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設(shè)計(jì)步驟框圖

1．根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求。如需要完成的動(dòng)作(動(dòng)作順序,、動(dòng)作條件,、必須的保護(hù)和連鎖等)、操作方式(手動(dòng),、自動(dòng),、連續(xù)、單周期,、單步等),。

2．根據(jù)控制要求確定系統(tǒng)控制方案。

3．根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成方案和工藝要求確定系統(tǒng)運(yùn)行方式,。

4．根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入,、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I／0點(diǎn)數(shù),。

5．選擇PLC,。分配PLC的I／O點(diǎn),，設(shè)計(jì)I／O連接圖

6．進(jìn)行PLC的程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)(柜)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工,。

7．聯(lián)機(jī)調(diào)試,。如不滿足要求，再返回修改程序或檢查接線,，直到滿足要求為止,。

8．編制技術(shù)文件。交付使用,。

一應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

1．PLC控制系統(tǒng)類型

F由PLC構(gòu)成的單機(jī)控制系統(tǒng),。

F由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)。

F由PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng),。

F用PLC構(gòu)成遠(yuǎn)程I／0控制系統(tǒng),。

2．系統(tǒng)的運(yùn)行方式

F手動(dòng)運(yùn)行方式。

F半自動(dòng)運(yùn)行方式,。

F自動(dòng)運(yùn)行方式,。

二系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)

1．工藝要求

2．設(shè)備狀況

3．控制功能

4．I／0點(diǎn)數(shù)和種類

5．系統(tǒng)的*性

三可編程序控制器的機(jī)型選擇

1.CPU的功能

2.I/0點(diǎn)數(shù)

3.響應(yīng)速度

4.指令系統(tǒng)

5.機(jī)型選擇的其他考慮

四輸入/輸出模板的選擇

1．?dāng)?shù)字量輸入模塊的選擇

2．?dāng)?shù)字量輸出模塊的選擇

3．模擬量模塊的選擇

4．智能I／0模塊的應(yīng)用選擇

五系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)文件

1．系統(tǒng)硬件配置圖

2．模塊統(tǒng)計(jì)表

3．I／0硬件接口圖及I／0地址表

六系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)

1．供電系統(tǒng)的保護(hù)措施

2．電源模塊的選擇

4．I／0模塊供電電源設(shè)計(jì)

5.系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)

6.可編程序控制器供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.電纜設(shè)計(jì)和敷設(shè)

1.3光纖
按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖,。
多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5μm),，可傳多種模式的光。但其模間色散較大,，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率,，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重,。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了,。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近,，一般只有幾公里,。
單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光,。因此,，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊,，但其色度色散起主要作用,，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求， 即譜寬要窄,，穩(wěn)定性要好,。
光纖技術(shù)只允許點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，即一個(gè)發(fā)送裝置只對(duì)應(yīng)一個(gè)接收裝置,。因而兩個(gè)站點(diǎn)之間需要有發(fā)送和接收兩根光纖進(jìn)行連接,。所有SIMATIC NET 標(biāo)準(zhǔn)的光纜都是兩根光纖,。光纖的連接頭有很多種如圖7所示：

圖7 光纖的連接頭

其中各種連接頭都有各自的優(yōu)點(diǎn),，例如：ST 連接頭安裝簡(jiǎn)易,，比較適合于現(xiàn)場(chǎng)連接，（西門子BFOC接頭就是ST 接頭）,；FC 接頭有一個(gè)不固定的套環(huán)，可以提供較好的機(jī)械的隔離,；SC 連接頭適合緊密連接，其推拉設(shè)計(jì)可以避免在安裝過(guò)程中的光纖平面受損,，應(yīng)用比較普遍。在西門子的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中,，大多光纖鏈路設(shè)備使用BFOC接頭,。
光纖通訊應(yīng)用于工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：
隔離電氣的站點(diǎn)或網(wǎng)段
沒有電氣的接地問題
沒有屏蔽電流
數(shù)據(jù)傳輸不受外界電磁干擾
不受雷電的影響
不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾
重量輕
根據(jù)光纖的類型不同,，長(zhǎng)距離的通訊依然可以保持高的通訊波特率
帶有RJ45接頭的SIMOTION 可以直接連接到交換機(jī)的電氣接口上,，交換機(jī)之間可以通過(guò)光纖連接，增加通信距離和抗干擾性,。

2．SIMOTION工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
通過(guò)西門子交換機(jī)組成的以太網(wǎng)有三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：1）總線型,；2）星型；3）冗余環(huán)網(wǎng),。圖8所示為SCALANCE 200組成的冗余環(huán)網(wǎng),。

圖8 冗余環(huán)網(wǎng)示例

3．配置SIMOTION以太網(wǎng)接口

3.1在硬件配置中設(shè)定以太網(wǎng)接口
在SCOUT界面中點(diǎn)擊SIMOTION CPU，右鍵點(diǎn)擊“Open HW configuration"進(jìn)入硬件配置界面,，例如D435,，X120和X130為以太網(wǎng)接口，雙擊選擇的通信接口,，在彈出的界面中定義IP地址和子網(wǎng)掩碼,，如圖9所示：

圖9 設(shè)定通信接口

注意：
即使建立兩條以太網(wǎng),，兩個(gè)以太網(wǎng)通信接口不能設(shè)置在相同的網(wǎng)段中或相同的IP地址。

3.2 在線聯(lián)機(jī)設(shè)定以太網(wǎng)接口
將編程器連接到SIMOTION 以太網(wǎng)接口上,，在控制面板“Setting the PG/PC Interface"接口中將訪問點(diǎn)指向使用的編程網(wǎng)卡例如“S7ONLINE（STEP7）->TCP/IP -> Intel(R) PRO/1000 MT ",。打開SIMATIC Manager，使用菜單命令“PLC"->“Edit Ethernet Nodes"在界面中選擇“Browse"鍵瀏覽網(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn),，如圖10所示：

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圖10 瀏覽網(wǎng)絡(luò)上的站點(diǎn)

每一個(gè)接口在硬件的前面板標(biāo)有網(wǎng)卡的MAC地址,，選擇站點(diǎn),，在“Edit Ethernet Nodes"界面中設(shè)置IP地址和子網(wǎng)掩碼，點(diǎn)擊“Assign IP Configuration"鍵傳送設(shè)定的命令,。如圖11所示：

圖11設(shè)置站點(diǎn)地址

IP地址設(shè)置完成后,，可以使用以太網(wǎng)接口編程。

4．編寫通信程序
通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行站點(diǎn)間的通信有兩種方式：1）UDP,；2)TCP,。

4.1 UDP通信方式
UDP通信協(xié)議不需要在通信前建立連接，在發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)報(bào)文中帶有通信方的IP地址和端口號(hào),。通信函數(shù)存儲(chǔ)于在“Communication"->“Data transfer"目錄下,，在發(fā)送方調(diào)用發(fā)送函數(shù)的示例程序如圖12所示（使用LAD編寫）：

圖12 UDP發(fā)送程序

發(fā)送函數(shù)參數(shù)解釋如下：
SourcePort
發(fā)送方的端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT,，例如2001,。

DestinationAddress
接收方的IP地址，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組,，ARRAY [0..3] OF USINT,，在4個(gè)字節(jié)中輸入接收方的IP地址，例如192,、168,、0、122,，表示IP地址為192.168.0.122,。

DestinationPort
接收方的端口號(hào)，數(shù)據(jù)類型UINT,，例如2000,。

CommunicationMode
通信模式，“EnumUdpCommunicationMode"枚舉數(shù)據(jù)類型,，有兩種選擇:
(1)“CLOSE_ON_EXIT",，通信完成后釋放通信資源；
(2) “DO_NOT_CLOSE_ON_EXIT",， 通信完成后仍占用通信資源,。

DataLength
發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，數(shù)據(jù)類型UDINT,，大長(zhǎng)度1400字節(jié),。

Data
發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組,，ARRAY [0..1399] OF BYTE,。

OUT
發(fā)送函數(shù)狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)類型DINT,。
在數(shù)據(jù)接收方調(diào)用接收函數(shù)的示例程序如圖13所示：

圖13 UDP接收程序

接收函數(shù)參數(shù)解釋如下：
Port
定義本方的端口號(hào),，數(shù)據(jù)類型為UINT,。定義的端口號(hào)必須與發(fā)送方參數(shù)“DestinationPort"的端口號(hào)相同。

CommunicationMode
通信模式,，與發(fā)送函數(shù)通信模式相同,。

NextCommand
枚舉數(shù)據(jù)類型，元素中包括“IMMEDIATELY ",、“WHEN_COMMAND_DONE"和“ABORT_CURRENT_COMMAND",。
“IMMEDIATELY"：接收命令與后續(xù)所要執(zhí)行的命令同步執(zhí)行。
“WHEN_COMMAND_DONE"：接收命令執(zhí)行或失敗后執(zhí)行后續(xù)的命令,，異步執(zhí)行,。
“ABORT_CURRENT_COMMAND"：終止當(dāng)前的任務(wù)后執(zhí)行執(zhí)行后續(xù)的命令。

ReceiveVariable
數(shù)據(jù)接收區(qū),，數(shù)據(jù)類型為數(shù)組,，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

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OUT
接收函數(shù)信息,，包括接收數(shù)據(jù)的源地址和端口,、狀態(tài)信息等，數(shù)據(jù)類型為結(jié)構(gòu)體,，接收函數(shù)信息參考表1：

表1：接收函數(shù)信息

4.2 TCP通信方式
TCP通信方式在發(fā)送接收數(shù)據(jù)前必須建立通信連接，連接需要在通信雙方編程建立,。主動(dòng)連接的一方作為客戶端,，被動(dòng)連接的一方作為服務(wù)器。下面以SIMOTION D435與S7-300 CP343-1通信為例介紹TCP通信方式,。

4.2.1在PLC側(cè)建立通信連接
在STEP7項(xiàng)目下創(chuàng)建S7-300站點(diǎn),，插入以太網(wǎng)通信處理器CP343-1，選擇與SIMOTION在相同的網(wǎng)絡(luò)上,。在NETPRO中點(diǎn)擊CPU,，在下面的連接表中插入一個(gè)連接如圖14所示：

圖14 建立TCP連接

連接的站點(diǎn)選擇“Unspecified"，連接方式選擇“TCP connection",，點(diǎn)擊“Apply"鍵確認(rèn)進(jìn)入連接屬性界面,，如圖15所示：

圖14 配置TCP常規(guī)信息

在“General Information"欄中，“Block Parameters"參數(shù)顯示CP343-1的地址及連接號(hào),，這兩個(gè)參數(shù)也是PLC調(diào)用發(fā)送和接收通信功能塊賦值參數(shù),。“Active connection establishment"選項(xiàng)決定通信雙方哪一個(gè)是主動(dòng)連接（戶端）,，哪一個(gè)是被動(dòng)連接（數(shù)據(jù)服務(wù)器）,。選擇該選項(xiàng)為主動(dòng)連接,，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenServer"與PLC建立連接,，如果沒有選擇該選項(xiàng)為被動(dòng)連接,，在SIMOTION 側(cè)需要調(diào)用函數(shù)“_tcpOpenClient" 與PLC建立連接。本例中選擇PLC為數(shù)據(jù)服務(wù)器,，SIMOTION為戶端,。
點(diǎn)擊“Address"欄配置SIMTION的IP地址及端口號(hào)，如圖15所示：

圖15 配置通信方IP地址

配置完成后將配置選項(xiàng)下載到PLC中,。