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1,、開關(guān)量的邏輯控制
這是PLC基本,、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,,實(shí)現(xiàn)邏輯控制,、順序控制,既可用于單臺設(shè)備的控制,,也可用于多機(jī)群控及自動化流水線,。如注塑機(jī),、印刷機(jī)、訂書機(jī)械,、組合機(jī)床,、磨床、包裝生產(chǎn)線,、電鍍流水線等,。
2、模擬量控制
在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)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。為了使可編程控制器處理模擬量,,必須實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換,。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制,。
西門子嵌入式控制器,、西門子位置開關(guān)、西門子數(shù)控控制,、西門子模塊化控制器,、西門子嵌入式控制器、西門子行程開關(guān),、西門子位置開關(guān),、西門子數(shù)控控制
西門子S7-200PLC模塊德國西門子PLC的應(yīng)用領(lǐng)域
3、運(yùn)動控制
PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制,。從控制機(jī)構(gòu)配置來說,,早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用的運(yùn)動控制模塊,。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能,廣泛用于各種機(jī)械,、機(jī)床,、機(jī)器人、電梯等場合,。
4,、過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制,。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),,PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制,。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法,。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊,。PID處理一般是運(yùn)行的PID子程序,。過程控制在冶金、化工,、熱處理,、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。
西門子SIEMENS,、西門子壓力變送器,、西門子傳感器、西門子變送器,、西門子超聲波流量計(jì),、西門子超聲液位計(jì)、西門子雷達(dá)液位計(jì) ,、西門子數(shù)字?jǐn)U展模塊 西門子控制器,、西門子邏輯模塊、西門子模塊化控制器,、
5,、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?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),,如造紙,、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng),。
6,、通信及聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,,工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,,通信非常方便。
1 系統(tǒng)組成
某電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備具有良好的可控性,,利用PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控管理,,系統(tǒng)基本組成如圖1—1所示。
采用3臺西門子公司的SIMATIC S5—115U可編程序控制器控制現(xiàn)場的一次設(shè)備,,程控系統(tǒng)分為3套,,依次為#1補(bǔ)給水處理單元、#2補(bǔ)給水處理單元,、#3凝結(jié)水處理單元,。
操作員站選用兩臺研華586工控機(jī),軟件開發(fā)平臺選用美國Intellution公司的FIX5.5組態(tài)軟件,。FIX5.5是一種能完成數(shù)據(jù)采集及控制,、報(bào)警、圖形數(shù)據(jù)顯示等功能的完整工業(yè)自動化軟件,,該版本在WINDOWS或WINDOWSNT環(huán)境下運(yùn)行,,采用了圖形用戶界面,相應(yīng)其內(nèi)部的圖形處理是基于第三代圖形技術(shù),。
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)采用SINEC L2網(wǎng),,它把SIMATIC系列可編程序控制器以及工控機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)。SNEC L2是令牌總線網(wǎng),,網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是雙絞線或光纜,。每個節(jié)點(diǎn)通過總線連接器連到總線網(wǎng)上,在本系統(tǒng)中,,三臺PLC之間以及與兩臺工控機(jī)之間都實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通訊,。
該方案配置體現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),即控制功能分散,,操作管理集中,??刂乒δ芊稚⒁馕吨到y(tǒng)實(shí)時響應(yīng)快和系統(tǒng)危險分散,操作管理集中便于集中管理,,方案配置還具有冗余特性,。
2 PLC及其程序設(shè)計(jì)
2.1 SIMATIC S5-115U硬件組成及編程概要
可編程序控制器SIMATIC S5-115U采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊式結(jié)構(gòu),電源,、CPU,、各種I/O模件都插在一塊母板上,并可以根據(jù)不同的I/O點(diǎn)數(shù)增加擴(kuò)展母板,,輸入,、輸出模件和存儲器的精細(xì)分級,使得這種裝置具有較強(qiáng)的配置適應(yīng)能力,;通過通訊處理器和局部網(wǎng),,可方便地實(shí)現(xiàn)PLC之間及與計(jì)算機(jī)的通訊。
SIMATIC S5-115U的編程語言是STEP5,,有3種表達(dá)方法,,即控制系統(tǒng)流程圖CSF,梯形圖LAD和語句表STL,。其中語句表STL于機(jī)器內(nèi)部的控制程序,,功能也比前兩種方法豐富得多,因此在本系統(tǒng)實(shí)際編程應(yīng)用中全部采用語句表STL,。
STEP5的最大特點(diǎn)是采用了結(jié)構(gòu)化編程方法,,并提供大量標(biāo)準(zhǔn)功能塊如乘能塊FB242、通訊功能塊FB244等,,使得編程工作大大簡化,,而且所編程序條理清晰,易于讀懂,、修改和測試,,這一優(yōu)點(diǎn)尤其在編制大型復(fù)雜程序時更能顯現(xiàn)出來。
要完成復(fù)雜任務(wù),,可以把整個程序分成一個個獨(dú)立的程序塊,,STEP5有5種塊類型,即組織塊(OB),、程序塊(PB)、順序塊(SB),、功能塊(FB)和數(shù)據(jù)塊(DB),,其中組織塊(OB)用以管理用戶程序,形成了操作系統(tǒng)和控制程序之間的接口,,所有其它類型塊在此被調(diào)用執(zhí)行,。功能塊(FB)用于實(shí)現(xiàn)反復(fù)調(diào)用或者特別復(fù)雜的程序功能,,這些功能塊可以是系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)功能塊的形式提供的,也可以由用戶自己編制,。例如標(biāo)準(zhǔn)功能塊FB242就可以實(shí)現(xiàn)16位二進(jìn)制乘能,、FB244可以實(shí)現(xiàn)CPU與通訊處理器之間的數(shù)據(jù)傳送,用到這些功能時可以直接調(diào)用這些功能塊,。
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用于 ET 200SP 的 4,、8 和 16 通道數(shù)字量輸出模塊
可通過自動編碼插到基本單元上
用于顯示“錯誤”、“運(yùn)行”,、“電源電壓”和“狀態(tài)”的指示燈
模塊正面的清晰標(biāo)簽
可選標(biāo)簽附件
根據(jù)色碼 CC 對端子執(zhí)行可選的模塊特定的顏色標(biāo)識
可選系統(tǒng)集成式屏蔽連接
Area of application
數(shù)字量輸入模塊包含用于 ET 200SP 的數(shù)字量輸入。
可對模塊進(jìn)行熱插拔,,從而使設(shè)備極易維護(hù),。
提供有以下數(shù)字量輸入模塊:
DI 8x24 VDC 標(biāo)準(zhǔn)型,用于類型 A0 基本單元,,彩色編碼 CC01
DI 8x24 VDC 標(biāo)準(zhǔn)型,,用于高性能 A0 基本單元,彩色編碼 CC01
DI 8x24 VDC 源輸入型,,用于 A0 基本單元,,彩色編碼 CC02
DI 8xNAMUR,用于高性能 A0 基本單元,,彩色編碼 CC01
DI 4x120 V AC-230 V AC,,適用于基本單元類型 B1,顏色代碼 CC41(不久提供)
DI 16x24 VDC 標(biāo)準(zhǔn)型,,用于類型 A0 基本單元,,彩色編碼 CC00
Design
可用 BU
對于單導(dǎo)線或多導(dǎo)線連接,提供了帶有合適端子數(shù)的 BU,。
一個淺色 BU 可以打開一個新負(fù)載組,。傳感器電源必須通過該 BU 饋入。接口模塊旁的個 BU 必須為淺色 BU,。
深色 BU 可通過自組裝電壓總線前饋?zhàn)髠?cè)相鄰的淺色 BU 的電源,。因此,只有右側(cè)下一個淺色 BU 需要新饋電,。
與 I/O 模塊的 BU 類型相對應(yīng)的所有型號均可用作 BU,。
端子的顏色標(biāo)識
BU 的端子處的電位通過 I/O 模塊進(jìn)行定義。端子的電位也可以通過模塊特定的彩色編碼標(biāo)簽對端子的電位進(jìn)行標(biāo)識,,以避免接線錯誤,。與相應(yīng) I/O 模塊相匹配的彩色編碼標(biāo)簽通過 I/O 模塊的 CCxx 色碼進(jìn)行定義。該色碼也印在模塊的正面,。顏色代碼為 CC00 的模塊不需要顏色編碼標(biāo)簽,。
在帶有 10 個內(nèi)置跨接 AUX 端子的 BU 中,,這些端子也可以使用彩色編碼標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)識。對于 10 個 AUX 端子,,提供了紅色,、藍(lán)色、黃色/綠色編碼標(biāo)簽,。
標(biāo)記
提供了兩種不同材料的淺灰色和黃色標(biāo)簽條,,用于為模塊貼標(biāo)簽:
標(biāo)簽箔、帶有 500 個標(biāo)簽條的標(biāo)簽卷,,用于熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)
紙張 (280 g/m2) 為 DIN A4 紙,,每張帶有 100 個條,適用于激光打印機(jī)
系統(tǒng)內(nèi)置屏蔽連接
為了使電纜屏蔽線的連接能夠節(jié)省空間和提高電磁兼容性,,提供了可以快捷安裝的屏蔽連接器,。它包括一個屏蔽連接元件(可以插入到 BU 中)和一個可用于所有模塊的屏蔽端子。用戶無需任何附加接線即可實(shí)現(xiàn)功能性接地的低阻抗連接(DIN 導(dǎo)軌),。
二,、存儲器容量的估算
存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小,程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小,,因此程序容量小于存儲器容量,。設(shè)計(jì)階段,由于用戶應(yīng)用程序還未編制,,因此,,程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的,需在程序調(diào)試之后才知道,。為了設(shè)計(jì)選型時能對程序容量有一定估算,,通常采用存儲器容量的估算來替代。
存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式,,許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式,,大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10~15倍,加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍,,以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個字),,另外再按此數(shù)的25%考慮余量。

首先應(yīng)確定控制方案,,下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型,。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的,、標(biāo)準(zhǔn)的,,按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績,、成熟可靠的系統(tǒng),,PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng),。熟悉可編程序控制器,、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間,因此,,工程設(shè)計(jì)選型和估算時,,應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求,,明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作,,然后根據(jù)控制要求,估算輸入輸出點(diǎn)數(shù),、所需存儲器容量,、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等,,后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng),。
三、控制功能的選擇
該選擇包括運(yùn)算功能,、控制功能,、通信功能、編程功能,、診斷功能和處理速度等特性的選擇,。
(一)運(yùn)算功能
簡單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時和計(jì)數(shù)功能,;普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位,、比較等運(yùn)算功能;較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算,、數(shù)據(jù)傳送等,;大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn),,目前在PLC中都已具有通信功能,,有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信,有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信,,有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能,。設(shè)計(jì)選型時應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā),合理選用所需的運(yùn)算功能,。大多數(shù)應(yīng)用場合,,只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時計(jì)數(shù)功能,有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較,,當(dāng)用于模擬量檢測和控制時,,才使用代數(shù)運(yùn)算,,數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運(yùn)算,。