西門子模塊6ES7277-0AA22-0XA0

可編程控制器特點(diǎn)

編輯

（一）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) ^[2] 

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了*的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均*時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有*的可靠性也就不奇怪了。

（二）硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線 ^[3]  。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

（三）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。

（四）容易改造

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。

PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。

（五）體積小，重量輕，能耗低

以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制器。

可編程控制器主要用途

編輯

PLC采用微電子技術(shù)來完成各種控制功能，在現(xiàn)場的輸入信號(hào)作用下，按照預(yù)先輸入的程序，控制現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按照一定規(guī)律進(jìn)行動(dòng)作。其主要功能如下 ^[3]  。

順序邏輯控制

　　這是PLC最基本較廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，用來取代繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。它即可用于單機(jī)控制或多機(jī)控制又可用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。PLC根據(jù)操作按鈕、限位開關(guān)及其他現(xiàn)場給出的指令信號(hào)，控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行相應(yīng)的操作 ^[5]  。

運(yùn)動(dòng)控制

在機(jī)械加工行業(yè)，可編程控制器與計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）集成在一起，完成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制。很多PLC制造廠家已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸的位置控制模板。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模板，模板移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模板保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋_保運(yùn)動(dòng)平滑。目前已用于控制無心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削、磨消應(yīng)用當(dāng)中。

定時(shí)控制

PLC為用戶提供了一定數(shù)量的定時(shí)器，設(shè)置了定時(shí)器指令，如OMRON公司的CPM1A,，每個(gè)定時(shí)器可實(shí)現(xiàn)0·1~999·9s或0·01~99·9s的定時(shí)控制，SIEMENS公司S7—200系列可提供時(shí)基單位為0·1s/0`01s及0·00s的定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)從0·001s到3276·7s的定時(shí)制?？砂匆欢ǚ绞竭M(jìn)行定時(shí)時(shí)間的擴(kuò)展。定時(shí)精度高，定時(shí)設(shè)定方便、靈活。PLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，用于準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)控制。

記數(shù)控制

PLC為用戶提供的記數(shù)器分為普通記數(shù)器，可逆記數(shù)器(增減計(jì)數(shù)器)、高速計(jì)數(shù)器等，用來完成不同用途的記數(shù)控制命令。計(jì)數(shù)器值等于計(jì)數(shù)器設(shè)定值，或在某一數(shù)值范圍時(shí)，發(fā)出控制命令。計(jì)數(shù)器的記數(shù)值可在運(yùn)行中被讀出，也可在運(yùn)行中進(jìn)行修改^[3]  。

步進(jìn)控制

　　PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進(jìn)控制功能。在一道工序完成之后，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。一個(gè)工作周期結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期。有些PLC還專門設(shè)有步進(jìn)控制指令，使得步進(jìn)控制更為方便。

數(shù)據(jù)處理

大部分PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能 ^[3]  ，如F2系列、C系列、S7系列PLC等，能完成數(shù)據(jù)運(yùn)算如；加、減、乘、除、乘方、開方等，邏輯運(yùn)算如；字與、字或、字異或、求反等，移位、數(shù)據(jù)比較和傳送數(shù)值的轉(zhuǎn)換等操作。

模、數(shù)和數(shù)、模轉(zhuǎn)換

在過程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中，存在溫度、壓力、流量、速度位移、電流、電壓等連續(xù)變化的物理量。過去，PLC用于邏輯控制，對(duì)于這些物理量的控制主要靠儀表控制或分布式系統(tǒng)DCS。目前，大、中型PLC都具有物理處理功能，很多小型PLC也具有物理量處理功能，編程和使用都很方便 ^[2]  。

通信及聯(lián)網(wǎng)

大都分PLC都具備通信能力，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)，PLC與PLC之間的通信。通過這些通信技術(shù)，使PLC更容易構(gòu)成工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)。也可與打印機(jī)、監(jiān)視器等外部設(shè)備相連，記錄和監(jiān)視有關(guān)數(shù)據(jù)

根據(jù)用戶的使用方式和特點(diǎn)，可編程控制器可以分為兩種*不同的市場：項(xiàng)目型市場和OEM型市場。可編程控制器的主要應(yīng)用 ^[5]  ：

項(xiàng)目型市場中，可編程控制器主要應(yīng)用在冶金、汽車、市政、電力等行業(yè)；OEM市場中，可編程控制器主要應(yīng)用在紡織機(jī)械、包裝、機(jī)床等傳統(tǒng)行業(yè)。小型PLC主要用于OEM市場，主要以三菱，西門子，歐姆龍、愛德克等品牌為主，愛德克的可編程控制器有：FC4A,FC5A,FT1A,其中FT1A將 PLC 功能與小型顯示器結(jié)合在一起，無需主機(jī)設(shè)備，省接線，省空間，性價(jià)比高。而FT1A使用非常方便，例如其觸點(diǎn)輸出為10A，可以直接帶動(dòng)大容量負(fù)載，如電磁閥等。

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技術(shù)數(shù)據(jù)也趨于一致，I/O過程映像區(qū)增大。同時(shí)，CPU315(F)-2DP的PROFIBUS可以使用同步模式，并帶有可以進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置的路由。性能提升新一代的S7-300CPU性能比現(xiàn)有的312，314和315(F)-2DPCPU有了顯著提升，例如，新一代的CPU的用戶程序執(zhí)行速度是原來CPU的2倍或更高。位運(yùn)算時(shí)間縮減到50ns，字運(yùn)算時(shí)間縮減到90ns，定點(diǎn)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算性能也有了較大的提升。同時(shí)監(jiān)控兩個(gè)塊新一代S7-300固件版本V3.0CPU的可以同時(shí)在線監(jiān)控兩個(gè)塊，用戶可以選擇在一個(gè)PG或PC上同時(shí)監(jiān)視兩個(gè)塊或在兩個(gè)PG或PC上同時(shí)監(jiān)控一個(gè)塊。此外，增加了在塊狀態(tài)中監(jiān)視的程序行數(shù)。只有在STEP7V5.4SP5中才有這個(gè)功。
        檢查無誤后送電。此外，應(yīng)避免兩線制與四線制信號(hào)、電流與電壓信號(hào)的混接，以免燒壞模塊。(4)一般變送器的負(fù)載能力為600Ω，而模擬量輸入模塊的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路內(nèi)設(shè)安全欄，必須注意抗阻的匹配；模擬量輸出模塊的負(fù)載能力為600Ω，一般執(zhí)行器的負(fù)載能力為250Ω；如線路較長，也存在抗阻匹配問題。此外，要加強(qiáng)信號(hào)的，是要加強(qiáng)與支流調(diào)速裝置、變頻調(diào)速裝置及設(shè)備配套的小型PLC之間的信號(hào)，防止相互干擾。四結(jié)束語S7-300PLC的應(yīng)用非常廣泛，在設(shè)計(jì)選型和調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)碰到各種各樣的問題。本文從實(shí)際出發(fā)，總結(jié)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)以上各方面的問題提出了自己的見解，希望對(duì)工程技術(shù)人員能有一定的參考價(jià)。
        代表了未來小型可編程控制器的發(fā)展方向，西門子也將一如既往開拓，自動(dòng)化潮流。西門子中型可編程控制器系列S7-300技術(shù)革新啦！S7-300PLC是SIMATICS7家族中的中型可編程序控制器，作為以前版本的升級(jí)，新一代固件版本為V3.0的S7-300系列的CPU315-2DP和315F-2DP已經(jīng)發(fā)布，這些CPU都有新的訂貨號(hào)。新一代的S7-300系列CPU與以前對(duì)應(yīng)版本備件兼容，具備以下亮點(diǎn)：性能方面，性能提升了2倍或者更高。內(nèi)存方面，CPU314從96KB擴(kuò)展到128KB，CPU315-2DP從128KB擴(kuò)展到256KB，CPU315F-2DP從192KB擴(kuò)展到384KB。此外，可以同時(shí)在線監(jiān)控兩個(gè)。

一、電源

可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去

二、中央處理單元(CPU)

中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù);檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。

為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。

三、存儲(chǔ)器

存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。

存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。

四、輸入輸出接口電路

1.現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。

2.現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。

五、功能模塊

如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。

六、通信模塊

工作原理折疊編輯本段

當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。