【文章內(nèi)容簡介】 進行數(shù)據(jù)并行傳送， BCD 的加、減、乘、除、開方等運算，還能進行字與、字或、求反、邏輯移位、算術(shù)移位，檢索數(shù)據(jù)、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、 164 編碼、 416 編碼、譯碼等操作，還可以對數(shù)據(jù)存儲器進行見解尋址， PLC 還可以與打印機相連，打印出程序和有關(guān)數(shù)據(jù)及梯形圖。 7. 通訊聯(lián)網(wǎng) 有些 PLC 采用了通訊技術(shù)，可以進行遠程的 I/O 控制，多臺 PLC 之間可以進行同位鏈接， PLC 還可以與上位機進行鏈接，接受計算機命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計算機。由 一臺計算機和若干臺 PLC 可以構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。 PLC 與上位機鏈接對計算機的要求是： 1) 具有 RS232 接口； 2) 使用 ASCⅡ碼字符。 8. 監(jiān)控 PLC 配置了較強的監(jiān)控功能。它能記憶某些異常情況，或在發(fā)生異常情況時自動中止運行。在控制系統(tǒng)中，操作人員通過監(jiān)控命令可以監(jiān)控有關(guān)部分的運行狀態(tài)，可以調(diào)整計時、計數(shù)等設(shè)定值。為調(diào)試和維護提供了方便。 PLC 還可以連接打印機，對程序和數(shù)據(jù)進行硬拷貝。 PLC 的應(yīng)用 目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化 工、電南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保以及文化娛樂等各行各業(yè)， PLC 性價比的不斷提高，其應(yīng)用范圍不斷擴大，大致可歸納為如下幾類： 1) 開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，可用于單機控制、多機群控、自動化和平線的控制等，例如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等等。 2) 位置控制 大多數(shù)的 PLC 制造商，目前都提供拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能可廣泛用于各種機械。 3) 過程控 制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。 PLC 通過模擬量 I/O 模塊，實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換，并對模擬量進行閉環(huán) PID 控制，現(xiàn)代的大、中型 PLC 一般 PID 控制模塊，這一功能可用 PI 子程序來實現(xiàn)，也可用專用的智能 PID 模塊實現(xiàn)。 4) 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代的 PLC 具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，也能完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，這些數(shù)據(jù)可通過通信接口傳送到其它智能裝置，進行處理。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 5) 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括 PLC 相互、 PLC 與上位機、 PLC 和其它智能設(shè)備間的 通信， PLC 系統(tǒng)與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化系統(tǒng)發(fā)展的需要，各 PLC 系統(tǒng)或遠程 I/O 模塊功能各自放置在現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 6) 在計算機集成制造系統(tǒng)中的應(yīng)用 近年來，計算機集成制造系統(tǒng) CIMS 廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中，一般的 CIMS 系統(tǒng)可劃分為六級子系統(tǒng)：現(xiàn)場級，包括各種設(shè)備；設(shè)備控制級，接受各種參數(shù)的檢測信號，按照要求的控制規(guī)律實現(xiàn)各種操作控制；過程控 制級，完成各種數(shù)學(xué)模型的建立，過程數(shù)據(jù)的采集處理；以上三級屬于生產(chǎn)控制級，也稱為 EIC 綜合控制系統(tǒng)，由此向上的四、五、六級分別為在線作業(yè)管理、計算和業(yè)務(wù)管理及長期經(jīng)營規(guī)劃管理，通稱為管理信息系統(tǒng)。 EIC 綜合控制系統(tǒng)是一種先進的工業(yè)過程自動化系統(tǒng)，它包括三個方面的內(nèi)容 :電氣控制，以電機控制為主，包括各種邏輯連鎖和順序控制；儀表控制，實現(xiàn)以 PID 為代表的各種回路控制功能，包括各種工業(yè)過程參數(shù)的檢測和處理；計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)各種模型的計算、參數(shù)的設(shè)定、過程的顯示和各種操作運南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 行管理。 PLC 就是實現(xiàn) EIC 綜合控制系統(tǒng) 的整機設(shè)備，由此可見， PLC 在現(xiàn)代工業(yè)中的地位是十分重要的。 PLC 的基本工作原理 掃描 PLC 是一種存貯程序控制器，用戶根據(jù)某一具體的控制要求，編制好程序后，用編程器鍵入到 PLC 的用戶程序存貯器中寄存。 PLC 的控制作用就是通過用戶程序來實現(xiàn)的。 當(dāng) PLC 運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU 是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。 CPU 的運算處理速度極高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀來看似乎是同時完成的。這種分時操作的過程稱為 CPU 對程序的掃描。掃描 是一種形象化的術(shù)語，用作描述CPU 是如何完成分配給它的各種任務(wù)的方式。 掃描從 0000 號存貯地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存貯地址號遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。 順序掃描的工作方式簡單直觀，它簡化了程序的設(shè)計，并為 PLC 的可靠運行提供了非常有理的保證。一方面，所掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用。另一方面，還可以通過 CPU 設(shè)置的定 時器來監(jiān)視每次掃描南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進入死循環(huán)而造成故障的影響。 程序執(zhí)行過程 PLC 的工作過程就是程序執(zhí)行過程。 PLC 投入運行后，便進入程序執(zhí)行過程，它分為三個階段進行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段，輸出刷新，如圖 所示。 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘枲顟B(tài)讀入到輸入映象寄存器中寄存起來，稱為對輸入信號的采樣，或稱輸入刷新。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 PLC 程序執(zhí)行過程 在程序執(zhí)行階段， PLC 對程序按順序進行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序進行掃描。每掃描到一條指令時，所需要的輸入狀態(tài)或其它元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，而將執(zhí)行結(jié)果寫入到元素映像寄存器中。這就是說，對于每個元素來說，元素映像寄存器中寄存的內(nèi)容，會隨程序執(zhí)行的進程而變化。 當(dāng)程序執(zhí)行完后，進入輸出刷新階段。此時，將 元素映像寄南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再去驅(qū)動用戶輸出設(shè)備，這就是 PLC 的實際輸出。 PLC 重復(fù)地執(zhí)行上述三個階段，每重復(fù)一次的時間就是一個工作周期。工作周期的長短與程序的長短有關(guān)。 PLC 在每次掃描中，對輸入信號采樣一次，對輸出刷新一次。這就保證 PLC 在執(zhí)行程序階段，輸入映像寄存器和輸出鎖存電路的內(nèi)容或數(shù)據(jù)保持不變。 2． 2． 3PLC 對輸入 /輸出的處理規(guī)則 總結(jié)上面分析的程序執(zhí)行過程，可得出 PLC 對輸入 /輸出的處理規(guī)則如圖 所示。對應(yīng)于圖中的數(shù)字標(biāo)號說明如下： 寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子在上一個工作周期的輸入采樣階段所刷新的狀態(tài)。 ，由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。 ，由上一個工作周期的輸出刷新階段存入到輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 ，由輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。 、輸出狀態(tài)（數(shù)據(jù)），由輸入映像寄存器和輸出映像寄存器讀出。 S7200概述 S7200系列是一種可編程 序邏輯 控制 器 (Micro PLC)。 它能夠控制各種設(shè)備以 滿足 自動化控制 需求 。 S7200的用 戶 程 序中包括了 位邏輯 、 計數(shù)器 、定 時器 、 復(fù) 雜 數(shù)學(xué) 運 算 以及與其 它智 能模塊 通訊 等指令內(nèi)容， 從 而 使 它 能夠 監(jiān)視 輸入狀態(tài)， 改 變輸出狀態(tài)以 達 到 控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的 配 置和強大的指令集使 S7200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案 CPU 性能簡介 S7200 CPU將微 處 理 器 、集成電 源 、輸入電路和輸出電路集成在一個緊湊的 外 殼 中， 從 而 形成了一個功能強大的 Micro PLC。參見 圖 11。在下 載 了程 序之 后， S7200將保 留 所 需 的邏輯 ，用于 監(jiān) 控應(yīng)用程 序 中的輸入輸出設(shè)備。 圖 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 西 門子 公司 提供 多種 類 型的 CPU以適應(yīng)各種應(yīng)用。表 中對 CPU的一些 特性 作了 簡 單 比較 。 表 S7200擴展模塊 為了更好地 滿足 應(yīng)用 要求 ， S7200系列為您 提供 多種 類 型的擴展模塊。您可以 利 用這些擴展模塊完 善 CPU的功能。表 列出了 現(xiàn) 有的擴展模塊。南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 表 S7200提供 了多種安全措施 來 確保用 戶 程 序 、程 序數(shù)據(jù) 和 組 態(tài)數(shù)據(jù) 不 丟 失。 保 持數(shù)據(jù)存儲器 由 用 戶選 定的 數(shù)據(jù)存儲區(qū) ，在一 次上 電周期 中，只 要 超 級電容和可 選 電 池 卡 不 放 電，該 存儲器 的 數(shù)據(jù)就 不 會 改 變 。在所有 存儲區(qū) 中，只有 V、 M、定 時器 和 計數(shù)器存儲區(qū) 能被 組 態(tài)為保 持存儲區(qū) 。 永久 存儲器 非易 失 性存儲器 ，用 來儲存 程 序 塊、 數(shù)據(jù) 塊、系統(tǒng)塊、強制 值 、 組 態(tài)為 掉 電保 存 的 M存儲器 和在用 戶 程 序 的控制下寫入的指定 值 。 存儲卡 可 拆卸 的 非易 失 性存儲器 ，用 來儲存 程 序 塊、 數(shù)南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 據(jù) 塊、系統(tǒng)塊、 配 方、 數(shù)據(jù)歸檔 和強制 值 。 通過 S7200資源 管理 器 ，可以將 文檔文 件 (doc、 text、 pdf等 )儲存 在 存儲卡 內(nèi)。也 可以使用 S7200資源 管理 器 將 普 通文 件保 留 在 存儲卡 中 (復(fù)制、 刪 除 、 創(chuàng)建 目錄和 放 置 文 件 )。 結(jié)構(gòu) 1. S7200 可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。 1) 中央處理單元（ CPU） 各種 CPU 有各種不同的性能，上面已經(jīng)提到過。 2) 信號模塊（ SM） 用于數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出。 3) 通訊處理器（ CP） 用于連接網(wǎng)絡(luò)和點對點連接。 4) 功能模塊（ FM） 用于高速計數(shù)，定位操作（開環(huán)或閉環(huán) 控制）和閉環(huán)控制。 2. 根據(jù)用戶要求，還可以提供以下設(shè)備： 1) 負載電源模塊（ PS） 用于將 S7300 連接到 120/230 伏 交流電源，或 24/48/60/110 伏直流 電源。 2) 接口模塊（ IM） 用于多機架配置時連接主機架（ CR）和 擴展機架（ ER）。 S7300 通過分布式的主機架（ CR）和三個擴展機架（ ER），可以操作多達 32 個模塊，運行時無需風(fēng)扇。 3) SIMATIC M7 自動計算機 AT兼容的計算機用于解決對 時間要求非常高的技術(shù)問題。它既可作為 CPU，也可作為功能南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 模塊使用。 3. 簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7300 靈活而易于維護。 1) DIN 標(biāo)準導(dǎo)軌安裝 只需簡單地將模塊鉤在 DIN 標(biāo)準 的安裝導(dǎo)軌上，轉(zhuǎn)動到位，然后用螺栓鎖緊。 2) 集成的背板總線 背板總線集成在模塊上， 模塊通過總 線連接器相連，總線連接器插在機殼的背后。 3) 更換模塊簡單并且不會弄錯 更換模塊時，只需松開安 裝螺釘。很簡單地拔下已經(jīng)接線的前連接器。在連接器上的編碼防止將已接線的連接器插到其他的模塊上。 4) 可靠的接線端子 對于信號模塊可以使用螺釘型接線端 子或彈簧型接線端子 。 5) TOP 連接 采用一個帶螺釘或夾緊連接的 1 至 3 線系 統(tǒng)進行預(yù)接線?；蛘咧苯釉谛盘柲K上進行接線。 6) 確定的安裝深度 所有的端子和連接器都在模塊上的凹 槽內(nèi)，并有端蓋保護，因此所有的模塊都有相同的安裝深度。 7) 沒有槽位的 限制 信號模塊和通訊處理模塊可以不受限 制地插到任何一個槽上，系統(tǒng)自行組態(tài)。 功能 1. S7200 的大量功能支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護。 1) 高速的指令處理 ～ s? 的指令處理時間在中等南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 到 較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。 2) 浮點數(shù)運算 用此功能可