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  1. 可編程控制器的定義

    可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置,。在1987年*電工**（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：

    “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置,。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算,、順序運(yùn)算,、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì),。”

    2. PLC的特點(diǎn)

    2.1可靠性高,，抗干擾能力強(qiáng)

    高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,，內(nèi)部電路采取了**的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性,。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均*時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí),。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時(shí)間則*長。從PLC的機(jī)外電路來說,，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,，故障也就大大降低,。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能,，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息,。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù),。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有*高的可靠性也就不奇怪了,。

    2.2配套齊全,，功能完善，適用性強(qiáng)

    PLC發(fā)展到今天,，已經(jīng)形成了大,、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品,?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外,，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn),，使PLC滲透到了位置控制,、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中,。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

    2.3易學(xué)易用,，深受工程技術(shù)人員歡迎

    PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備,。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受,。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路,、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門,。

    2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,，維護(hù)方便,，容易改造

    PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線,，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。*重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能,。這很適合多品種,、小批量的生產(chǎn)場合。

    2.5體積小,，重量輕,，能耗低

    以*小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,，重量小于150g,，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備,。

    3. PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵,、石油,、化工、電力,、建材,、機(jī)械制造、汽車,、輕紡、交通運(yùn)輸,、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè),，使用情況大致可歸納為如下幾類。

    3.1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,。

    3.2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,。

    3.3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。

    3.4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,。

    3.5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≈票怼?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)。

S7-300 一般步驟 S7-300自動化系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),。它擁有豐富的模塊,，且這些模塊均可以*立地組合使用。一個(gè)系統(tǒng)包含下列組件： CPU：不同的 CPU 可用于不同的性能范圍,，包括具有集成 I/O 和對應(yīng)功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP,、PROFINET 和點(diǎn)對點(diǎn)接口的 CPU。用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM),。用于連接總線和點(diǎn)對點(diǎn)連接的通信處理器 (CP),。用于高速計(jì)數(shù)、定位（開環(huán)/閉環(huán)）及 PID 控制的功能模塊（FM）,。
根據(jù)要求,，也可使用下列模塊：用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負(fù)載電源模塊(PS),。接口模塊 (IM)，用于多層配置時(shí)連接*控制器 (CC) 和擴(kuò)展裝置 (EU),。通過分布式*控制器 (CC) 和 3 個(gè)擴(kuò)展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達(dá) 32 個(gè)模塊,。所有模塊均在外殼中運(yùn)行,，并且無需風(fēng)扇。 SIPLUS 模塊可用于擴(kuò)展的環(huán)境條件：適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度,、結(jié)露以及有霧的環(huán)境條件,。防直接日曬、雨淋或水濺,，在防護(hù)等級為 IP20 機(jī)柜內(nèi)使用時(shí),，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調(diào)節(jié)的機(jī)柜和 IP65 外殼,。設(shè)計(jì)簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7-300 使用靈活且易于維護(hù)：安裝模塊：只需簡單地將模塊掛在安裝導(dǎo)軌上,，轉(zhuǎn)動到位然后鎖緊螺釘。集成的背板總線： 背板總線集成到模塊里,。模塊通過總線連接器相連,，總線連接器插在外殼的背面。模塊采用機(jī)械編碼,，更換*為容易：更換模塊時(shí),，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機(jī)構(gòu),，可輕松拔下前連接器,。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯(cuò)插到其他的模塊上。現(xiàn)場證明可靠的連接：對于信號模塊,，可以使用螺釘型,、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。

 TOP 連接：為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預(yù)組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線,。規(guī)定的安裝深度：所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內(nèi),，并有前蓋保護(hù)。因此,，所有模塊應(yīng)有明確的安裝深度,。無插槽規(guī)則: 信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài),。擴(kuò)展若用戶的自動化任務(wù)需要 8 個(gè)以上的 SM,、FM 或 CP 模塊插槽時(shí)，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進(jìn)行擴(kuò)展：*控制器和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架多可連接32個(gè)模塊：總共可將 3 個(gè)擴(kuò)展裝置（EU）連接到*控制器（CC）,。每個(gè) CC/EU 可以連接八個(gè)模塊,。通過接口模板連接：每個(gè) CC / EU 都有自己的接口模塊,。在*控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴(kuò)展裝置的通信,。通過 IM 365 擴(kuò)展： 1 個(gè)擴(kuò)展裝置遠(yuǎn)擴(kuò)展距離為 1 米,；電源電壓也通過擴(kuò)展裝置提供。通過 IM 360/361 擴(kuò)展： 3 個(gè)擴(kuò)展裝置,， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的遠(yuǎn)距離為 10m,。單*安裝：對于單*的 CC/EU，也能夠以*遠(yuǎn)的距離安裝,。兩個(gè)相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達(dá) 10m,。靈活的安裝選項(xiàng)： CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝,。這樣可以大限度滿足空間要求,。通信 S7-300 具有不同的通信接口：連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信處理器,。用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通信處理器多點(diǎn)接口 (MPI), 集成在 CPU 中,；是一種經(jīng)濟(jì)有效的方案，可以同時(shí)連接編程器/PC,、人機(jī)界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng),。 PROFIBUS DP進(jìn)行過程通信 SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動化系統(tǒng),，并且使得操作大大簡化,。從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài),，編址及編程）,。以下設(shè)備可作為主站連接： SIMATIC S7-300 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S7-400 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC C7 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H,，帶IM 308 SIMATIC 505 出于性能原因,，每條線路上連接的主站不得*過 2 個(gè)。以下設(shè)備可作為從站連接： ET 200 分布式 I/O 設(shè)備 S7-300,，通過 CP 342-5 CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636 現(xiàn)場設(shè)備雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站,，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能,。

 通過 PROFINET IO 進(jìn)行過程通信 SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng),。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構(gòu)建一個(gè)高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化,。從用戶的角度來看,，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）,?？蓪⑾铝性O(shè)備作為 IO 控制器進(jìn)行連接： SIMATIC S7-300 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU） SIMATIC ET 200 （使用配備 PROFINET 接口的 CPU） SIMATIC S7-400 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）可將下列設(shè)備作為 IO 設(shè)備進(jìn)行連接： ET 200 分布式 I/O 設(shè)備 ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU SIMATIC S7-300 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）現(xiàn)場設(shè)備通過 AS-Interface 進(jìn)行過程通信 S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場設(shè)備（AS-Interface 從站）,。
更多信息，請參見通信處理器,。通過 CP 或集成接口（點(diǎn)對點(diǎn)）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口,，可經(jīng)濟(jì)有效地建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議： 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341） RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341） RS 422/RS 485 可以連接以下設(shè)備： SIMATIC S7,、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng)打印機(jī)機(jī)器人控制掃描器,，條碼閱讀器，等特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內(nèi),。使用多點(diǎn)接口 (MPI) 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 MPI（多點(diǎn)接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡單的網(wǎng)絡(luò)任務(wù),。 MPI 可以同時(shí)連接多個(gè)配有 STEP 7 的編程器/PC,、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400,。全局?jǐn)?shù)據(jù)： “全局?jǐn)?shù)據(jù)通信”服務(wù)可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,。 一個(gè) S7-300 CPU 可與多達(dá) 4 個(gè)數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù),，可同時(shí)有 16 個(gè) CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）,。

SIMATIC ET 200SP是一種多功能分布式I/O系統(tǒng)適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。防護(hù)等級為IP20,，用于柜內(nèi),。ET 200SP靈活的架構(gòu)，使得I/O站可以安裝于現(xiàn)場滿足確切的需要,。

使用簡便：
通過總線適配器,，可以靈活選擇PROFINET的連接方式；
直插式端子技術(shù),，接線無需工具,；
接線端子孔和彈簧下壓觸點(diǎn)的排布更加合理，接線更加方便,；
彩色端子標(biāo)簽,，參考標(biāo)識牌以及標(biāo)簽條，帶來了清晰明確的標(biāo)識,；

 通道級的診斷功能,。
設(shè)計(jì)緊湊：
單站擴(kuò)展多支持64個(gè)模塊，節(jié)省控制箱內(nèi)的空間,；外形緊湊,，適用于80mm的標(biāo)準(zhǔn)控制箱。
功能強(qiáng)大：
PROFINET高速通訊,；
電子模塊和接線端子盒部分均可以在線熱插拔,；
從導(dǎo)線,，端子盒和背板總線直至PROFINET電纜采用統(tǒng)一的屏蔽設(shè)計(jì)理念；
系統(tǒng)集成PROFIenergy帶來更高的能效,；
支持AS-i總線,；
通過軟件進(jìn)行組態(tài)設(shè)置，無需撥碼,。

ET 200SP通過PROFINET或者PROFIBUS接口模塊與總線系統(tǒng)相連,，接口模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在I/O模塊和上層控制器之間的交換。
PROFINET接口模塊上,，可以插接各種總線適配器,，從而自由選擇PROFINET的連接形式。
PROFINET接口模塊具有以下幾種：
IM155-6PN 標(biāo)準(zhǔn)型,，包含服務(wù)模塊,，不含總線適配器。PROFINET接口模塊,，多支持32個(gè)擴(kuò)展模塊,。訂貨號: 6ES7 155-6AU00-0BN0。
IM155-6PN 標(biāo)準(zhǔn)型,，包含服務(wù)模塊以及安裝好的總線適配器（BA 2xRJ45）,。PROFINET接口模塊，多支持32個(gè)擴(kuò)展模塊
訂貨號: 6ES71944AD000AA0,。
IM 155-6PN 高性能型,，包含服務(wù)模塊，不含總線適配器
PROFINET接口模塊,，多支持64個(gè)擴(kuò)展模塊,。支持大點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)，以及快速數(shù)據(jù)傳輸,。

 西門子6ES7194-4GB00-0AA0

 ET 200SP "基座單元

模塊(module)）系指由復(fù)數(shù)個(gè)具基礎(chǔ)功能之組件,，組件組成之具特定功能之組件，該組件用以組成具完整功能之系統(tǒng),、設(shè)備或程序;泛用于各軟,，硬件領(lǐng)域。通常以其功能,，用途命名,，如散熱模塊、存儲器模塊,、游戲模塊等,。在程序設(shè)計(jì)中，為完成某一功能所需的一段程序或子程序;或指能由編譯程序,、裝配程序等處理的*立程序單位,；或指大型軟件系統(tǒng)的一部分,。模塊，又稱構(gòu)件,，是能夠單*命名并*立地完成一定功能的程序語句的(即程序代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的體),。它具有兩個(gè)基本的特征：外部特征和內(nèi)部特征。外部特征是指模塊跟外部環(huán)境聯(lián)系的接口(即其他模塊或程序調(diào)用該模塊的方式,，包括有輸入輸出參數(shù),、引用的全局變量）和模塊的功能;內(nèi)部特征是指模塊的內(nèi)部環(huán)境具有的特點(diǎn)（即該模塊的局部數(shù)據(jù)和程序代碼)。

ET 200S 特點(diǎn)
ET200S分布式I/O系統(tǒng)是離散型模塊化,，高度靈活的DP從站,，用于連接*控制器或現(xiàn)場總線上的過程信號。
ET200S支持現(xiàn)場總線類型PROFIBUS DP和PROFINE IO,，防護(hù)等級為IP20,。
每個(gè)接口模塊可以擴(kuò)展63個(gè)模塊或2m寬。
可以擴(kuò)展7.5kW的電機(jī)啟動器和4.0kW的變頻器,。
支持故障安全型與標(biāo)準(zhǔn)型模塊共存于一個(gè)ET200S站點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)的DIN35安裝導(dǎo)軌,。
ET200M具有S7-300自動化系統(tǒng)的組態(tài)技術(shù),，由一個(gè)IM153-X和多個(gè)S7-300的I/O模塊組s成。模塊化IO系統(tǒng),，防護(hù)等級為IP20,特別適合用于高密度且復(fù)雜的自動化任務(wù),。同時(shí)支持PROFIBUS和PROFINET現(xiàn)場總線。

ET 200SP是西門子推出的新一代分布式I/O系統(tǒng),，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用了與ET 200S類似的緊湊式設(shè)計(jì),，目前已覆蓋ET 200S的主要功能，接口模塊IM155-6PN ST與IM155-6 DP HF支持多32個(gè)模塊,；IM155-6 HF支持多個(gè)模塊,，信號模塊支持熱插拔，集成PROFIenergy功能,，I/O模塊支持電源分組,，支持組態(tài)控制功能。由于信號模塊提高了集成度,，使得使用ET 200SP配置相同數(shù)量的I/O信號比使用ET 200S,，體積減少50%；創(chuàng)控教育改變了模板供電方式,，無需PM-E模板,；模板功能進(jìn)行了整合，減少了模塊的種類,；系統(tǒng)集成了電源模塊,，從而無需單*的電源模塊,；采用的100MBit/s 背板總線，使背板數(shù)據(jù)刷新速度得到*大提高,；采用快速接線技術(shù),，接線無需工具；安裝導(dǎo)軌為標(biāo)準(zhǔn)的DIN35導(dǎo)軌,。