
S7-200 性能*,久經(jīng)考驗(yàn),適合于工業(yè)領(lǐng)域的各種應(yīng)用:
結(jié)構(gòu)緊湊小巧-狹小空間處任何應(yīng)用的理想選擇
在所有CPU型號(hào)中的基本和高級(jí)功能,
大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)-在任何時(shí)候均可對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行*控制,從而提高了質(zhì)量、效率和安全性
易于使用STEP 7-Micro/WIN工程軟件-初學(xué)者和專家的理想選擇
集成的 R-S 485接口或者作為系統(tǒng)總線使用
極其快速和**的操作順序和過(guò)程控制
通過(guò)時(shí)間中斷完整控制對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的流程
主要特點(diǎn)
突出數(shù)據(jù)記錄用記憶卡,配方管理,STEP 7-Micro/WIN的項(xiàng)目節(jié)約,以及各種格式的文件存儲(chǔ)
PID自動(dòng)調(diào)諧功能
用于擴(kuò)展通訊選項(xiàng)的2個(gè)內(nèi)置串口,例如:與其它制造商的設(shè)備配套使用(CPU 224 XP, CPU 226)
具有內(nèi)置模擬輸入/輸出的CPU 224 XP
實(shí)時(shí)響應(yīng)
*的技術(shù)直至**的細(xì)節(jié)確保我們的CPU發(fā)揮杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)率:
4個(gè)或6個(gè)獨(dú)立的硬件計(jì)數(shù)器,每個(gè)30 kHz,帶有CPU 224 XP的2 x 200 kHz,例如:通過(guò)增量編碼器或者高速記錄過(guò)程事件的**路徑監(jiān)測(cè)
4個(gè)獨(dú)立的報(bào)警輸入,輸入濾波時(shí)間0.2毫秒至程序起動(dòng)-**過(guò)程安全
對(duì)應(yīng)用程序快速事件大于0.2 ms信號(hào)的脈沖捕捉功能
2個(gè)脈沖輸出,每個(gè) 20 kHz,或者具有脈沖寬度調(diào)制和脈沖無(wú)脈沖設(shè)定點(diǎn)的CPU 224 XP 的2 x 100 kHz-例如:用于控制步進(jìn)電機(jī)
2個(gè)定時(shí)中斷,在1ms處開始,以1ms的增量進(jìn)行調(diào)節(jié)-用于迅速變化過(guò)程的無(wú)擾控制
快速模擬輸入-具有25 μs的信號(hào)轉(zhuǎn)換,12位分辨率
實(shí)時(shí)時(shí)鐘
定時(shí)中斷
快速計(jì)數(shù)器
彼此、其他操作和程序周期均獨(dú)立運(yùn)行
當(dāng)達(dá)到用戶可選擇的計(jì)算值時(shí),中斷觸發(fā)-從檢測(cè)到輸入信號(hào)到切換輸出的反應(yīng)時(shí)間為300 μs
當(dāng)增量位置編碼器用于確切定位時(shí)的4邊緣評(píng)估
模塊化可擴(kuò)展性
報(bào)警輸入
4個(gè)獨(dú)立的輸入
用于快速連續(xù)登記信號(hào)
用于信號(hào)檢測(cè)的200 μs–500 μs 響應(yīng)時(shí)間/用于信號(hào)輸出的300 μs
對(duì)正向和/或負(fù)向信號(hào)邊沿的響應(yīng)
在一個(gè)隊(duì)列中*多16次中斷,取決于優(yōu)先順序
在PLC中劃有各種用途的存儲(chǔ)區(qū),比如物理輸入輸出區(qū)P、映像輸入?yún)^(qū)I、映像輸出區(qū)Q、位存儲(chǔ)區(qū)M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、數(shù)據(jù)區(qū)DB和L等,同時(shí)我們還知道,每個(gè)區(qū)域可以用位(BIT)、字節(jié)(BYTE)、字(WORD)、雙字(DWORD)來(lái)衡量,或者說(shuō)來(lái)確切的大小。當(dāng)然定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C不存在這種衡量體制,它們僅用位來(lái)衡量。由此我們可以得到,要描述一個(gè)地址,至少應(yīng)該包含兩個(gè)要素:
1、存儲(chǔ)的區(qū)域
2、這個(gè)區(qū)域中具體的位置
比如:A Q2.0
其中的A是指令符,Q2.0是A的操作數(shù),也就是地址。這個(gè)地址由兩部分組成:
Q:指的是映像輸出區(qū)
2.0:就是這個(gè)映像輸出區(qū)第二個(gè)字節(jié)的第0位。
由此,我們得出, 一個(gè)確切的地址組成應(yīng)該是:
〖存儲(chǔ)區(qū)符〗〖存儲(chǔ)區(qū)尺寸符〗〖尺寸數(shù)值〗.〖位數(shù)值〗,例如:DBX200.0。
DB X 200 . 0
其中,我們又把〖存儲(chǔ)區(qū)符〗〖存儲(chǔ)區(qū)尺寸符〗這兩個(gè)部分合稱為:地址標(biāo)識(shí)符。這樣,一個(gè)確切的地址組成,又可以寫成:
地址標(biāo)識(shí)符 + 確切的數(shù)值單元
【間接尋址的概念】
尋址,就是指令要進(jìn)行操作的地址。給定指令操作的地址方法,就是尋址方法。
在談間接尋址之前,我們簡(jiǎn)單的了解一下直接尋址。所謂直接尋址,簡(jiǎn)單的說(shuō),就是直接給出指令的確切操作數(shù),象上面所說(shuō)的,A Q2.0,就是直接尋址,對(duì)于A這個(gè)指令來(lái)說(shuō),Q2.0就是它要進(jìn)行操作的地址。
這樣看來(lái),間接尋址就是間接的給出指令的確切操作數(shù)。對(duì),就是這個(gè)概念。
比如:A Q[MD100] ,A T[DBW100]。程序語(yǔ)句中用方刮號(hào) [ ] 標(biāo)明的內(nèi)容,間接的指明了指令要進(jìn)行的地址,這兩個(gè)語(yǔ)句中的MD100和DBW100稱為指針Pointer,它指向它們其中包含的數(shù)值,才是指令真正要執(zhí)行的地址區(qū)域的確切位置。間接由此得名。
西門子的間接尋址方式計(jì)有兩大類型:存儲(chǔ)器間接尋址和寄存器間接尋址。
【存儲(chǔ)器間接尋址】
存儲(chǔ)器間接尋址的地址給定格式是:地址標(biāo)識(shí)符+指針。指針?biāo)甘敬鎯?chǔ)單元中所包含的數(shù)值,就是地址的確切數(shù)值單元。
存儲(chǔ)器間接尋址具有兩個(gè)指針格式:?jiǎn)巫趾碗p字。
單字指針是一個(gè)16bit的結(jié)構(gòu),從0-15bit,指示一個(gè)從0-65535的數(shù)值,這個(gè)數(shù)值就是被尋址的存儲(chǔ)區(qū)域的編號(hào)。
雙字指針是一個(gè)32bit的結(jié)構(gòu),從0-2bit,共三位,按照8進(jìn)制指示被尋址的位編號(hào),也就是0-7;而從3-18bit,共16位,指示一個(gè)從0-65535的數(shù)值,這個(gè)數(shù)值就是被尋址的字節(jié)編號(hào)。
指針可以存放在M、DI、DB和L區(qū)域中,也就是說(shuō),可以用這些區(qū)域的內(nèi)容來(lái)做指針。
單字指針和雙字指針在使用上有很大區(qū)別。下面舉例說(shuō)明:
L DW#16#35 //將32位16進(jìn)制數(shù)35存入ACC1
T MD2 //這個(gè)值再存入MD2,這是個(gè)32位的位存儲(chǔ)區(qū)域
L +10 //將16位整數(shù)10存入ACC1,32位16進(jìn)制數(shù)35自動(dòng)移動(dòng)到ACC2
T MW100 //這個(gè)值再存入MW100,這是個(gè)16位的位存儲(chǔ)區(qū)域
OPN DBW[MW100] //打開DBW10。這里的[MW100]就是個(gè)單字指針,存放指針的區(qū)域是M區(qū),
MW100中的值10,就是指針間接的地址,它是個(gè)16位的值!