【文章內(nèi)容簡介】 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，首要的是選定機型。 A. 根據(jù)系統(tǒng)類型選擇機型 從選機型的角度看，控制系統(tǒng)可以分成單體控制小系統(tǒng)、慢過程大系統(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)一般使用一臺可編程序控制器就能 完成控制要求，控制對象常常是一臺設備或多臺設備中的一個功能。如對原有系統(tǒng)的改造、完善或改進原有設備的某方面功能等等。這種系統(tǒng)對可編程序控制器間的通信問題要求不高，甚至沒有要求。但有時功能要求全面，容量要求變化大，有些還要與原設備系統(tǒng)的其它機器連接。對這類系統(tǒng)的機型選擇要注意三種情況。 一是設備集中，設備的功率較小，如機床。這時需選用局部式結(jié)構，低電壓高密度輸入輸出模板。 二是設備分散，設備的功率較大，如料場設備。這時需選用離散式結(jié)構，高電壓低密度輸入輸出模板。 三是有專門要求的設備，如飛剪。這時輸入輸出容量 不是關鍵參數(shù)，更重要的是控制速度功能，選用高速計數(shù)功能模板。 慢過程大系統(tǒng)：對運行速度要求不高但設備間有連鎖關系，設備距離遠，控制動作多，如大型料場、高爐、碼頭、大型車站信號控制；也有的設備本身對運 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)機組和供油系統(tǒng)、供風系統(tǒng)等。對這一類型對象，一般不選用大型機，因為它編程、調(diào)試都不方便，一旦發(fā)生故障，影響面也大。一般都采用多臺中小機型和低速網(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，它的價格是隨輸入輸出板數(shù)和智能模板數(shù)的 多少決定的。同一種機型輸入輸出點數(shù)少，則價格便宜，反之則貴。所以一般使用網(wǎng)絡相連后就不必要選大型機。這樣選用每一臺中小型可編程序控制器控制一臺單體設備，功能簡化，程序好編，調(diào)試容易，運行中一旦發(fā)生故障影響面小，且容易查找。例如東北建筑設計院和東北大學為鞍山市小型砌塊廠和鞍鋼礦碴廠設計的砌塊自動生產(chǎn)線就是采取這種結(jié)構進行控制的。其中成型機、升板機、降板機、排塊機、碼垛機、大車、小車每個部分都是采用了一臺小型 PLC 控制。在這個系統(tǒng)中每個生產(chǎn)設備都由一臺可編程序控制器完成控制任務，然后用網(wǎng)絡把整個系統(tǒng)管理起來。這 種結(jié)構，所用控制器的臺數(shù)雖然多些，但程序編寫省時，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)領域應用的不斷擴大，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，它已逐步進入了設備控制級，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、運行速度快、計算功能強的一臺大型可編程序控制器也難以滿足控制要求。如用多臺可編程序控制器，則有互相間信息交換與系統(tǒng)響應要求快的矛盾。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)一般價格都很貴，適用于有大量信息交換的系統(tǒng)。 對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可編程序控制器的輸入端口硬件互聯(lián)，通過輸出輸入直接傳送信息，這樣傳送速度快而且可靠。當然傳送的信息不能太多，否則輸入輸出點占用太多。 B. 根據(jù)控制對象選擇機型： 對控制對象要求進行估計，對確定機型十分重要。根據(jù)控制對象要求的輸入/輸出點數(shù)的多少，可以估計出 PLC 的規(guī)模。根據(jù)控制對象的特殊要求，可以估計出 PLC 的性能。根據(jù)控制對象的操作規(guī) 則可以估計出控制程序所占內(nèi)存的容 14 量。有了這些初步估計，會使得機型選擇的可行性更大了。為了對控制對象進行粗估，首先要了解下列問題。 對輸入 /輸出點數(shù)的估計：為了正確地估計輸入 /輸出點數(shù)，需要了解下面問題 ： ，按參數(shù)等級分類統(tǒng)計。 ，按輸出功率要求及其它參數(shù)分類統(tǒng)計。 /輸入，按點數(shù)進行粗估。 對 PLC 性能要求的估計：為了正確地估計 PLC 性能要求，需要了解下面問題 : ，如高速計數(shù)器等。 ？ 應速度有何要求。 在此基礎上選擇控制器時尚需注意兩個問題。其一是 PLC 可帶 I/O 點數(shù)。有的手冊或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點數(shù)或最大輸出點數(shù)，常意味著只插輸入模塊或只插輸出模塊的容量，即實際給出的是輸入輸出容量之和，有時也稱為掃描容量，需格外注意。其二是 PLC 通訊距離和速度。手冊上給出的覆蓋距離，有時叫最大距離，包括遠程 I/O 板在內(nèi)達到的距離。但遠程 I/O 板的 I/O 反應速度大大下降，一般為 波特率。 對所需內(nèi)存容量的估計：用戶程序所需內(nèi)存與下列因素有關。 。 入輸出點數(shù)的估計。 。 。 程序中的各條指令最后都是以機器語言的形式存放在內(nèi)存中?？刂葡到y(tǒng)中輸入輸出點數(shù)和存放該系統(tǒng)用戶機器語言與所占用的內(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。內(nèi)存利用率的提高會使同樣程序減少內(nèi)存容量，從而降低內(nèi)存投資、縮短周期時間、從而提高系統(tǒng)的響應時間。 從上面內(nèi)容的綜合可以選擇出合適的機型。 當然，最后還要校驗一下所用電源的容量。在校驗電源容量時，要注意 PLC系統(tǒng)所需電流一定要在電源限定電流之內(nèi)。如果滿足不了這個條件，解 決的辦法只能有三個。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 在機型選定之后就要確定接口設備。 PLC 的接口設備的選擇如何，對控制系統(tǒng)的功能至關重要。 (2) 選擇接口設備 目前 PLC 的產(chǎn)品很多，在選擇機型和接口設備時要注意選擇質(zhì)量好，控制可靠的產(chǎn)品。這里所說的接口設備包含兩類。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備。對于 PLC 自身的模塊的選擇主要注意兩個問題。 一是和 PLC 能否很好塊對接。這一點請注意模塊的型 號、規(guī)格要配套。最好類型、型號一致。這樣才能使對 接的方便、可靠、 穩(wěn)定。 二是這些模塊能和外部設備對接。這就考慮到模塊和外部設備要匹配，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，也要注意它們的動態(tài)特性。 在系統(tǒng)的硬件選定之后，主要的問題是程序設計。為了能夠便于程序設計，便于日常維護，合理地分配輸入 /輸出點、恰當?shù)貙斎?/輸出點進行命名、完整地編制輸入輸出變量表是必要的。 (3) 分配輸入輸出點 機型選好之后，系統(tǒng)設計人員需慎重考慮輸入輸出定義問題。所謂輸入輸出定義是指整體輸入輸出點的分布和每個輸入輸出點的名稱定義，它們會給程序編制、系統(tǒng)調(diào)試和文本打印等帶來很多方便。 可編程控制器 1969 年， 在美國出現(xiàn)第一臺可編程序邏輯控制器（ Programmable Logic Controller－ PLC）以來，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種最重要、高可靠性、應用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。它應用大規(guī)模集成電路、微型機技術和通信技術的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點和微型、小型、中型、大型、超大 型等各種規(guī)格的 PLC 系列產(chǎn)品，應用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機之間的許多過程控制領域?？删幊绦蚩刂破饕押蛿?shù)控技術及工業(yè)機器人并列為工業(yè)自動化的三大支柱。 初期的 PLC 只是用于邏輯控制場合，代替繼電器控制系統(tǒng)。隨著微電子技術 16 的發(fā)展， PLC 以微處理器為核心，適用于開關量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已進入過程控制和位置控制等場合的控制領域。目前，可編程序控制器既保留了原來可編程序邏輯控制器的所有優(yōu)點，又吸收和發(fā)展了其他控制裝置的優(yōu)點，包括計算機控制系統(tǒng)、過程儀表控制系統(tǒng)、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等。在許多場合，可編程序 控制器可以構成各種綜合控制系統(tǒng)，列如構成邏輯控制系統(tǒng)、過程控制系統(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 （ 1） 可靠性高。 可 靠性是用戶選用的首位依據(jù)，因此，每個 PLC 生產(chǎn)廠都將可靠性作為第一指標而加以研制，以單片機為核心，在硬件和軟件上采取大量的抗干擾措施，使 PLC 的平均無故障時間達到 30 萬小時以上，使用壽命更長。 （ 2） 控制功能強。 PLC 具有邏輯判斷 、計數(shù)、定時、步進、跳轉(zhuǎn)、移位、記憶、四則運算和數(shù)據(jù)傳送等功能， 可以實現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過程控制等。 （ 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，深受電氣技術人員和電工的歡迎，容易推廣應用。 PLC 可取代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對老設備的技術改造。 （ 4）使用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強。 （ 5）具有各種接口，與外部設備連接非常方便。 （ 6）采用積木式結(jié)構或模塊式結(jié)構，具有較大的靈活性和可擴展性，擴展靈活方便。 （ 7）維修方便。 PLC 上有 I/O 指示燈（ LED），哪個 I/O 元件有故障，一目了然。 （ 8）可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求或運行情況，隨時對程序進行在線修改，不用更改硬接線，靈 活性大，適應性強。 可編程控制器的工作原理 17 圖 7 PLC 是一種微機控制系統(tǒng)，其工作原理也與微機相同，但在應用時，可不必用計算機的概念去做深入的了解，只需將它看成是由普通的繼電器、定時器、計數(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、良好的擴展性、強大的指令功能、低廉的價格，已經(jīng)成為當代各種小型控制工程的理想控制器。 S7200 PLC 包含了一個單獨的 S7200 CPU 和各種可選擇的擴展模塊，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上到幾百點。 S7200 PLC 可以方便地組成 PLCPLC 網(wǎng)絡和微機 PLC 網(wǎng)絡，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 PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控，使得 PLC 的編程更加方便、快捷?？梢哉f， S7200 可以完美地滿足各種小規(guī)模控制系統(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 的技術指標 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)字量輸入點數(shù)有 6 點，數(shù)字量輸出點數(shù)有 4 點，是控制規(guī)模最小的PLC。檔次最高的應屬 CPU226，CPU226 集成了 24 點輸入／ 16點輸出，共有 40 個數(shù)字量 I/O?？蛇B接７個擴展模塊，最大擴展至 248 點數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O。 S7200 系列 PLC 四種 CPU 的外部結(jié)構大體相同，見圖 7。狀態(tài)指示燈 LED 顯示 CPU 所處的工作狀態(tài)指示。 18 存儲卡 接口可以插 入存儲卡。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)對應的指示燈亮。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)對應的指示燈亮。 前蓋下面有運行、停止開關和接口摸塊插座。將開關撥向停止位置時，可編程序控制器處于停止狀態(tài)，此時可以對其編寫程序。將開關撥向運行位置時，可編程序控制器處于運行狀態(tài)，此時不能對其編寫程序。將開關撥向監(jiān)控狀 態(tài)，可以運行程序，同時還可以監(jiān)視程序運行的狀態(tài)。接口插座用于連接擴展模塊實現(xiàn)I/O 擴展 。 CPU224 的技術指標 CPU224 本機集成了 14 點輸入／ 10 點輸出，共有 24 個數(shù)字量 I/O。它可連接 7 擴展模塊，最大擴展至 168 點數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。 CPU224有 13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存貯空間， 6個獨立的 30KHｚ高速計數(shù)器， 2路獨立的 20KHｚ高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 CPU224 配有 1 個 RS485 通訊／編程口，具有 PPI 通訊、 MPI 通訊和自由方式通訊能力，是具有較強控制能力的 小型控制器。 (1)CPU224 的技術指標 外形尺寸： *80*62mm 存儲器： 程序存儲器 4096 字 用戶數(shù)據(jù)存儲器 2560 字 存儲器類型 EEPROM 存儲卡 EEPROM 數(shù)據(jù)后備（超級電容） 190 小時 編程語言 LAD， FBD 和 STL 程序組織 一個組織塊（可以包含子程序和中斷程序） 系統(tǒng) I/O： 本機 I/O 14 入／ 10 出 擴展模塊數(shù)量 7 個模塊 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：