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潯之漫 智控技術(shù)有限公司 上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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西門(mén)子PLC
德國(guó)西門(mén)子(SIEMENS)公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛,,在冶金、化工,、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用,。西門(mén)子(SIEMENS)公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200,、S7-1200,、S7-300、S7-400等,。 西門(mén)子S7系列PLC體積小,、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化,,具有網(wǎng)絡(luò)通信能力,,功能更強(qiáng),可靠性高,。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC(如S7-200),,小規(guī)模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。
中文名 西門(mén)子PLC
品牌 西門(mén)子
誕生時(shí)間 1958年
類(lèi)別 二進(jìn)制控制器
歷史
西門(mén)子SIMATIC系列PLC,,誕生于1958年,,經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列,已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器,。
西門(mén)子(SIMATIC)PLC的6代
1,、西門(mén)子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3,它實(shí)際上是帶有簡(jiǎn)單操作接口的二進(jìn)制控制器,。
2,、1979年,S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代,,該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器,。
3、20世紀(jì)80年代初,,S5系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)——U系列PLC,,較常用機(jī)型:S5-90U、95U,、100U,、115U、135U,、155U,。
若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò),則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能,,即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC ,、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等的接口。大,、中型機(jī)都有通信功能,,目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。
( 7 )對(duì) PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇
在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下,,整體式比模塊式價(jià)格低,。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活,維修方便(換模塊),,容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn),,要按實(shí)際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。
2 .分配輸入 / 輸出點(diǎn)
一般輸入點(diǎn)和輸入信號(hào),、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的,。
分配好后,按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào),,分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào),,即進(jìn)行編號(hào),。
在個(gè)別情況下,也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的,,那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前,,按邏輯關(guān)系接好線(如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián)),,然后再接到輸入點(diǎn),。
( 1 )確定 I/O 通道范圍
不同型號(hào)的 PLC ,其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的,,應(yīng)根據(jù)所選 PLC 型號(hào),,查閱相應(yīng)的編程手冊(cè),決不可“張冠李戴”,。必須參閱有關(guān)操作手冊(cè),。
( 2 )部輔助繼電器
內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出,不能直接連接外部器件,,而是在控制其他繼電器,、定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用。
從功能上講,,內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器,。
未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 : 1 鏈接時(shí)的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要,,應(yīng)合理安排PLC 的內(nèi)部輔助繼電器,,在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途,避免重復(fù)使用,。參閱有關(guān)操作手冊(cè),。
( 3 )分配定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器
PLC 的定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器數(shù)量分別見(jiàn)有關(guān)操作手冊(cè)。
7.3 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及步驟
7.3.1 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法
在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后,,就要具體地編制程序了,。編制 PLC 控制程序的方法很多,這里主要介紹幾種典型的編程方法,。
4,、1994年4月,S7系列誕生,,它具有更化,、更高性能等級(jí)、安裝空間更小,、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢(shì),,其機(jī)型為:S7-200、300,、400,。
5,、1996年,在過(guò)程控制領(lǐng)域,,西門(mén)子公司又提出PCS7(過(guò)程控制系統(tǒng)7)的概念,,將其優(yōu)勢(shì)的WINCC(與WINDOWS兼容的操作界面)、PROFIBUS(工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線),、COROS(監(jiān)控系統(tǒng)),、SINEC(西門(mén)子工業(yè)網(wǎng)絡(luò))及控調(diào)技術(shù)融為一體。
6,、西門(mén)子公司提出TIA(Totally Integrated Automation)概念,,即全集成自動(dòng)化系統(tǒng),將PLC技術(shù)溶于全部自動(dòng)化領(lǐng)域,。
由初發(fā)展至今,,S3、S5系列PLC已逐步退出市場(chǎng),,停止生產(chǎn),,而S7系列PLC發(fā)展成為了西門(mén)子自動(dòng)化系統(tǒng)的控制核心,而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核,,是對(duì)S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí),,它是西門(mén)子自動(dòng)化系統(tǒng),功能的可編程控制器,。
產(chǎn)品分類(lèi)
可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的,,可編程序控制器的分類(lèi)也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。
西門(mén)子PLCS7-200系列
一般來(lái)說(shuō)可以從三個(gè)角度對(duì)可編程序控制器進(jìn)行分類(lèi),。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類(lèi),,其二是從可編程序控制器的性能高低去分類(lèi),其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類(lèi),。
控制規(guī)模
可以分為大型機(jī),、中型機(jī)和小型機(jī)。
圖解法編程
圖解法是靠畫(huà)圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì),。常見(jiàn)的主要有梯形圖法,、邏輯流程圖法、時(shí)序流程圖法和步進(jìn)順控法,。
(1) 梯形圖法:梯形圖法是用梯形圖語(yǔ)言去編制 PLC 程序,。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。其圖形甚至元件名稱(chēng)都與繼電器控制電路十分相近,。這種方法很容易地就可以把原繼電器控制電路移植成 PLC 的梯形圖語(yǔ)言,。這對(duì)于熟悉繼電器控制的人來(lái)說(shuō)一種編程方法。
(2) 邏輯流程圖法:邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示 PLC 程序的執(zhí)行過(guò)程,,反應(yīng)輸入與輸出的關(guān)系,。邏輯流程圖法是把系統(tǒng)的工藝流程,,用邏輯框圖表示出來(lái)形成系統(tǒng)的邏輯流程圖。這種方法編制的 PLC 控制程序邏輯思路清晰,、輸入與輸出的因果關(guān)系及聯(lián)鎖條件明確,。邏輯流程圖會(huì)使整個(gè)程序脈絡(luò)清楚,便于分析控制程序,便于查找故障點(diǎn),便于調(diào)試程序和維修程序,。有時(shí)對(duì)一個(gè)復(fù)雜的程序,直接用語(yǔ)句表和用梯形圖編程可能覺(jué)得難以下手,,則可以先畫(huà)出邏輯流程圖,再為邏輯流程圖的各個(gè)部分用語(yǔ)句表和梯形圖編制 PLC 應(yīng)用程序,。
(3) 時(shí)序流程圖法:時(shí)序流程圖法使首先畫(huà)出控制系統(tǒng)的時(shí)序圖(即到某一個(gè)時(shí)間應(yīng)該進(jìn)行哪項(xiàng)控制的控制時(shí)序圖),再根據(jù)時(shí)序關(guān)系畫(huà)出對(duì)應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖,,后把程序框圖寫(xiě)成 PLC 程序,。時(shí)序流程圖法很適合于以時(shí)間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。
(4) 步進(jìn)順控法:步進(jìn)順控法是在順控指令的配合下設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制程序,。一般比較復(fù)雜的程序,,都可以分成若干個(gè)功能比較簡(jiǎn)單的程序段,一個(gè)程序段可以看成整個(gè)控制過(guò)程中的一步,。從整個(gè)角度去看,,一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的控制過(guò)程是由這樣若干個(gè)步組成的。系統(tǒng)控制的任務(wù)實(shí)際上可以認(rèn)為在不同時(shí)刻或者在不同進(jìn)程中去完成對(duì)各個(gè)步的控制,。為此,,不少 PLC 生產(chǎn)廠家在自己的 PLC 中增加了步進(jìn)順控指令。在畫(huà)完各個(gè)步進(jìn)的狀態(tài)流程圖之后,,可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫(xiě)控制程序,。
2. 經(jīng)驗(yàn)法編程
經(jīng)驗(yàn)法是運(yùn)用自己的或別人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。多數(shù)是設(shè)計(jì)前先選擇與自己工藝要求相近的程序,,把這些程序看成是自己的“試驗(yàn)程序”,。結(jié)合自己工程的情況,對(duì)這些“試驗(yàn)程序”逐一修改,,使之適合自己的工程要求,。這里所說(shuō)的經(jīng)驗(yàn),有的是來(lái)自自己的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),,有的可能是別人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),,就需要日積月累,善于總結(jié),。
3. 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過(guò) PLC 編程軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì),、離線或在線編程,、離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程,、在線調(diào)試,,使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成 EXE 運(yùn)行文件,。
7.3.2 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟
在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上,,就要實(shí)際地編寫(xiě) PLC 程序了。編寫(xiě) PLC 程序和編寫(xiě)其他計(jì)算機(jī)程序一樣,,都需要經(jīng)歷如下過(guò)程,。
1. 對(duì)系統(tǒng)任務(wù)分塊
分塊的目的就是把一個(gè)復(fù)雜的工程,分解成多個(gè)比較簡(jiǎn)單的小任務(wù),。這樣就把一個(gè)復(fù)雜的大問(wèn)題化為多個(gè)簡(jiǎn)單的小問(wèn)題,。這樣可便于編制程序。
2. 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖
從邏輯關(guān)系圖上,,可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么,,這一結(jié)果又英國(guó)導(dǎo)出哪些動(dòng)作。這個(gè)邏輯關(guān)系可以是以各個(gè)控制活動(dòng)順序?yàn)榛鶞?zhǔn),,也可能是以整個(gè)活動(dòng)的時(shí)間節(jié)拍為基準(zhǔn),。邏輯關(guān)系圖反映了控制過(guò)程中控制作用與被控對(duì)象的活動(dòng),也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系,。
3. 繪制各種電路圖
繪制各種電路的目的,,是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計(jì)的地址和名稱(chēng)聯(lián)系起來(lái)。這是很關(guān)鍵的一步,。在繪制 PLC 的輸入電路時(shí),,不僅要考慮到信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致,還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適,,也要考慮到在特殊條件下運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定條件等問(wèn)題,。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到 PLC 的輸入端,把高壓引入 PLC 輸入端,,會(huì)對(duì) PLC 造成比較大的傷害,。在繪制 PLC 的輸出電路時(shí),不僅要考慮到輸出信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致,,還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力,。此外,還要考慮到電源的輸出功率和極性問(wèn)題,。在整個(gè)電路的繪制中,,還要考慮設(shè)計(jì)的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用 PLC 進(jìn)行控制方便,、靈活,。但是在電路的設(shè)計(jì)上仍然需要謹(jǐn)慎,、全面。因此,,在繪制電路圖時(shí)要考慮周全,,何處該裝按鈕,何處該裝開(kāi)關(guān),,都要一絲不茍,。
4. 編制 PLC 程序并進(jìn)行模擬調(diào)試
在繪制完電路圖之后,就可以著手編制 PLC 程序了,。當(dāng)然可以用上述方法編程,。在編程時(shí),除了要注意程序要正確,、可靠之外,,還要考慮程序要簡(jiǎn)捷、省時(shí),、便于閱讀,、便于修改。編好一個(gè)程序塊要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),,這樣便于查找問(wèn)題,便于及時(shí)修整個(gè)程序完成后一起算總帳,。
5. 制作控制臺(tái)與控制柜
在繪制完電器,、編完程序之后,就可以制作控制臺(tái)和控制柜了,。在時(shí)間緊張的時(shí)候,,這項(xiàng)工作也可以和編制程序并列進(jìn)行。在制作控制臺(tái)和控制柜的時(shí)候要注意選擇開(kāi)關(guān),、按鈕,、繼電器等器件的質(zhì)量,規(guī)格必須滿足要求,。設(shè)備的安裝必須注意安全,、可靠。比如說(shuō)屏蔽問(wèn)題,、接地問(wèn)題,、高壓隔離等問(wèn)題必須妥善處理。
6. 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試是整個(gè)控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié),。任何程序的設(shè)計(jì)很難說(shuō)不經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試就能使用的,。只有通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處;只有通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處,;只有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試才能后實(shí)地測(cè)試和后調(diào)整控制電路和控制程序,,以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求,。
7. 編寫(xiě)技術(shù)文件并現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試以后,控制電路和控制程序基本被確定了,,整個(gè)系統(tǒng)的硬件和軟件基本沒(méi)有問(wèn)題了,。這時(shí)就要全面整流技術(shù)文件,包括整理電路圖,、PLC 程序,、使用說(shuō)明及幫助文件。到此工作基本結(jié)束,。
西門(mén)子PLCS7-300系列
小型機(jī): 小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在256點(diǎn)之內(nèi),適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制,。
西門(mén)子小型機(jī)有S7-200:處理速度0.8~1.2ms ;存貯器2k ,;數(shù)字量248點(diǎn),;模擬量35路 。
中型機(jī):中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于2048點(diǎn),可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制,,還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控,,它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。
西門(mén)子中型機(jī)有S7-300:處理速度0.8~1.2ms ,;存貯器2k ,;數(shù)字量1024點(diǎn);模擬量128路 ,;網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS,;工業(yè)以太網(wǎng);MPI,。
大型機(jī):大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算,。它不僅可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制,還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控,。
西門(mén)子PLCS7-400系列
西門(mén)子大型機(jī)有S7-400 :處理速度0.3ms / 1k字,;
存貯器512k ;I/O點(diǎn)12672,;
控制性能
可以分為高檔機(jī),、中檔機(jī)和低檔機(jī)。
低檔機(jī)
這類(lèi)可編程序控制器,,具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力,。工作速度比較低,能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少,。
比如,,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類(lèi)。
中檔機(jī)
這類(lèi)可編程序控制器,具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力,。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算,,也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算,。工作速度比較快,,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多,輸入和輸出模塊的種類(lèi)也比較多,。
比如,,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類(lèi)。
高檔機(jī)
這類(lèi)可編程序控制器,,具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力,。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算,、指數(shù)運(yùn)算和PID運(yùn)算,,還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快,,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多,,輸入和輸出模塊的種類(lèi)也很全面。這類(lèi)可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù),。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用,。
比如,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類(lèi),。
結(jié)構(gòu)
整體式
整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源,、CPU、存儲(chǔ)器,、I/O系統(tǒng)都集成在一個(gè)單元內(nèi),該單元叫做作基本單元,。一個(gè)基本單元就是一臺(tái)完整的PLC,。
plc結(jié)構(gòu)
控制點(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí),可再接擴(kuò)展單元,。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊,、體積小、成本低,、安裝方便,。
組合式
組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成若干個(gè)模塊,如CPU模塊,、輸入模塊,、輸出模塊、電源模塊等等,。其中各模塊功能比較單一,,模塊的種類(lèi)卻日趨豐富,。比如,一些可編程序控制器,,除了-些基本的I/O模塊外,,還有一些特殊功能模塊,像溫度檢測(cè)模塊,、位置檢測(cè)模塊,、PID控制模塊、通訊模塊等等,。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點(diǎn)是CPU,、輸入、輸出均為獨(dú)立的模塊,。模塊尺寸統(tǒng)一,、安裝整齊、I/O點(diǎn)選型自由,、安裝調(diào)試,、擴(kuò)展、維修方便,。
plc組合
疊裝式
疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊,、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點(diǎn)搭配靈話,、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身,。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特點(diǎn)是CPU自成獨(dú)立的基本單元(由CPU和一定的I/O點(diǎn)組成),,其它I/O模塊為擴(kuò)展單元,。在安裝時(shí)不用基板,僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接,,各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝,。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧,。
詳細(xì)介紹
1.SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC,,它適用于各行各業(yè),各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè),、監(jiān)測(cè)及控制等,。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行,或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能,。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用,。
2.SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)