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西門子（SIMATIC）PLC的6代西門子（SIMATIC）PLC的6代

1,、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器,。

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80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC,，較常用機型：S5-90U,、95U、100U,、115U,、135U、155U,。

4,、1994年4月，S7系列誕生,，它具有更化,、更高性能等級、安裝空間更小,、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢,，其機型為：S7-200、300,、400,。

5、1996年,，在過程控制領(lǐng)域,，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）,、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）,、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)融為一體,。

6,、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng),，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域,。

由初發(fā)展至今，S3,、S5系列PLC已逐步退出市場,，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核,，是對S7系列產(chǎn)品的進一步升級,，它是西門子自動化系統(tǒng)的可編程控制器。

西門子PLC系列分類：

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

類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求,。

一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類,，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點去分類,。

控制規(guī)模

可以分為大型機,、中型機和小型機。

小型機：小型機的控制點一般在256點之內(nèi),，適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制,。

西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ,；數(shù)字量248點,；模擬量35路 。

中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設(shè)備進行直接控制,，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控,，它適合中型或大型控制系統(tǒng)。

西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ,；存貯器2k ,；數(shù)字量1024點；模擬量128路 ,；網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS,；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI,。

大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術(shù)運

算還能進行復雜的矩陣運算,。它不僅可用于對設(shè)備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控,。

西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字,；

存貯器512k ；I/O點12672,；

控制性能

可以分為高檔機,、中檔機和低檔機。

低檔機

這類可編程序控制器,，具有基本的控制功能和一般的運算能力,。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SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類,。

中檔機

這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力,。它不僅能完成一般的邏輯運算,，也能完成比較復雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算,。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也比較多,。

比如,，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

高檔機

這類可編程序控制器,，具有強大的控制功能和強大的運算能力,。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算,、指數(shù)運算和PID運算,，還能進行復雜的矩陣運算。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也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務,。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用,。

比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類,。

1 熱電偶測量結(jié)構(gòu)示意圖

注意：如上圖所示,，熱電偶是有正負極性的，所以需要確保這些導線連接到正確的極性,，否則將會造成明顯的測量誤差
為了保證熱電偶可靠,、地工作，安裝要求如下：
① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固,；
② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣,，以防短路；
③ 補償導線與熱電偶端的連接要方便可靠,；
④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離,；
⑤ 熱電偶對于外界的比較，因此安裝還需要考慮屏蔽的問題,。

嵌入式PLC技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展

嵌入式PLC的發(fā)展也呈現(xiàn)多元化,，國內(nèi)外均有良好表現(xiàn)：德國赫優(yōu)訊推出的將現(xiàn)場總線技術(shù)和PLC技特色;國內(nèi)幾年前就有華中科技大學在EASYCORE1.00核心芯片組中加載了嵌入式PLC系統(tǒng)軟件，作為硬件平臺，開發(fā)了多模人通道的嵌入式PLC;還有一種發(fā)展路徑是以開發(fā)PLC與人機界面相結(jié)合的硬件/軟件一體化為目標的平臺,，充分利用了CASE工具,，結(jié)合各類嵌入式芯片的開發(fā)平臺和各種輸入/輸出通道的硬件電路庫，專為機電設(shè)備開發(fā)客制化,、具有ODM性質(zhì)的PLC,。

而在我國嵌入式PLC的發(fā)展空間，首先在于它十分有利于發(fā)揮我國自動化行業(yè)發(fā)展的兩大特點：有相當雄厚的為機電設(shè)備配套的市場基礎(chǔ),，并擁有足夠的,、性價比優(yōu)的設(shè)計開發(fā)隊伍。我們*可以以低的成本,、較高的質(zhì)量,，并按客制化的要求設(shè)計、生產(chǎn)為機電設(shè)備配套的嵌入式PLC,，來代替通用PLC,。

同時,，嵌入式PLC的硬件,、軟件、人機界面,、通信等各方面的功能設(shè)計靈活,，易于剪裁，更貼近各種檔次的機電設(shè)備的要求,。嵌入式PLC*基于嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ),，拿來就可用。SOC芯片,、嵌入式操作系統(tǒng)與符合工EC61131-3編程語言標準的編程環(huán)境等優(yōu)勢,，使得其在市場上很容易找到。

國家*政府網(wǎng)12月4日訊11月21日,，山東省森防站在棗莊市舉辦了基于PLC的林業(yè)有害生物立體防控技術(shù)培訓班,。有關(guān)專家和9個項目縣（市、區(qū)）*局長,、林場場長及項目負責人參加培訓,。

PLC是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，是一種具有微處理機的數(shù)字電子設(shè)備,，用于自動化控制的數(shù)字邏輯控制器,，可以將控制指令隨時加載內(nèi)存內(nèi)儲存與執(zhí)行?；赑LC的立體防控技術(shù),，將對林業(yè)有害生物進行適時、系統(tǒng)和科學監(jiān)測，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)科學化,、快速化處理,，提高信息的時效性和準確性，進一步推進主動御災,、科學防災,，降低防治成本，維護生態(tài)安全,。此次推廣9處項目區(qū)將在一年內(nèi)完成項目任務,。

圖 1 可編程控制器應用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟

（ 1 ）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求

a ．被控對象就是受控的機械、電氣設(shè)備,、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程,。

b ．控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作,、自動工作循環(huán)的組成,、必要的保護和聯(lián)鎖等。對較復雜的控制系統(tǒng),，還可將控制任務分成幾個獨立部分,，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試,。

（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備

根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求,，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備,。常用的輸入設(shè)備有按鈕,、選擇開關(guān)、行程開關(guān),、傳感器等,，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器,、指示燈,、電磁閥等。

（ 3 ）選擇合適的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備,，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù),，選擇合適的 PLC 類型，包括機型的選擇,、容量的選擇,、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等,。

（ 4 ）分配 I/O 點

分配 PLC 的輸入輸出點,，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖,。接著九可以進行 PLC 程序設(shè)計，同時可進行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工,。

（ 5 ）設(shè)計應用系統(tǒng)梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程,。這一步是整個應用系統(tǒng)設(shè)計的核心工作，也是比較困難的一步,，要設(shè)計好梯形圖,，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗,。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時,，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入,。當使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機上編程時,，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（ 7 ）進行軟件測試

程序輸入 PLC 后,，應*行測試工作,。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方,。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前,，必需進行軟件測試，以排除程序中的錯誤,，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ),，縮短整體調(diào)試的周期,。

（ 8 ）應用系統(tǒng)整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后,，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成,，則應先作局部調(diào)試,，然后再進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多,，則可*行分段調(diào)試,，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題,，要逐一排除,，直至調(diào)試成功。

（ 9 ）編制技術(shù)文件

系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書,、電氣原理圖,、電器布置圖、電氣元件明細表,、 PLC 梯形圖,。

 山東省森防站部署PLC推廣項目實施工作,，強調(diào)合理使用項目資金，建立好項目檔案,。山東農(nóng)業(yè)大學教授詳細講解了基于PLC技術(shù)的林業(yè)有害生物監(jiān)測預報系統(tǒng)的思路,、組建及應用技術(shù)。商河縣*示范了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的林業(yè)有害生物智能化服務平臺建設(shè)與構(gòu)想,。山東祥辰公司介紹了立體防治有關(guān)設(shè)備應用技術(shù),。
業(yè)有控技術(shù)的基礎(chǔ)知識，為全面完成項目任務,、提升林業(yè)有害生物防治工作智能化水平打好基礎(chǔ),。（森防總站）

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可編程自動化控制器（PAC）與PLC的區(qū)別和聯(lián)系

可編程自動化控制器（PAC）作為新一代的工業(yè)控制器，代表著可編程自動化控制發(fā)展的未來,。在可以預見的幾年內(nèi),，對標準性、開放性,、可互操作性,、可移植性的要求將是用戶至為關(guān)心的自動化產(chǎn)品的重要特征，作為融匯了PC和PLC優(yōu)點的PAC系統(tǒng)必將逐步取代PLC系統(tǒng)成為控制系統(tǒng)的主流產(chǎn)品,，在工業(yè)自動化控制中的應用將會越來越廣泛,。

PLC的性能倚賴于的硬件，PLC的應用程序是依靠的硬件芯片來實現(xiàn)的,，對于PLC的功能的改進,，如增加運動控制、過程控制或通訊功能,，都需要使用不同的硬件,。即使對于同一PLC廠家，這種的硬件很難移植到不同性能的PLC中,。而且傳統(tǒng)的PLC廠家的硬件結(jié)構(gòu)體系都是專有的設(shè)計,，甚至于處理器芯片都是的，這樣就導致了隨著PLC功能需求的不斷提高,，PLC的硬件體系變得越來越復雜,。而且，由于硬件的非通用性會導致系統(tǒng)的功能前景和開放性受到很大的限制,。另外,，PLC 的操作系統(tǒng)通常都是各PLC廠家的操作系統(tǒng)，與目前流行的實時操作系統(tǒng)不兼容,。由于是的操作系統(tǒng),，其實時可靠性與功能都無法與通用的實時操作系統(tǒng)相比，這就導致了PLC的整體性能的性和封閉性,。

PAC的輕便控制引擎是非常杰出的,。PAC設(shè)計了一個通用的,、軟件形式的控制引擎用于應用程序的執(zhí)行，控制引擎在實時操作系統(tǒng)與應用程序之間,，這個控制引擎與硬件平臺無關(guān),，可以在不同平臺的PAC系統(tǒng)間移植。因此對于用戶來說,，同樣的應用程序不需根據(jù)系統(tǒng)的功能需求和投資預算選擇不同性能的PAC平臺,。這樣，根據(jù)用戶需要的迅速擴展和變化,，用戶的系統(tǒng)和程序無需變化,，即可無縫移植。PAC的操作系統(tǒng)采用通用的實時操作系統(tǒng),，如GE Fanuc的PACSystems系列產(chǎn)品即采用通用的,、成熟的WindRiver公司的VxWorks實時操作系統(tǒng)，其可靠性已經(jīng)得到大量的應用的證實,。PAC系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用標準的,，通用的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣其處理器可以使的高性能CPU,，如GE Fanuc的PACSystems 系列產(chǎn)品的CPU 即采用了Pentium300/700MHz 處理器,，而且即將推出PentiumM 處理器的CPU。

例如,，研華公司全新一代的PAC控制器APAX-5000 系列,，集合了控制、信息處理,、網(wǎng)絡(luò)通訊,、影像及語音功能。此系列還具雙獨立式CPU控制架構(gòu),，分別控制HMI/SCADA及I/O的不同任務,，并提供熱備等多種應用架構(gòu),，軟件部份提供支持國標IEC-61131-3的軟邏輯軟件以及可以進行高級編程的Windo境下的開發(fā)驅(qū)動軟件,，APAX -5000 非常適用于嚴苛的批次生產(chǎn)應用領(lǐng)域，如：半導體制程設(shè)備,、制藥,、風力控制、鋼鐵,、IC檢測機臺控制及食品飲料業(yè),。

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可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計方法

一、問題提出

可編程控制器技術(shù)主要是應用于自動化控制工程中,，如何綜合地運用前面學過知識點,，根據(jù)實際工程要求合理組合成控制系統(tǒng),， 在此介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的一般方法。

二,、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟

1 ．系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容

（ 1 ）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)條件,。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務書的形式來確定，它是整個設(shè)計的依據(jù),；

（ 2 ）選擇電氣傳動形式和電動機,、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)；

（ 3 ）選定 PLC 的型號,；

（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖,；

（ 5 ）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設(shè)計,；

（ 6 ）了解并遵循用戶認知心理學,，重視人機界面的設(shè)計，增強人與機器之間的友善關(guān)系,；

（ 7 ）設(shè)計操作臺,、電氣柜及非標準電器元部件；

（ 8 ）編寫設(shè)計說明書和使用說明書,；

根據(jù)具體任務,，上述內(nèi)容可適當調(diào)整。

2 ． 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟

可編程控制器應用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟,，如圖 1 所示,。

1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別

表1 熱電偶與熱電阻的比較

2. 熱電偶的類型和可用模板

2.1熱電偶類型
根據(jù)使用材料的不同,，分不同類型的熱電偶,，以分度號區(qū)分，分度號代表溫度范圍,，且代表每種分度號的熱電偶具體多少溫度輸出多少毫伏的電壓,，熱電偶的分度號有主要有以下幾種。

 表2 分度號對照表

2.2可用的模板

表3 S7 300/400 支持熱電偶的模板及對應熱電偶類型

3. 熱電偶的補償接線

3.1 補償
熱電偶測量溫度時要求冷端的溫度保持不變,，這樣產(chǎn)生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系,。若測量時冷端的溫度變化，將嚴重影響測量的準確性,，所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補償?shù)拇胧?br />由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用時）,，而測溫點到控制儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料,，成本可以用補償導線延伸冷端到溫度比較的控制室內(nèi),，但補償導線的材質(zhì)要和熱電偶的導線材質(zhì)相同,。熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端到控制室的儀表端子上,，它本身并不能冷端溫度變化對測溫的影響,，不起補償作用。因此,，還需采用其他修正來補償冷端溫度變化造成的影響,，補償見下表。

表4 各類補償

 中加載了嵌入式PLC系統(tǒng)軟件，作為硬件平臺,，開發(fā)了多模人通道的嵌入式PLC;還有一種發(fā)展路徑是以開發(fā)PLC與人機界面相結(jié)合的硬件/軟件一體化為目標的平臺,，充分利用了CASE工具，結(jié)合各類嵌入式芯片的開發(fā)平臺和各種輸入/輸出通道的硬件電路庫,，專為機電設(shè)備開發(fā)客制化,、具有ODM性質(zhì)的PLC。

而在我國嵌入式PLC的發(fā)展空間,，首先在于它十運用前面學過知識點,，根據(jù)實際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)， 在此介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的一般方法,。

二,、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟

1 ．系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容

（ 1 ）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務書的形式來確定,，它是整個設(shè)計的依據(jù),；

（ 2 ）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu),；

（ 3 ）選定 PLC 的型號,；

（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；

（ 5 ）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求編寫軟件規(guī)格說明書,，然后再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設(shè)計；

（ 6 ）了解并遵循用戶認知心理學,，重視人機界面的設(shè)計,，增強人與機器之間的友善關(guān)系,；

（ 7 ）設(shè)計操作臺、電氣柜及非標準電器元部件,；

（ 8 ）編寫設(shè)計說明書和使用說明書,；

根據(jù)具體任務，上述內(nèi)容可適當調(diào)整,。

2 ． 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟

可編程控制器應用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟,，如圖 1 所示。