西門子CPU中央控制單元6ES7214-2BD23-0XB8

 PLC的功能特點(diǎn)

2.2.1 

PLC的功能

隨著自動(dòng)化技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展,，PLC的功能日益增多。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制,，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制,；不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過程控制,、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等,，其主要功能如下：

1、開關(guān)量邏輯控制

這是PLC的基本的功能,。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力,，它提供了與、或,、非等各種邏輯指令,，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開關(guān)控制,，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng),。使用PLC提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令,，可實(shí)現(xiàn)定時(shí),、計(jì)數(shù)功能,，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值既可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開關(guān)來設(shè)定,，其值可進(jìn)行在線修改,，操作十分靈活方便。

2,、模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，有許多連續(xù)變化的量，如溫度,、壓力,、流量、液位和速度等都是模擬量,。PLC提供了各種智能模塊,，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊,、模擬量輸入輸出模塊,、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等,，通過使用這些模塊,，把現(xiàn)場輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理；而CPU處理的數(shù)字結(jié)果,，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備,，以完成對連續(xù)量的控制。

3,、閉環(huán)過程控制

使用PLC不僅可以對模擬量進(jìn)行開環(huán)控制,，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID控制單元或模塊,，對控制過程中某一變量（如速度,、溫度、電流,、電壓等）進(jìn)行PID控制。

4,、定時(shí),、定位、計(jì)數(shù)控制

PLC具有定時(shí)控制的功能,，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器,，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定,，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制,。定位控制是PLC*的控制功能之一,。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊,，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制,。PLC具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊,。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定,，也可以用撥盤開關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制,。



5,、順序（步進(jìn)）控制

在工業(yè)控制中，選用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制,，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言——順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì),，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。

6,、網(wǎng)絡(luò)通信

現(xiàn)代PLC具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能,，它既可以對遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信,，從而構(gòu)成“集中管理,，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化,。PLC通過RS232接口可與各種RS232設(shè)備進(jìn)行通信,。PLC還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)通信,。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng),，可提高交流電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制水平。

7,、數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算,、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）,、數(shù)據(jù)傳送,、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序,、查表,、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集,、分析及處理,。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作,，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票韀2],。

2.2.2 

PLC的特點(diǎn)

1、通用性強(qiáng),、靈活性好,、功能齊全

PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn),。通過選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng),。同時(shí)，由于PLC采用存儲邏輯,，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中,，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變PLC的硬件,，只需改變程序,，改變控制邏輯，其連線少,，體積小,，加之PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無限制，因此,，靈活性和擴(kuò)展性都很好,。

2、可靠性高,、抗干擾能力強(qiáng)

為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作,。在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了PLC的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲,、電源波動(dòng),、振動(dòng)、電磁干擾等的干擾,。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化,，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源,。即使在電源瞬間斷電的情況下,，仍可正常工作。PLC在設(shè)計(jì),、生產(chǎn)過程中除了對元器件嚴(yán)格篩選外,，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波,。光電隔離和故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施,，有的PLC還采用了冗余技術(shù)等,，進(jìn)一步增強(qiáng)了PLC的可靠性,。

3、編程簡單,、使用方便

PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進(jìn)行編程,，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，形式簡單,、直觀性強(qiáng),，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯(cuò)率比匯編語言低得多,。梯形圖,、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉(zhuǎn)換,，使用極其方便,。

4、模塊化結(jié)構(gòu),、安裝簡單,、調(diào)試方便

PLC的各個(gè)部件，包括CPU,、電源,、I/O等均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來,，由于配置靈活,，使擴(kuò)展、維護(hù)更加方便,。另外,，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設(shè)備（如按鈕,、開關(guān)等）與PLC的輸入端子相連,，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可,。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試,，用模擬開關(guān)模擬輸入信號，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應(yīng)的發(fā)光二極管,，可以根據(jù)它進(jìn)行測試,、排錯(cuò)和修改[2]。

S7-200的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

S7-200 PLC是模擬式中小型PLC,，電源,、CPU和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上,。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器,，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機(jī)架的左邊,，CPU模塊緊靠電源模塊,。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM接口模塊,。S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時(shí),，電源，CPU和IM分別放在導(dǎo)軌的1號槽,、2號槽和3號槽上,。一條導(dǎo)軌共有11個(gè)槽號：1號槽至11號槽，其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源,、CPU和IM以外的其他模塊,。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）,、AI（模擬量輸入）,、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等[3],。

2.3.2 S7-200 CPU模塊

CPU模塊是控制系統(tǒng)的核心,，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的中央控制責(zé)任，存儲并執(zhí)行程序,，實(shí)現(xiàn)通信功能,，為U形總線提高5V電源。CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)）,，STARTUP（啟動(dòng)）,，RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。在所有的模式中,，都可以通過MPI接口與其他設(shè)備通信,。S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：

1、6種緊湊型CPU,，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C,、313C、313C-PtP,、313C-2DP,、314C-PtP和314C-2DP。

2,、革新的標(biāo)準(zhǔn)型CPU：CPU 312,、314和315-2DP。

3、5種標(biāo)準(zhǔn)的CPU：CPU 313,、314,、315、315-2DP和316-2DP,。

4、戶外型CPU：CPU 312 IFM,、314 IFM,、314戶外型和315-2DP。

5,、大容量高型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP,。

西門子CPU中央控制單元6ES7214-2BD23-0XB8

概述：

• 功能強(qiáng)大的 CPU
• 本機(jī)帶24個(gè)數(shù)字量和3個(gè)模擬量輸入/輸出
• 最多可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊

  CPU 224 XP 和 CPU 224 XPsi 裝配有:

  • 集成式 24 V 編碼器/負(fù)載電源:
    用于直接連接傳感器和編碼器。具有 280 mA 輸出電流,，它也可用作負(fù)載電源,。
  • CPU 224 XP:
    2 種型號；滿足不同的電源和控制電壓,。
    CPU 224 Xpsi:
    1 種設(shè)備 (24V DC),，漏電流。
  • 內(nèi)置數(shù)字量輸入/輸出：
    14個(gè)輸入和 10 個(gè)輸出,。
  • 內(nèi)置模擬量輸入/輸出:
    2個(gè)輸入和1個(gè)輸出,。
  • 2 個(gè)通訊接口:
    可選
    • 作為 PPI接口，用于編程功能,、HMI 功能（TD 200,、OP），S7-200 內(nèi)部 CPU / CPU 通信（9.6/19.2/187.5 kbps）,，或作為 MPI從站,，用于和 MPI 主站（S7-300 / -400、OP,、TD,、按鈕板）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
    • 用戶可編程接口（FreePort）,，帶中斷能力,，用于和非西門子設(shè)備進(jìn)行串行數(shù)據(jù)交換，例如在 ASCII 協(xié)議下,、波特率為 1.2/2.4/4.8/9.6/19.2/38.4/57.6/115.2 Kbit/s時(shí),，可將 PC / PPI 電纜用作為 RS 232/ RS 485 適配器。
  • 擴(kuò)展總線：
    連接擴(kuò)展模塊 (只能使用 22x 系列的擴(kuò)展模塊),。
  • 中斷輸入：
    對過程信號的上升沿或下降沿作出*速響應(yīng)
  • 高速計(jì)數(shù)器：
    6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器(2x200 kHz,，4x400 kHz), 可通過參數(shù)設(shè)置使能和復(fù)位輸入，具有2個(gè)單獨(dú)的輸入端，可同時(shí)用作增/減計(jì)數(shù)器,；或者可以連接2個(gè)具有90度相差的增量編碼器(2x100 kHz, 2x20 kHz),。o.
  • 通過數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行*擴(kuò)展(擴(kuò)展模塊，選件),。
  • 仿真器（可選）：
    用于集成輸入的仿真和用戶程序的檢驗(yàn),。
  • 模擬電位計(jì):
    2 個(gè)模擬電位計(jì)，可在日常工作中用作一個(gè)設(shè)定值計(jì)數(shù)器,，例如設(shè)定時(shí)間,。
  • 脈沖輸出：
    2 個(gè)高頻脈沖輸出（最大 100 kHz）；用于定位任務(wù)及通過電源電路控制調(diào)頻電機(jī)和步進(jìn)電機(jī),。
  • 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：
    例如用于給報(bào)文加時(shí)間標(biāo)記,、紀(jì)錄機(jī)器運(yùn)行時(shí)間或用于基于時(shí)間的過程控制。
  • EEPROM 子模塊(選件):
    用于保存完整的 STEP 7-Micro/WIN 用戶程序及其它文檔,。
    用于支持?jǐn)?shù)據(jù)記錄功能和配方管理,。
    允許快速修改程序(即使沒有編程器)和其它程序歸檔。
  • 通過電池提供長時(shí)間后備：
    可將存儲時(shí)間提高到200天,。無電池模塊時(shí),，用戶數(shù)據(jù)（如存儲器位狀態(tài)、數(shù)據(jù)塊,、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器）通過內(nèi)部的超級電容進(jìn)行保護(hù),大約 5 天,。可以保存用戶程序(免維護(hù)),。電池模塊插入存儲器子模塊插槽中,。

  CPU 224 XP

  種類	電源電壓	輸入電壓	輸出電壓	輸出電流
  直流輸出	24 V DC	24 V DC	24 V DC	0.75 A, 晶體管
  繼電器輸出	85 至 264 VAC	24 V DC	24 V DC, 24 至 230 V AC	2 A,繼電器

   

  CPU 224 XPsi

  種類	電源電壓	輸入電壓	輸出電壓	輸出電流
  直流輸出，漏電流	24 V DC	24 V DC	24 V DC, 漏電流	0.75 A, 晶體管

   
  • 廣泛的指令集:
    有大量的
    • 基本操作,如二進(jìn)制邏輯運(yùn)算,、結(jié)果賦值,、存儲、計(jì)數(shù),、產(chǎn)生時(shí)間,、裝載、傳輸,、比較,、移位、循環(huán)移位,、產(chǎn)生補(bǔ)碼,、調(diào)用子程序（帶局部變量）
    • 集成通訊指令（如 S7-200 通訊（讀網(wǎng)絡(luò)（NETR），寫網(wǎng)絡(luò)（NETW）或自由口（發(fā)送XMT,，接收RCV）
    • 用戶友好的功能,如脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制,、脈沖序列功能,、算功能、浮點(diǎn)算法,、PID 閉環(huán)控制,、跳轉(zhuǎn)功能、循環(huán)功能和代碼轉(zhuǎn)換都使編程任務(wù)得以簡化,。
  • 計(jì)數(shù):
    用戶友好的計(jì)數(shù)功能配以集成的計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器指令給用戶開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域
  • 中斷處理:
    • 邊沿觸發(fā)中斷（由過程信號的上升沿或下降沿觸發(fā)）允許對過程中斷作出極快的響應(yīng),。
    • 時(shí)間控制型中斷可以以 1 ms 為增量設(shè)置范圍從 1 ms 至 255 ms。
    • 當(dāng)達(dá)到設(shè)定值或計(jì)數(shù)器方向改變時(shí),，可觸發(fā)計(jì)數(shù)器中斷,。
    • 通訊中斷使得能迅速方便地與周圍的設(shè)備如打印機(jī)或條碼閱讀器交換信息
  • 輸入/輸出的直接詢問和驅(qū)動(dòng):
    也可以對輸入和輸出進(jìn)行掃描以及獨(dú)立于循環(huán)周期而直接進(jìn)行設(shè)置?？刂破髂苎杆俚貙^程事件作出響應(yīng)（例如，當(dāng)發(fā)生中斷時(shí),，直接復(fù)位輸出）,。
  • 口令保護(hù):
    3 級口令保護(hù)的概念有效地保證了用戶專有技術(shù)的安全。對于訪問用戶程序,，有以下幾種保護(hù)方案:
    • *訪問:程序可以隨便改動(dòng),。
    • 只讀：未經(jīng)授權(quán)不能修改程序?？梢赃M(jìn)行測試,、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)和拷貝程序。
    • *保護(hù)：未經(jīng)授權(quán)不能修改,、讀出和復(fù)制程序,。可進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,。
  • 測試和診斷功能：
    用戶友好的功能支持測試和診斷：使用可定義的循環(huán)次數(shù)執(zhí)行和分析整個(gè)程序,。最多大 124 個(gè)循環(huán)內(nèi)的內(nèi)部參數(shù)，如位存儲器,、定時(shí)器或計(jì)數(shù)器同時(shí)記錄下來,。
  • 測試和診斷運(yùn)行過程中對輸入和輸出進(jìn)行“強(qiáng)制”：
    可不在循環(huán)周期內(nèi)獨(dú)立設(shè)置輸入和輸出，例如可以檢測用戶程序,。
  • 在線運(yùn)行編輯：
    在運(yùn)行模式下,，可以編輯程序，并通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)將修改的程序裝入CPU中,，而不需要中斷當(dāng)前程序的執(zhí)行,。
  • 提供諸如其它SIN、COS,、TAN,、LN,、EXP算術(shù)模塊
  • 數(shù)據(jù)紀(jì)錄：
    時(shí)間控制或事件控制的數(shù)據(jù)記錄保存在EEPROM存儲子模板中，例如性能數(shù)據(jù),、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),、故障報(bào)文，可選擇地加入時(shí)間標(biāo)簽,?？梢允褂?STEP 7-Micro/WIN 中的 S7 Explorer 隨時(shí)傳送紀(jì)錄文件。
  • 配方管理:
    在 STEP 7-Micro/WIN 項(xiàng)目中定義并下載配方,。為了更好地使用存儲器,，配方存儲在 EEPROM 存儲器子模塊中?？梢栽诰€修改和更新配方,。
  編程

  STEP 7-Micro/WIN32 V4 可以對所有 S7-200 CPU 進(jìn)行編程.

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