西門子S7-1500CPU  6ES7516-3AN02-0AB0*

西門子1500模塊

CPU 1517-3 PN/DP，2 MB 程序,，8 MB 數(shù)據(jù),；2 ns；集成 X1: 2x PN接口 ,X2: 1x PN接口,，X3:1x DP 接口

在自動(dòng)化控制領(lǐng)域,，PLC是一種重要的控制設(shè)備。目前,，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品,，應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）,、化學(xué)/制藥（14.6%）,、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè),。為了使各位初學(xué)者更方便地了解PLC,，本文對(duì)PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu),、配置,、應(yīng)用等基本知識(shí)作一簡(jiǎn)介，以期對(duì)各位網(wǎng)友有所幫助,。

西門子S7-1500CPU  6ES7516-3AN02-0AB0*

一,、PLC的發(fā)展歷程
　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制,，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制,，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集,。傳統(tǒng)上,，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,，第二年,，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，*采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制,，這就是一代可編程序控制器,，稱Programmable Controller（PC）。
　　個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來(lái)后,，為了方便,，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）,，現(xiàn)在,，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。
　 PLC的定義有許多種,。電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器,，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算,、順序控制、定時(shí),、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程,。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。
　　上世紀(jì)80年代至90年代中期,，是PLC發(fā)展快的時(shí)期,，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期,，PLC在處理模擬量能力,、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高,，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域,，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
　 PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便,、適應(yīng)面廣,、可靠性高、抗*力強(qiáng),、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn),。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來(lái),，是無(wú)法取代的,。

二、PLC的構(gòu)成
　　從結(jié)構(gòu)上分,，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種,。固定式PLC包括CPU板、I/O板,、顯示面板,、內(nèi)存塊、電源等,，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體,。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊,、內(nèi)存,、電源模塊、底板或機(jī)架,，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置,。

三、CPU的構(gòu)成
　　CPU是PLC的核心,，起神經(jīng)中樞的作用,，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù),，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí),，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等,。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),，去指揮有關(guān)的控制電路。
　　CPU主要由運(yùn)算器,、控制器,、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片,、總線接口及有關(guān)電路,。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC*的組成單元,。
　　在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路,，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解,。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令,、解釋指令及執(zhí)行指令,。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算,，在控制器指揮下工作,。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果,，它也是在控制器指揮下工作,。
　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度,，IO數(shù)量及軟件容量等,，因此限制著控制規(guī)模。

四,、I/O模塊
　　PLC與電氣回路的接口,，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài),，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反,。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO）,，模擬量輸入（AI）,，模擬量輸出（AO）等模塊。
　　開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號(hào),，模擬量是指連續(xù)變化的量,。常用的I/O分類如下：
　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC,、110VAC,、24VDC,，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離,。
　　模擬量：按信號(hào)類型分,，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等,，按精度分,，有12bit,14bit,16bit等。
　　除了上述通用IO外,，還有特殊IO模塊,，如熱電阻、熱電偶,、脈沖等模塊,。
　　按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少,，但其大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,，即受大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。

五,、電源模塊
　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源,。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源,。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC）,，直流電源（常用的為24VAC）。

六,、底板或機(jī)架
　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架,，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊,，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接,，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體,。