【文章內(nèi)容簡介】 程序，然后將程序通過編程器送入PLC。程序投入運行后，PLC就在現(xiàn)場輸入信號（按鈕，行程開關(guān)，光電開關(guān)或其它傳感器）的作用下，按照預先送入的程序控制現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)按一定規(guī)律動作。近年來，PLC把自動化技術(shù)，計算機技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體。它能完成以下功能[22]：1．條件控制（邏輯控制）PLC設置了與（AND），或（OR）,非（NOT）等邏輯指令，能處理繼電器接點的串聯(lián)，并聯(lián)，串并聯(lián)，并串聯(lián)等各種連接。因此，它可以代替繼電器進行開關(guān)控制。2．定時控制PLC為用戶提供了若干個計時器（定時器），并設置了計時指令。計時器的計時值可以由用戶在編程時設定，也可以用撥盤開關(guān)設定。計時器的計時值可以在運行中被讀出，也可以在運行中修改，使用靈活，操作方便。程序投入運行后，PLC將根據(jù)用戶設定的計時值對某個輸入信號計數(shù)，并對某個操作進行計時控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。3．計數(shù)控制PLC為用戶提供了若干個計時器（定時器），并設置了計時指令。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編程時設定，也可以用撥盤開關(guān)設定。計數(shù)器的計數(shù)值可以在運行中被讀出，也可以在運行中修改，使用靈活，操作方便。程序投入運行后，PLC將根據(jù)用戶設定的計數(shù)值對某個輸入信號計數(shù)，并對某個操作進行計數(shù)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。4．步進控制PLC為用戶提供了若干個移位寄存器，可以用于步進控制，即在一道工序完成以后，再進行下一步工序。有些型號的PLC，還專門設置了用于步進控制的步進指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用極為方便，因此更容易事先步進控制的要求。5．A/D、D/A轉(zhuǎn)換有些PLC還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能，完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。6．數(shù)據(jù)處理有些PLC還具有數(shù)據(jù)處理功能，它具有并行運算指令，能進行數(shù)據(jù)并行傳送，BCD的加、減、乘、除、開方等運算，還能進行字與，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，等操作，還可以對數(shù)據(jù)存儲器進行間接尋址，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I/O控制，多臺PLC之間可以進行同位鏈接，PLC還可以與上位計算機進行鏈接，接受上位計算機的命令，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)模的復雜控制。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)視有關(guān)部分的運行狀態(tài)，可以調(diào)整計時，計數(shù)等設定值。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。1．通用性好2．可靠性高3．境適應性好，抗干擾能力強4．功能強5．接線簡單6．編程簡單，使用方便7．體積小，重量輕，功耗低實現(xiàn)對開關(guān)量的控制是PLC的基本功能，因此開關(guān)量I/O模塊是PLC的通用模塊。1．開關(guān)量輸入模塊的基本原理開關(guān)量輸入模塊的作用是接收現(xiàn)場的開關(guān)信號，并將輸入的高電平信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號。每一個輸入點的輸入電路可等效成一個輸入繼電器。2．開關(guān)量輸入模塊的外部接線輸入模塊是通過輸入端子與外部用戶輸入設備連接的。輸入模塊通常有若干個輸入點。每個輸入點能接收一個來自用戶輸入設備所發(fā)出的開關(guān)信號。典型的用戶輸入設備有操作開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)以及繼電器和傳感器的接點等。PLC除具有通用的開關(guān)量I/O模塊以外，按照功能不同，還可能具有其它一些I/O模塊，用以實現(xiàn)各種不同功能的要求。1．模擬量I/O模塊在工業(yè)控制中，經(jīng)常遇到一些連續(xù)變化的物理量(稱為模塊量)，如電流、電壓、溫度、壓力、流量、位移、速度等。若要將這些量送入PLC，必須先將這些模擬量變成數(shù)字量，才能為PLC所接收，然后才能進行運算或處理。這種把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程叫模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。同樣，在工業(yè)控制中，還經(jīng)常遇到要對電動閥門、液壓電磁鐵等一類執(zhí)行機構(gòu)進行連續(xù)控制，這就必須把PLC輸出的數(shù)字量變換成模擬量，才能滿足這類執(zhí)行機構(gòu)的動作要求。這種把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過程叫數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換。在PLC中，實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的模塊稱為模擬量I/O模塊。通常，每塊模擬量I/O模塊有2/4/8路輸入或輸出通道，每路通道的I/O信號電平為l—5V/0—10V/10—+10V，電流為2—l 0mA。2．高速計數(shù)器模塊PLC的計時器/計數(shù)器屬軟件計時/計數(shù)功能，不能滿足快速計數(shù)要求。在需要高速計數(shù)的場合，可選用高速計數(shù)模塊。例如西門子公司的242—1型高速計數(shù)器模塊，它可以檢測和處理2MHz的快速計數(shù)脈沖，且計數(shù)頻率可調(diào)。3．通訊接口模塊通訊接口模塊是用來使CPU與外部設備或其它PLC或上位計算機進行開關(guān)量I/O、寄存器數(shù)值、用戶程序和診斷信息的串行通訊。通常，模塊配有RS一232/RS一422接口。STEP 7是S7300/400系列PLC應用設計軟件包，所支持的PLC編程語言非常豐富。該軟件的標準版支持STL（語句表）、LAD（梯形圖）及FBD（功能塊圖）3種基本編程語言，并且在STEP 7中可以相互轉(zhuǎn)換。專業(yè)版附加對GRAPH（順序功能圖）、SCL（結(jié)構(gòu)化控制語言）、HiGraph（圖形編程語言）、CFC（連續(xù)功能圖）等編程語言的支持。不同的編程語言可供不同知識背景的人員采用。（語句表）STL（語句表）是一種類似于計算機匯編語言的一種文本編程語言，由多條語句組成一個程序段。語句表可供習慣匯編語言的用戶使用，在運行時間和要求的存儲空間方面最優(yōu)。在設計通信、數(shù)學運算等高級應用程序時建議使用語句表，如圖31所示。圖31（功能塊圖）FBD（功能塊圖）使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號來表示控制邏輯，一些復雜的功能用指令框表示。FBD比較適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的編程人員使用，如圖32所示。圖32（梯形圖）LAD（梯形圖）是一種圖形語言，比較形象直觀，容易掌握，用得最多，堪稱用戶第一編程語言。梯形圖與繼電器控制電路圖的表達方式極為相似，適合于熟悉繼電器控制電路的用戶使用，特別適用于數(shù)字量邏輯控制。梯形圖直觀易懂，為電氣人員所熟悉，因此是應用最多的一種編程語言，如圖33所示。梯形圖與繼電器控制電路在電路的結(jié)構(gòu)形式、元件的符號以及邏輯控制功能等方面是相同的。但它們又有很多不同之處，梯形圖具有以下特點：1）梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列。每個繼電器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一邏輯行起于左母線，然后是接點的各種連接，最后終于繼電器線圈（有的還加上一條右母線）。整個圖形呈階梯形。2）梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實質(zhì)上是存貯器中的每位觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器”。相應位的觸發(fā)器為“1”態(tài)，表示繼電器線圈通電，常開接點閉合，常閉接點打開。梯形圖中繼電器的線圈是廣義的，除了輸出繼電器、輔助繼電器線圈外，還包括計時器。計數(shù)器、移位寄存器以及各種算術(shù)運算的結(jié)果等。3）梯形圖中，一般情況下（除有跳轉(zhuǎn)指令和步進指令等的程序段以外），某個編號的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器接點則可無限引用，既可是常開接點，又可是常閉接點。4）梯形圖是PLC形象化的編程手段，梯形圖兩端的母線是沒有任何電源可接的。梯形圖中并沒有真實的物理電流流動，而僅只是“概念”電流，是用戶程序運算中滿足輸出執(zhí)行條件的形象表示方式?！案拍睢彪娏髦荒軓淖笙蛴伊鲃?，層次改變只能先上后下。5）一輸入繼電器供 PLC接受外部輸入信號，而不能由內(nèi)部其它繼電器的接點驅(qū)動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的接點，而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。輸入繼電器的接點表示相應的輸入信號。 6）輸出繼電器供PLC作輸出控制用。它通過開關(guān)量輸出模塊對應的輸出開關(guān)（晶體管、雙向可控硅或繼電器觸點）去驅(qū)動外部負載。因此，當梯形圖中輸出繼電器線圈滿足接通條件時，就表示在對應的輸出點有輸出信號。7）PLC的內(nèi)部繼電器不能作輸出控制用，其接點只能供PLC內(nèi)部使用。8）當PLC處于運行狀態(tài)時PLC就開始按照梯形圖符號排列的先后順序（從上到下、從左到右）逐一處理，也就是說IC對梯形圖是捺掃描方式順序執(zhí)行程序。因此不存在幾條并列支路同時動作的因素，這在設計梯形圖時可減少許多有約束關(guān)系的聯(lián)鎖電路，從而使電路設計大大簡化。圖334 提升機的行程控制系統(tǒng)本次選型的PLC為西門子S7300，它所用編程軟件是STEP7，該軟件對于專用編程器而言，是預先裝在里面的，同時它也可以作為個人計算機（PC機）在Windows下的一個軟件包，但必須配備MPI卡或PC/MPI電纜。STEP7軟件具有如下功能：（1）SIMATIC管理器：集中管理有關(guān)SIMATIC S7的所有工具軟件和數(shù)據(jù)；（2）符號編輯器：用于定義符號名稱，數(shù)據(jù)類型和全局變量的注釋；（3）硬件組態(tài)：用于自動控制系統(tǒng)組態(tài)和為各模板進行參數(shù)設置；（4）通訊：用于定義MPI連接的自動化組件之間時間中斷、循環(huán)數(shù)據(jù)傳送或者定義用MPI的數(shù)據(jù)傳輸；（5）信息功能：便于快速瀏覽CPU數(shù)據(jù)（CPU版本、存貯容量、可用的I/O點數(shù)、最長/最短/最后循環(huán)周期長度）以及用戶程序在運行中的故障原因；（6）標準化的編程語言：梯形圖（LAD），語句表（STL），控制系統(tǒng)流程圖（CSF）。STEP 7用文件形式管理用戶編寫的程序，并將這些程序及其所需數(shù)據(jù)在文件塊中編程，如果這些功能塊是子程序，可以通過調(diào)用語句將它們組成結(jié)構(gòu)化的用戶程序，STEP7軟件塊有如下幾種類型：（1）組織塊（OB）：控制程序的運行；（2）功能塊（FB）：包含實際的用戶程序；（3）功能（FC）：包含常用功能的用戶程序；（4）數(shù)據(jù)塊（DB）：用戶數(shù)據(jù)的存儲區(qū)；（5）系統(tǒng)功能塊（SFB）：這種功能被集成到CPU的操作系統(tǒng)；（6）系統(tǒng)功能（SFC）：它也集成到CPU操作系統(tǒng)；（7）系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊（SDB）：CPU操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)并包括各硬件模塊參數(shù)設置提升行程控制器由PLC、兩個軸編碼器和井筒開關(guān)等構(gòu)成。其中一個軸編碼器裝在提升機的驅(qū)動輪上，另一個軸編碼器裝在提升機的導向輪上；行程控制器所用井筒開關(guān)裝在井筒中齊平位置（即井口停車位）、同步位置（距齊平位10米左右）和限速位置（距齊平位30米左右）三個地方；PLC選用西門子公司的S7—300，主要模塊包括：電源模塊PS30CPU模塊CPU31開關(guān)量輸入模塊SM32開關(guān)量輸出模塊SM32模擬量輸入模塊SM33模擬量輸出模塊SM33計數(shù)模塊FM350和通信模塊CP340，如圖41所示。 電 源 模 塊 C P U 模 塊 輸 出 模 塊 輸 入 模 塊A/ D 模 塊D/A 模 塊 計 數(shù) 模 塊 通 信 模 塊 圖41 行程PLC S7300硬件配置1．PS307電源模塊主要技術(shù)特性如下：（1）主電壓選擇開關(guān)，帶有保護套的開關(guān)可供選擇120交流或230V交流，并帶有一24V直流0N/OFF開關(guān)。（2）輸入電壓額定值120VAC或230VAC，允許范圍93~132VAC或187~264VAC輸入電流額定值120V