【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系列產(chǎn)品。這需要用戶去選擇最適合自己要求的產(chǎn)品。正確選擇產(chǎn)品中，首要的是選定機(jī)型。 A. 根據(jù)系統(tǒng)類型選擇機(jī)型 從選機(jī)型的角度看，控制系統(tǒng)可以分成單體控制小系統(tǒng)、慢過(guò)程大系統(tǒng)和快速控制大系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在 PLC 的選型上是有區(qū)別的。 單體控制的小系統(tǒng)：這種系統(tǒng)一般使用一臺(tái)可編程序控制器就能 完成控制要求，控制對(duì)象常常是一臺(tái)設(shè)備或多臺(tái)設(shè)備中的一個(gè)功能。如對(duì)原有系統(tǒng)的改造、完善或改進(jìn)原有設(shè)備的某方面功能等等。這種系統(tǒng)對(duì)可編程序控制器間的通信問(wèn)題要求不高，甚至沒有要求。但有時(shí)功能要求全面，容量要求變化大，有些還要與原設(shè)備系統(tǒng)的其它機(jī)器連接。對(duì)這類系統(tǒng)的機(jī)型選擇要注意三種情況。 一是設(shè)備集中，設(shè)備的功率較小，如機(jī)床。這時(shí)需選用局部式結(jié)構(gòu)，低電壓高密度輸入輸出模板。 二是設(shè)備分散，設(shè)備的功率較大，如料場(chǎng)設(shè)備。這時(shí)需選用離散式結(jié)構(gòu)，高電壓低密度輸入輸出模板。 三是有專門要求的設(shè)備，如飛剪。這時(shí)輸入輸出容量 不是關(guān)鍵參數(shù)，更重要的是控制速度功能，選用高速計(jì)數(shù)功能模板。 慢過(guò)程大系統(tǒng)：對(duì)運(yùn)行速度要求不高但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，設(shè)備距離遠(yuǎn)，控制動(dòng)作多，如大型料場(chǎng)、高爐、碼頭、大型車站信號(hào)控制；也有的設(shè)備本身對(duì)運(yùn) 13 行速度要求高，但是部分子系統(tǒng)要求并不高，如大型熱連續(xù)軋鋼廠、冷連續(xù)軋鋼廠中的輔助生產(chǎn)機(jī)組和供油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)等。對(duì)這一類型對(duì)象，一般不選用大型機(jī)，因?yàn)樗幊?、調(diào)試都不方便，一旦發(fā)生故障，影響面也大。一般都采用多臺(tái)中小機(jī)型和低速網(wǎng)相連接。由于現(xiàn)代生產(chǎn)的控制器多為插件式模板結(jié)構(gòu)，它的價(jià)格是隨輸入輸出板數(shù)和智能模板數(shù)的 多少?zèng)Q定的。同一種機(jī)型輸入輸出點(diǎn)數(shù)少，則價(jià)格便宜，反之則貴。所以一般使用網(wǎng)絡(luò)相連后就不必要選大型機(jī)。這樣選用每一臺(tái)中小型可編程序控制器控制一臺(tái)單體設(shè)備，功能簡(jiǎn)化，程序好編，調(diào)試容易，運(yùn)行中一旦發(fā)生故障影響面小，且容易查找。例如東北建筑設(shè)計(jì)院和東北大學(xué)為鞍山市小型砌塊廠和鞍鋼礦碴廠設(shè)計(jì)的砌塊自動(dòng)生產(chǎn)線就是采取這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制的。其中成型機(jī)、升板機(jī)、降板機(jī)、排塊機(jī)、碼垛機(jī)、大車、小車每個(gè)部分都是采用了一臺(tái)小型 PLC 控制。在這個(gè)系統(tǒng)中每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備都由一臺(tái)可編程序控制器完成控制任務(wù)，然后用網(wǎng)絡(luò)把整個(gè)系統(tǒng)管理起來(lái)。這 種結(jié)構(gòu)，所用控制器的臺(tái)數(shù)雖然多些，但程序編寫省時(shí)，調(diào)試方便，故障影響面小。從總體上看是合理的，可滿足系統(tǒng)要求，價(jià)格也便宜。 快速控制大系統(tǒng)：隨著可編程序控制器在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，在中小型的快速系統(tǒng)中，可編程序控制器不僅僅完成邏輯控制和主令控制，它已逐步進(jìn)入了設(shè)備控制級(jí)，如高速線材，中低速熱連軋等速度控制系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中即使選用輸入輸出容量大、運(yùn)行速度快、計(jì)算功能強(qiáng)的一臺(tái)大型可編程序控制器也難以滿足控制要求。如用多臺(tái)可編程序控制器，則有互相間信息交換與系統(tǒng)響應(yīng)要求快的矛盾。采用可靠的高速網(wǎng)能滿足系統(tǒng) 信息快速交換的要求。高速網(wǎng)一般價(jià)格都很貴，適用于有大量信息交換的系統(tǒng)。 對(duì)信息交換速度要求高，但交換的信息又不太多的系統(tǒng)，也可以采用可編程序控制器的輸出端口與另一臺(tái)可編程序控制器的輸入端口硬件互聯(lián)，通過(guò)輸出輸入直接傳送信息，這樣傳送速度快而且可靠。當(dāng)然傳送的信息不能太多，否則輸入輸出點(diǎn)占用太多。 B. 根據(jù)控制對(duì)象選擇機(jī)型： 對(duì)控制對(duì)象要求進(jìn)行估計(jì)，對(duì)確定機(jī)型十分重要。根據(jù)控制對(duì)象要求的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的多少，可以估計(jì)出 PLC 的規(guī)模。根據(jù)控制對(duì)象的特殊要求，可以估計(jì)出 PLC 的性能。根據(jù)控制對(duì)象的操作規(guī) 則可以估計(jì)出控制程序所占內(nèi)存的容 14 量。有了這些初步估計(jì)，會(huì)使得機(jī)型選擇的可行性更大了。為了對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行粗估，首先要了解下列問(wèn)題。 對(duì)輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)：為了正確地估計(jì)輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)，需要了解下面問(wèn)題 ： ，按參數(shù)等級(jí)分類統(tǒng)計(jì)。 ，按輸出功率要求及其它參數(shù)分類統(tǒng)計(jì)。 /輸入，按點(diǎn)數(shù)進(jìn)行粗估。 對(duì) PLC 性能要求的估計(jì)：為了正確地估計(jì) PLC 性能要求，需要了解下面問(wèn)題 : ，如高速計(jì)數(shù)器等。 ？ 應(yīng)速度有何要求。 在此基礎(chǔ)上選擇控制器時(shí)尚需注意兩個(gè)問(wèn)題。其一是 PLC 可帶 I/O 點(diǎn)數(shù)。有的手冊(cè)或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點(diǎn)數(shù)或最大輸出點(diǎn)數(shù)，常意味著只插輸入模塊或只插輸出模塊的容量，即實(shí)際給出的是輸入輸出容量之和，有時(shí)也稱為掃描容量，需格外注意。其二是 PLC 通訊距離和速度。手冊(cè)上給出的覆蓋距離，有時(shí)叫最大距離，包括遠(yuǎn)程 I/O 板在內(nèi)達(dá)到的距離。但遠(yuǎn)程 I/O 板的 I/O 反應(yīng)速度大大下降，一般為 波特率。 對(duì)所需內(nèi)存容量的估計(jì)：用戶程序所需內(nèi)存與下列因素有關(guān)。 。 入輸出點(diǎn)數(shù)的估計(jì)。 。 。 程序中的各條指令最后都是以機(jī)器語(yǔ)言的形式存放在內(nèi)存中?？刂葡到y(tǒng)中輸入輸出點(diǎn)數(shù)和存放該系統(tǒng)用戶機(jī)器語(yǔ)言與所占用的內(nèi)存數(shù)字之比稱為內(nèi)存利用率 。 內(nèi)存利用率與編程水平有關(guān)。內(nèi)存利用率的提高會(huì)使同樣程序減少內(nèi)存容量，從而降低內(nèi)存投資、縮短周期時(shí)間、從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。 從上面內(nèi)容的綜合可以選擇出合適的機(jī)型。 當(dāng)然，最后還要校驗(yàn)一下所用電源的容量。在校驗(yàn)電源容量時(shí)，要注意 PLC系統(tǒng)所需電流一定要在電源限定電流之內(nèi)。如果滿足不了這個(gè)條件，解 決的辦法只能有三個(gè)。其一是更換電源。其二是調(diào)整 I/0 模塊。其三是更換 PLC 系統(tǒng)。 15 在機(jī)型選定之后就要確定接口設(shè)備。 PLC 的接口設(shè)備的選擇如何，對(duì)控制系統(tǒng)的功能至關(guān)重要。 (2) 選擇接口設(shè)備 目前 PLC 的產(chǎn)品很多，在選擇機(jī)型和接口設(shè)備時(shí)要注意選擇質(zhì)量好，控制可靠的產(chǎn)品。這里所說(shuō)的接口設(shè)備包含兩類。一類是 PLC 自身的 I/O 模塊、功能模塊，一類是和接口模塊相連的外部設(shè)備。對(duì)于 PLC 自身的模塊的選擇主要注意兩個(gè)問(wèn)題。 一是和 PLC 能否很好塊對(duì)接。這一點(diǎn)請(qǐng)注意模塊的型 號(hào)、規(guī)格要配套。最好類型、型號(hào)一致。這樣才能使對(duì) 接的方便、可靠、 穩(wěn)定。 二是這些模塊能和外部設(shè)備對(duì)接。這就考慮到模塊和外部設(shè)備要匹配，要性能匹配、速度匹配、電平匹配。不僅要注意它們穩(wěn)態(tài)特性，也要注意它們的動(dòng)態(tài)特性。 在系統(tǒng)的硬件選定之后，主要的問(wèn)題是程序設(shè)計(jì)。為了能夠便于程序設(shè)計(jì)，便于日常維護(hù)，合理地分配輸入 /輸出點(diǎn)、恰當(dāng)?shù)貙?duì)輸入 /輸出點(diǎn)進(jìn)行命名、完整地編制輸入輸出變量表是必要的。 (3) 分配輸入輸出點(diǎn) 機(jī)型選好之后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需慎重考慮輸入輸出定義問(wèn)題。所謂輸入輸出定義是指整體輸入輸出點(diǎn)的分布和每個(gè)輸入輸出點(diǎn)的名稱定義，它們會(huì)給程序編制、系統(tǒng)調(diào)試和文本打印等帶來(lái)很多方便。 可編程控制器 1969 年， 在美國(guó)出現(xiàn)第一臺(tái)可編程序邏輯控制器（ Programmable Logic Controller－ PLC）以來(lái)，經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種最重要、高可靠性、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路、微型機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型、小型、中型、大型、超大 型等各種規(guī)格的 PLC 系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多過(guò)程控制領(lǐng)域。可編程序控制器已和數(shù)控技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人并列為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱。 初期的 PLC 只是用于邏輯控制場(chǎng)合，代替繼電器控制系統(tǒng)。隨著微電子技術(shù) 16 的發(fā)展， PLC 以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已進(jìn)入過(guò)程控制和位置控制等場(chǎng)合的控制領(lǐng)域。目前，可編程序控制器既保留了原來(lái)可編程序邏輯控制器的所有優(yōu)點(diǎn)，又吸收和發(fā)展了其他控制裝置的優(yōu)點(diǎn)，包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、過(guò)程儀表控制系統(tǒng)、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等。在許多場(chǎng)合，可編程序 控制器可以構(gòu)成各種綜合控制系統(tǒng)，列如構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、圖形工作站等等。 可編程控制器的特點(diǎn) （ 1） 可靠性高。 可 靠性是用戶選用的首位依據(jù)，因此，每個(gè) PLC 生產(chǎn)廠都將可靠性作為第一指標(biāo)而加以研制，以單片機(jī)為核心，在硬件和軟件上采取大量的抗干擾措施，使 PLC 的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到 30 萬(wàn)小時(shí)以上，使用壽命更長(zhǎng)。 （ 2） 控制功能強(qiáng)。 PLC 具有邏輯判斷 、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位、記憶、四則運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等功能， 可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過(guò)程控制等。 （ 3） 編程 方便，易于使用。 PLC 采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較直觀，易懂易編，深受電氣技術(shù)人員和電工的歡迎，容易推廣應(yīng)用。 PLC 可取代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對(duì)老設(shè)備的技術(shù)改造。 （ 4）使用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)。 （ 5）具有各種接口，與外部設(shè)備連接非常方便。 （ 6）采用積木式結(jié)構(gòu)或模塊式結(jié)構(gòu)，具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性，擴(kuò)展靈活方便。 （ 7）維修方便。 PLC 上有 I/O 指示燈（ LED），哪個(gè) I/O 元件有故障，一目了然。 （ 8）可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求或運(yùn)行情況，隨時(shí)對(duì)程序進(jìn)行在線修改，不用更改硬接線，靈 活性大，適應(yīng)性強(qiáng)。 可編程控制器的工作原理 17 圖 7 PLC 是一種微機(jī)控制系統(tǒng)，其工作原理也與微機(jī)相同，但在應(yīng)用時(shí)，可不必用計(jì)算機(jī)的概念去做深入的了解，只需將它看成是由普通的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器等組成的裝置， 從而把 PLC 等效成輸入、輸出和內(nèi)部控制電路 。 西門子 S7200PLC 功能介紹 S7200 系列 PLC 是 SIEMENS 公司新推出的一種小型 PLC。它以緊湊的結(jié)構(gòu)、良好的擴(kuò)展性、強(qiáng)大的指令功能、低廉的價(jià)格，已經(jīng)成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。 S7200 PLC 包含了一個(gè)單獨(dú)的 S7200 CPU 和各種可選擇的擴(kuò)展模塊，可以十分方便地組成不同規(guī)模的控制器。其控制規(guī)?？梢詮膸c(diǎn)上到幾百點(diǎn)。 S7200 PLC 可以方便地組成 PLCPLC 網(wǎng)絡(luò)和微機(jī) PLC 網(wǎng)絡(luò)，從而完成規(guī)模更大的工程。 S7200的編程軟件 STEP7Micro/WIN32可以方便地在 Windows環(huán)境下對(duì) PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控，使得 PLC 的編程更加方便、快捷?？梢哉f(shuō)， S7200 可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。 S7200 有四種 CPU，其性能差異很大。這些性能直接影響到 PLC 的控制規(guī)模和 PLC 系統(tǒng)的配置。 S7200 的技術(shù)指標(biāo) 目前 S7200 系列 PLC 主要有 CPU22 CPU22 CPU224 和 CPU226 四種。檔次最低的是 CPU221，其數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)有 6 點(diǎn)，數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)有 4 點(diǎn)，是控制規(guī)模最小的PLC。檔次最高的應(yīng)屬 CPU226，CPU226 集成了 24 點(diǎn)輸入／ 16點(diǎn)輸出，共有 40 個(gè)數(shù)字量 I/O?？蛇B接７個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 248 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O。 S7200 系列 PLC 四種 CPU 的外部結(jié)構(gòu)大體相同，見圖 7。狀態(tài)指示燈 LED 顯示 CPU 所處的工作狀態(tài)指示。 18 存儲(chǔ)卡 接口可以插 入存儲(chǔ)卡。通訊接口可以連接 RS485 總線的通訊電纜。 頂部端子蓋下邊為輸出端子和 PLC 供電電源端子。輸出端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由頂部端子蓋下方一排指示燈顯示， ON 狀態(tài)對(duì)應(yīng)的指示燈亮。底部端子蓋下邊為輸入端子和傳感器電源端子。 輸入端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示， ON 狀態(tài)對(duì)應(yīng)的指示燈亮。 前蓋下面有運(yùn)行、停止開關(guān)和接口摸塊插座。將開關(guān)撥向停止位置時(shí)，可編程序控制器處于停止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)可以對(duì)其編寫程序。將開關(guān)撥向運(yùn)行位置時(shí)，可編程序控制器處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)不能對(duì)其編寫程序。將開關(guān)撥向監(jiān)控狀 態(tài)，可以運(yùn)行程序，同時(shí)還可以監(jiān)視程序運(yùn)行的狀態(tài)。接口插座用于連接擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)I/O 擴(kuò)展 。 CPU224 的技術(shù)指標(biāo) CPU224 本機(jī)集成了 14 點(diǎn)輸入／ 10 點(diǎn)輸出，共有 24 個(gè)數(shù)字量 I/O。它可連接 7 擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 168 點(diǎn)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。 CPU224有 13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間， 6個(gè)獨(dú)立的 30KHｚ高速計(jì)數(shù)器， 2路獨(dú)立的 20KHｚ高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 CPU224 配有 1 個(gè) RS485 通訊／編程口，具有 PPI 通訊、 MPI 通訊和自由方式通訊能力，是具有較強(qiáng)控制能力的 小型控制器。 (1)CPU224 的技術(shù)指標(biāo) 外形尺寸： *80*62mm 存儲(chǔ)器： 程序存儲(chǔ)器 4096 字 用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2560 字 存儲(chǔ)器類型 EEPROM 存儲(chǔ)卡 EEPROM 數(shù)據(jù)后備（超級(jí)電容） 190 小時(shí) 編程語(yǔ)言 LAD， FBD 和 STL 程序組織 一個(gè)組織塊（可以包含子程序和中斷程序） 系統(tǒng) I/O： 本機(jī) I/O 14 入／ 10 出 擴(kuò)展模塊數(shù)量 7 個(gè)模塊 19 數(shù)字量 I/O 映像區(qū) 256（ 128 入／ 128 出） 數(shù)字量 I/O 物理區(qū) 168（ 94／ 74） 模擬量 I/O 映像區(qū) 32 入／ 32 出 模擬量 I/O 物理區(qū) 35（ 28／ 7）或 14 出 附加功能：