【文章內(nèi)容簡介】 計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計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，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10～ 15倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（ 16位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮 余量。 控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、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。 運算功能 簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復(fù)雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的 PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與 工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計選型時應(yīng)從實際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。 大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和 PID 運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。 控制功能 控制功能包括 PID 控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定?？删幊踢壿嬁刂破髦饕糜陧樞蜻壿嬁刂?，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控 制功能，提高可編程邏輯控制器的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用 PID 控制單元、高速計數(shù)器、中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院自動化課程設(shè)計報告 信息工程系 7 帶速度補償?shù)哪M單元、 ASC 碼轉(zhuǎn)換單元等。 通信功能 大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如 TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（ TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合 ISO/IEEE 通信標準，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。 可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、 RIO 通信口、常用 DCS 接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng) 1： 1 冗余配置，通信總線 應(yīng)符合國際標準，通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。 可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于 1Mbps，通信負荷不大于 60%?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式： 1）、 PC 為主站，多臺同型號可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)； 2）、 1 臺可編程邏輯控制器為主站，其他同型號可編程邏輯控制器為從站，構(gòu)成主從式可編程邏輯控 制器網(wǎng)絡(luò)； 3）、可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型 DCS 中作為 DCS 的子網(wǎng)； 4）、專用可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)（ 各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網(wǎng)絡(luò)）。 為減輕 CPU 通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、）通信處理器。 編程功能 離線編程方式：可編程邏輯控制器和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機 CPU 負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程 器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。 五種標準化編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標準（ IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 診斷功能 可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和 軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對 PLC 內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對可編程邏輯控制器的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 可編程邏輯控制器的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。 處理速度 可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則可編程邏輯控制器將中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院自動化課程設(shè)計報告 信息工程系 8 掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。 處理速 度與用戶程序的長度、 CPU 處理 速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，可編程邏輯控制器接點的響應(yīng)快、速度高，每條二進制指令執(zhí)行時間約 ～ ，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于 ；大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于 。 可編程邏輯控制器的類型 可編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU 字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。 整體型可編程邏輯控制器的 I/O 點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型可編程邏輯控制器提供多種I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 STEP 7Micro/WIN軟件 STEP 7Micro/WIN 軟件是針對西門子 S7200PLC 而開發(fā)的編程軟件。本節(jié)首先熟悉STEP 7Micro/WIN 軟件的基本操作方法，然后進行 PLC 的練習(xí)實驗。本節(jié)給出了 PLC控制系統(tǒng)實驗要求的例程序，參考電路等 PLC 練習(xí)實驗所需要的所有資料，可以通過程序輸入、調(diào)試、運行，逐步掌握 PLC 實驗的基本方法。 （ 1） STEP 7Micro/WIN 編程軟件有多重版本，采用的是 STEP 7 MicroWIN SP6（ ）版本，該軟件大小約 316M，安裝和卸載過程比較簡單，在此不再贅述。 （ 2）輸入圖 所示的梯形圖，并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的語句表指令（也可結(jié)合教材第 5章習(xí)題練習(xí)）。 （ 3）為梯形圖 中網(wǎng)絡(luò) 1 和網(wǎng)絡(luò) 2 注釋 ，并用符號表為 、 、 添加符號名（符號名可任意設(shè)定）。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院自動化課程設(shè)計報告 信息工程系 9 圖 梯形圖練習(xí) （ 4）練習(xí)程序的編輯、修改、復(fù)制、粘貼的方法。 （ 5）將圖 中程序改成圖 ，并轉(zhuǎn)換成語句表程序，分析 OLD、 ALD 語句用法。 圖 梯形圖練習(xí) （ 6）參考教材 章，練習(xí)棧操作指令的使用方法。 （ 7）參考教材 章，練習(xí)定時器指令及參數(shù)的輸入方法。 （ 8） S7200PLC 的接線方式如下圖 和圖 所示（重點）。 圖 S7200 CPU224 外觀圖 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院自動化課程設(shè)計報告 信息工程系 10 圖 S7200 CPU224 連接器端子接線圖 3. 實驗步驟 （ 1）開機（打開計算機電源，但不接 PLC 電源）。 （ 2）進入 S7200PLC 編程軟件 。 （ 3）選擇編程語言類型（ LAD、 STL 和 FBD）。 （ 4）由主菜單或快捷按鈕輸入、編輯程序。 (5) 給 PLC 上電，進行計算機和 PLC 之間的連接，如下圖 所示。 圖 計算機和 PLC 之間的連接 （ 6）進行程序的編譯，并觀測編譯結(jié)果，修改程序，直至編譯成功。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院自動化課程設(shè)計報告