【文章內(nèi)容簡介】 制功能邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是 PLC 的最基本功能之一。PLC 設(shè)置有“與” （AND） 、 “或” （OR） 、 “非” （NOT）等邏輯指令，利用這些指令，根據(jù)外部現(xiàn)場(chǎng)（開關(guān)、按扭或其他傳感器）的狀態(tài)，按照指定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場(chǎng)的被控對(duì)象（電磁閥、電機(jī)等） 。定時(shí)控制功能定時(shí)控制功能是 PLC 的最基本的功能之一。PLC 中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，其功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。計(jì)數(shù)控制功能計(jì)數(shù)控制功能是 PLC 的最基本功能之一。PLC 為用戶提供了許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)（計(jì)數(shù)值到） ，利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)操作本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁的計(jì)數(shù)控制。數(shù)據(jù)處理功能PLC 大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼編碼等操作?；芈房刂乒δ苡行?PLC 具有 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換功能，可以方便地完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。監(jiān)控功能PLC 設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。利用編程器或監(jiān)視器，操作人員可對(duì) PLC 有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器，可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變 PLC 內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。停電記憶功能PLC 內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的 RAM 設(shè)置了停電保持器件（如備用電池等） ，以保證斷電后這部分存儲(chǔ)器中的信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持 PLC 斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。PLC 電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。故障診斷功能PLC 可以對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)中止運(yùn)行。PLC 的故障自診斷功能，大大提高了 PLC 控制系統(tǒng)的安全性和可維護(hù)性。 PLC 軟件系統(tǒng)PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)程序和用戶程序。 系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等。監(jiān)控程序又稱為管理程序，主要用于管理全機(jī)。編譯程序用來把程序語言翻譯成機(jī)器語言。診斷程序用來診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)程序由 PLC 生產(chǎn)廠家提供，并固化在 EPROM 中，用戶不能直接存取，故也不需要用戶干預(yù)。 用戶程序 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，用 PLC 的程序語言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。用戶程序由用戶用編程器鍵入到 PLC 內(nèi)存。小型 PLC 的用戶程序比較簡單，不需要分段，而是順序編制的。大中型 PLC 的用戶程序很長，也比較復(fù)雜，為使用戶程序編制簡單清晰，可按功能結(jié)構(gòu)或使用目的將用戶程序劃分成各個(gè)程序模塊。按模塊結(jié)構(gòu)組成的用戶程序，每個(gè)模塊用來解決一個(gè)確定的技術(shù)功能，能使很長的程序編制得易于理解，還使得程序的調(diào)試和修改變得很容易。 PLC 的發(fā)展趨勢(shì)由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)需求的多樣性，PLC 的發(fā)展方向如下： 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)、32 位為微處理器、多 CPU 并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 PLC 在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 。不斷加強(qiáng)通訊功能 。新器件和模塊不斷推出高檔的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高處理速度外，還有帶處理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊等專用化模塊。編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化，有各種簡單或復(fù)雜的編程器及軟件，用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的 PLC 指令系統(tǒng) 。發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 變頻器簡介 變頻器（Variablefrequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流） 、濾波、逆變（直流變交流） 、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 西門子 S7300 軟件概述 西門子 S7300 系列 PLC 的一般特性S7300 由多種模塊部件組成，各種模塊能以不同方式組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。S7300 有各種不同性能檔次的 CPU 可供使用。S7300 的指令集包含 350 多條指令，包括了位指令，比較指令，定時(shí)指令，計(jì)數(shù)指令，整點(diǎn)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令等。S7300 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用?？煽啃愿撸垢蓴_能力強(qiáng)　　，連接線路比較繁雜，且觸點(diǎn)通斷時(shí)有可能產(chǎn)生電弧和機(jī)械磨損，影響其壽命，可靠性差。PLC 中采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路，比機(jī)械觸點(diǎn)繼電器的可靠性要高。在硬件和軟件設(shè)計(jì)中都采用了先進(jìn)技術(shù)以提高可靠性和抗干擾能力。比如，繼電器，只剩下少量的 I／O 硬件，將觸點(diǎn)因接觸不良造成的故障大大減小，提高了可靠性；所有礬）接口電路都采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路進(jìn)行電氣隔離；增加自診斷、糾錯(cuò)等功能，使其在惡劣工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的可靠性、抗干擾能力提高了?！? 靈活性好，擴(kuò)展性強(qiáng)　　繼電接觸器控制系統(tǒng)由繼電器等低壓電器采用硬件接線實(shí)現(xiàn)，連接線路比較繁雜，而且每個(gè)繼電器的觸點(diǎn)數(shù)目有限，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時(shí)，需改變線路的連接，所以、擴(kuò)展性差；而由 PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)，只需在 PLC的端子上接入相應(yīng)的控制線即可，減少了接線，當(dāng)控制系統(tǒng)功能改變時(shí)，有時(shí)只需編程器在線或離線修改程序，就能實(shí)現(xiàn)其控制要求。PLC 內(nèi)部有現(xiàn)成大量的編程元件，能進(jìn)行邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，若元件不夠時(shí)，只需加上相應(yīng)的擴(kuò)展單元即可，因此 PLC 控制系統(tǒng)的靈活性好，擴(kuò)展性強(qiáng)?！? 控制速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)　　繼電接觸器控制系統(tǒng)是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)控制的，其觸點(diǎn)的動(dòng)斷速度一般在幾十毫秒，影響控制速度，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC 控制系統(tǒng)由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度快，一般執(zhí)行一條用戶指令只需幾微秒，PLC 內(nèi)部有本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁嚴(yán)格的同步，不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。延時(shí)調(diào)整方便，精度較高　　繼電接觸器控制系統(tǒng)的延時(shí)控制是通過時(shí)間繼電器來完成的，而時(shí)間繼電器的延時(shí)調(diào)整不方便，且易受環(huán)境溫度和濕度的影響，延時(shí)精度不高。PLC 控制系統(tǒng)的延時(shí)是通過內(nèi)部時(shí)間元件來完成的，不受環(huán)境溫度和濕度的影響，定時(shí)元件的延時(shí)時(shí)間只需改變定時(shí)參數(shù)即可調(diào)整，因此其定時(shí)精度較高?！? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝快，維修方便　　繼電接觸器實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)控制工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長，維修比較麻煩。PLC ，使安裝接線工作量減小，現(xiàn)場(chǎng)施工與控制程序的設(shè)計(jì)還可同時(shí)進(jìn)行，周期短、調(diào)試快。PLC 具有完善的自診斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能，對(duì)于其內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常狀態(tài)和 I/O 點(diǎn)的狀態(tài)均有顯示，若控制系統(tǒng)有故障時(shí)，工作人員通過它即可迅速查出故障原因，及時(shí)排除故障 [7]。 西門子 S7300 系列 PLC 的基本硬件組成 S7300 系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個(gè)部分： （1） 、信號(hào)處理模塊； （2） 、接口模塊； （3） 、功能模塊； （4） 、CPU 中央處理器； （5） 、通訊處理器 ；（6） 、通訊網(wǎng)卡 ；（7） 、工程師、操作員站和操作屏 。硬件詳細(xì)介紹（1）信號(hào)處理模塊 信號(hào)處理模塊主要分為四類：開關(guān)量輸入 DI、開關(guān)量輸出 DO、模擬量輸入 AI、模擬量輸出 AO （2）接口模塊 接口模塊主要用于連接多機(jī)架的 PLC 系統(tǒng)，即一個(gè) S7300 PLC 系統(tǒng)的信號(hào)模塊如果超過 8 塊，就必須配置接口模塊進(jìn)行擴(kuò)展。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁經(jīng)常使用的接口模塊名稱和性能 IM360/IM361 接口模塊是最為理想的擴(kuò)展方案； IM360 插入到 CR （中央機(jī)架， CPU 所在的機(jī)架） ； IM361 插入到 ER（擴(kuò)展機(jī)架，擴(kuò)展信號(hào)模塊所在的機(jī)架） ； 使用 IM360/IM361 接口模塊最多可以擴(kuò)展 3 個(gè)機(jī)架，既一個(gè)傳統(tǒng)的 PLC 系統(tǒng)最多處理 32 個(gè)信號(hào)模塊；（3）功能模塊 計(jì)數(shù)器模塊：可直接連接增量編碼器，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、單向和循環(huán)記數(shù)；步進(jìn)電機(jī)控制模塊：和步進(jìn)電機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定位任務(wù)； PID 控制模塊:實(shí)現(xiàn)溫度、壓力和流量等的死循環(huán)控制 。（4）CPU 中央處理器 S7300 總共有多種不同的 CPU； CPU312 IFM ，帶集成的數(shù)字輸入 /輸出的緊湊型；CPU，用于帶或不帶模擬量的小系統(tǒng)，最多 8 個(gè)模塊； CPU313 用于有更多程序設(shè)計(jì)要求的小型設(shè)備； CPU314IFM，帶有集成的數(shù)字和模擬輸入 /輸出的緊湊型 CPU； CPU 314 用于安裝中等規(guī)模的程序以及中等指令執(zhí)行速度的程序；CPU 315/3152DP 用于要求中到大規(guī)模的程序和通過 PROFIBUSDP 進(jìn)行分布式配置的設(shè)備； CPU316 用于有大量程序設(shè)計(jì)要求的設(shè)備； CPU3182 用于有要求極大規(guī)模的程序和通過 PROFIBUSDP 進(jìn)行分布式配置的設(shè)備最新推出的 313C 等。 （5）通訊處理器 常用的通訊處理器包括：PROFIBUSDP 處理器、PROFIBUSFMS 處理器和工業(yè)以太網(wǎng)處理器；PROFIBUSDP 處理器名稱：CP3425 ；用于連接 SIEMENS S7300 和 PROFIBUSDP 的主/從的接口模塊；通過 PROFIBUS 簡單的進(jìn)行配置和編程；本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁支持的通訊協(xié)議：PROFIBUSDP、S7 通訊功能、PG\OP 通訊；傳輸率：9 .6~12 Mbit/s 自由選擇；主要用于和 ET200 子站配合,組成分布式 I/O 系統(tǒng)；PROFIBUSFMS 處理器名稱：CP3435；用于連接 SIEMENS S7300 和 PROFIBUSFMS 的接口模塊； 通過 PROFIBUS 簡單的進(jìn)行配置和編程； 支持的通訊協(xié)議：PROFIBUSFMS、S7 通訊功能、 PG\OP 通訊；傳輸率：9 .6~；主要用于和操作員站的連接；工業(yè)以太網(wǎng)處理器名稱：CP3431； 用于連接 SIEMENS S7300 和工業(yè)以太網(wǎng)接口模塊；10/100M bit/s 全雙工,自動(dòng)切換 。接口連接:RJ45 、AUI 。支持的通訊協(xié)議：ISO、TCP/IP 通訊協(xié)議。和 S7 通訊、PG\OP 通訊，主要用于和操作員站的連接。 （6）通訊網(wǎng)卡 PCADAPTER 用于 PC 的串口和 PLC 的 MPI 口直接連接 ；CP5611 通訊卡,支持 MPI 協(xié)議、PROFIBUSDP 協(xié)議、S7 connections；用于工程師站\；操作員站和 PLC 的多點(diǎn)連接；CP5613 通訊卡,支持 MPI 協(xié)議、PROFIBUSDP 協(xié)議、S7 connections；用于工程師站\；操作員站和 PLC 的多點(diǎn)連接；CP1613 通訊卡，支持 ISO 協(xié)議、TCP/IP 協(xié)議、S7 connections；用于工程師站\操作；員站和 PLC 的多點(diǎn)連接；CP5412 A2 通訊卡，支持 PROFIBUS FMS 協(xié)議；用于工程師站\操作員站和PLC 的多點(diǎn)連接；（7）工程師站、操作員站和操作屏 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁一臺(tái)裝有 STEP 7 軟件的 PC 我們就稱之為工程師站，其主要完成系統(tǒng)硬件和組態(tài)、符；號(hào)編輯以及程序編程等任務(wù)； 硬件配置：用于對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)和模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置； 網(wǎng)絡(luò)通訊：用于配置 MPI、PROFIBUS 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸；