【文章內(nèi)容簡介】 PLC硬件結(jié)構(gòu)組成框圖 PLC 的工作原理 PLC 在程序運行方式、輸入輸出操作、特殊功能模塊等方面做了特別的考慮。 1. PLC 的 3個工作階段 當(dāng) PLC 投入運行后，其工作過程一般分為輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段三個階段完成。上述 3 個階段即為一個周期。在整個運行期間PLC 的 CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述 3 個階段。 (1)輸入采樣階段 PLC。在 輸入采樣階段，先掃描所以輸入端子并將各輸入端子狀態(tài)存入對應(yīng)的輸入元件映像寄存器。此時，輸入元件映像寄存器被刷新，接著進入用戶程序執(zhí)行階段。在用戶程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入元件映像寄存器與外界隔離，無論輸入端子信號如何變化，輸入元件映像積存器始終保持不變，直到下個掃描周期的輸入采樣階段才將輸入端子的新內(nèi)容重新寫入。 (2)用戶程序執(zhí)行階段。根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描規(guī)則， PLC 以先左后右，先上后下的步序逐句掃描。當(dāng)指令中涉及輸入 /輸出時， PLC 從輸入映像寄存器中讀入上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄 存器讀入對應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進行相應(yīng)的運算，運算結(jié)果在存入元件映像寄存器中。對元件映像來說，每一個元件的狀態(tài)會隨程序的執(zhí)行過程而變化。 編程器 輸出電路 輸 入 電 路 中央處理器 （ CPU） 系統(tǒng)程序存儲器 用戶程序存儲器 電源 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 (3)輸出刷新階段。在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有繼電器的狀態(tài)在（通 /斷）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出驅(qū)動外部負載。對于小型 PLC， I/O 點數(shù)較少，用戶程序較短，用集中采樣集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強了系統(tǒng)的可靠性。 2. PLC 對輸入 /輸出的處理規(guī)則 PLC 對輸入 /輸出的處理規(guī)則如下：輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點在上有個刷新期間的通 /斷狀。 PLC300模塊及其介紹 圖 21 PLC模塊結(jié)構(gòu)圖 1 電源模塊 PS 307 標(biāo)準(zhǔn)電源模塊 PS307（ 2A）、 PS307（ 5A）、 PS307（ 10A) PS 305 戶外型電源模塊 ，采用直流供電，輸出為 24V直流。 2 CPU 模塊 緊湊型 CPU（ 6種）、標(biāo)準(zhǔn)型 CPU（ 5種）、革新型 CPU（ 5 種）、戶外型 CPU（ 3種）、 故障安全型 CPU（ 3種）、特種型 CPU（ 2種） 緊湊型 CPU CPU 312C：帶有集成的數(shù)字量輸入和輸出，并具有與過程相關(guān)的功能，比較適用于具有較高要求的小型應(yīng)用。 CPU 運行時需要微存儲卡（ MMC）。 CPU 313C：帶有集成的數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，并具有與過程相關(guān)的功能，能夠滿足對處理能力和響應(yīng)時間要求較高的場合。 CPU 運行時需要微存儲青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 12 卡（ MMC）。 CPU 313C2PtP：帶有集成的數(shù)字量輸入和輸出及一個 RS422/485 串口，并具有與過程相關(guān)的功能，能夠滿足處理量大、響應(yīng)時間高的場合。 CPU 運行時需要微存儲卡（ MMC）。 CPU 313C2DP：帶有集成的數(shù)字量輸入和輸出，以及 PROFIBUS DP 主 /從接口，并具有與過程相關(guān)的功能，可以完成具有特殊功能的任務(wù)，可以連接標(biāo)準(zhǔn)I/O 設(shè)備。 CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 314C2PtP：帶有集成的數(shù)字量和模擬量 I/O 及一個 RS422/485 串口，并具有與過程相關(guān)的功能，能夠滿足對處理能力和響應(yīng)時間要求較高的場合。 CPU運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 314C2DP：帶有集成的數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，以及 PROFIBUS DP主 /從接口，并具有與過程相關(guān)的功能，可以完成具有特殊功 能的任務(wù)，可以連接單獨的 I/O 設(shè)備。 CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 標(biāo)準(zhǔn)型 CPU CPU 313：具有擴展程序存儲區(qū)的低成本的 CPU，比較適用于需要高速處理的小型設(shè)備。 CPU 314：可以進行高速處理以及中等規(guī)模的 I/O 配置，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：具有中到大容量程序存儲器，比較適用于大規(guī)模的 I/O 配置。 CPU 3152DP：具有中到大容量程序存儲器和 PROFIBUS DP 主 /接口，比較適用于大規(guī)模的 I/O 配置或建立分布式 I/O 系統(tǒng)。 CPU 3162DP：具有大容量程序存儲器和 PROFIBUS DP 主 /從接，可進行大規(guī)模的 I/O 配置，比較適用于具有分布式或集中式 I/O 配置的工廠應(yīng)用。 革新型 CPU CPU 312（新型）：是一款全集成自動化（ TIA）的 CPU，比較適用于對處理速度中等要求的小規(guī)模應(yīng)用。 CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 314（新型）：對二進制和浮點數(shù)運算具有較高的處理性能，比較適用于對程序量中等要求的應(yīng)用。 CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 3152DP（新型）：具有中、大規(guī)模的程序存儲容量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果需要可以使用 SIMATIC 功能工具；對二進制和浮點數(shù)運算具有較高的處理性能；具有 PROFIBUS DP 主 /從接口?？捎糜诖笠?guī)模的 I/O配置或建立分布式 I/O 結(jié)構(gòu)。CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 3172DP：具有大容量程序存儲器，可用于要求很高的應(yīng)用；能夠滿足系列化機床、特殊機床以及車間應(yīng)用的多任務(wù)自動化系統(tǒng)；與集中式 I/O和分布青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 式 I/O 一起，可用作生產(chǎn)線上的中央控制器；對二進制和浮點數(shù)運算具有較高的處理能力；具有 PROFIBUS DP 主 /從接口，可用于大規(guī)模的 I/O 配置，可用于建立分布式 I/O 結(jié)構(gòu)；可選用 SIMATIC 工程工具，能夠在基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)。 CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 3182DP：具有大容量程序存儲器和 PROFIBUS DP 主 /從接口，可進行大規(guī)模的 I/O 配置，比較適用于分布式 I/O 結(jié)構(gòu)。 戶外型 CPU CPU 312 IFM：具有緊湊式結(jié)構(gòu)的戶外型產(chǎn)品。內(nèi)部帶有集成的數(shù)字量 I/O，具有特殊功能和特殊功能的特殊輸入。比較適用于惡劣環(huán)境下的小系統(tǒng)。 CPU 314 IFM：具有緊湊式結(jié)構(gòu)的戶外型產(chǎn)品。內(nèi)部帶有集成的數(shù)字量 I/O，并具有擴展的特殊功能，具有特殊功能和特 殊功能的特殊輸入。比較適用于惡劣環(huán)境下且對響應(yīng)時間和特殊功能有較高要求的系統(tǒng)。 CPU 314（戶外型）：具有高速處理時間和中等規(guī)模 I/O 配置的 CPU。比較適用于惡劣環(huán)境下，要求中等規(guī)模的程序量和中等規(guī)模的指令執(zhí)行時間的系統(tǒng)。 故障安全型 CPU CPU 315F：基于 SIMATIC CPU S7300C，集成有 PROFIBUS DP 主 /從接口，可以組態(tài)為一個故障安全型系統(tǒng)，滿足安全運行的需要。使用帶有 PROFIBUS 協(xié)議的 PROFIBUS DP 可實現(xiàn)與安全相關(guān)的通訊；利用 ET200M 和 ET200S 可以與 故障安全的數(shù)字量模塊連接；可以在自動化系統(tǒng)中運行與安全無關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)模塊。 CPU運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 315F2DP：基于 SIMATIC CPU 3152DP，集成有一個 MPI接口、一個 DP/MPI接口，可以組態(tài)為一個故障安全型自動化系統(tǒng)，滿足安全運行的需要。使用帶有PROFIsafe 協(xié)議的 PROFIBUS DP 可實現(xiàn)與安全無關(guān)的通訊；可以與故障安全型ET200S PROFIsafe I/O 模塊進行分布式連接；可以與故障安全型 ET200M I/O 模塊進行集中式和分布式連接；標(biāo)準(zhǔn)模塊的集中式和分 布式使用，可滿足與故障安全無關(guān)的應(yīng)用。 CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 CPU 317 F2DP：具有大容量程序存儲器、一個 PROFIBUS DP 主 /從接口、一個DP主 /從 MPI 接口，兩個接口可用于集成故障安全模塊，可以組態(tài)為一個故障安全型自動化系統(tǒng)，可滿足安全運行的需要?？梢耘c故障安全型 ET200M I/O 模塊進行集中式和分布式連接；與故障安全型 ET200S PROFIsafe I/O 模塊可進行分布式連接；標(biāo)準(zhǔn)模塊的集中式和分布式使用，可滿足與故障安全無關(guān)的應(yīng)用。 CPU運行時需要微存儲卡 MMC。 特種型 CPU CPU 317T2DP：除具有 CPU 3172DP 的全部功能外，增加了智能技術(shù) /運動青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 控制功能，能夠滿足系列化機床、特殊機床以及車間應(yīng)用的多任務(wù)自動化系統(tǒng)，特別適用于同步運動序列（如與虛擬 /實際主設(shè)備的耦合、減速器同步、凸輪盤或印刷點修正等）；增加了本機 I/O，可實現(xiàn)快速技術(shù)功能（如凸輪切換、參考點探測等）；增加了 PROFBUS DP（ DRIVE）接口，可用來實現(xiàn)驅(qū)動部件的等時連接。與集中式 I/O和分布式 I/O一起，可用作生產(chǎn)線上的中央控制器；在 PROFIBUS DP上，可實現(xiàn)基于組件的自動化分布 式智能系統(tǒng)。 CPU 3172 PN/DP：具有大容量程序存儲器，可用于要求很高的應(yīng)用；能夠在 PROFI 上實現(xiàn)基于組件的自動化分布式智能系統(tǒng)；借助 PROFI 代理，可用于基于部件的自動化（ CBA）中的 PROFIBUS DP 智能設(shè)備；借助集成的 PROFI I/O 控制器，可用在 PROFI 上運行分布式 I/O；能夠滿足系列化機床、特殊機床以及車間應(yīng)用的多任務(wù)自動化系統(tǒng)；與集中式 I/O 和分布式 I/O 一起，可用作生產(chǎn)線上的中央控制器；可用于大規(guī)模的 I/O 配置、建立分布式 I/O結(jié)構(gòu)；對二進制 和浮點數(shù)運算具有較高的處理能力；組合了 MPI/PROFIBUS DP 主 /從接口；可選用 SIMATIC 工程工具。 CPU 運行時需要微存儲卡 MMC。 3 接口模塊 雙機架接口模塊 IM365 IM365 發(fā)送模塊 IM365 接收模塊 多機架接口模塊 IM360:用于發(fā)送數(shù)據(jù) IM361:用于接收數(shù)據(jù) 4 信號模塊 SM321 數(shù)字量輸入模塊 (DI) SM322 數(shù)字量輸出模塊 (DO) SM323 數(shù)字量輸入 /輸出模塊 (DI/DO) SM331 模擬量輸入模塊 (AI) SM332 模擬量輸出模塊 (AO) 數(shù)字量輸入模 塊 SM321 有直流輸入型和交流輸入型 數(shù)字量輸入模塊 SM321 有直流輸入型和交流輸入型 SM334 模擬量輸入 /輸出模塊 (AI/AO) 數(shù)字量輸出模塊 SM322，可用于驅(qū)動電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈等。按照工作原理分為：晶體管輸出型、可控硅輸出型、繼電器輸出型。 5 特殊功能模塊（ FM） FM 3501, FM 3502計數(shù)器模板 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 15 FM 351 用于快速 /慢速驅(qū)動的定位模板 FM 353 用于步進電機的定位模板 FM 354 用于侍服電機的定位模板 FM 3572 定位和連續(xù)通道控制模板 SM 338 超聲波位置探測模板 SM 338 SSI 位置探測模板 FM 352 電子凸輪控制器 FM 3525 高速布爾運算處理器 FM 355 PID 模板 FM 3552 溫度 PID 控制模板 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 16 3 WinCC 的介紹 HMI 的定義 連接 可編程序控制器 （ PLC）、 變頻器 、 直流調(diào)速器 、 儀表 等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如 觸摸屏 、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)字設(shè)備 ,由硬件和軟件兩部分組成。 HMI簡介 在 80 年代末期，由于個人計算機的普及， PC機開始走上工業(yè)監(jiān)控的歷史舞臺，與此同時開始出現(xiàn)基于 PC 總線的各種數(shù)據(jù) I/O 板卡，加上軟件工業(yè)的迅速發(fā)展，開始有人研究和開發(fā)通用的 PC 監(jiān)控軟件 — 組態(tài)軟件。世界上第一個把組態(tài)軟件做為商品進行開發(fā)、銷售的專業(yè)軟件公司是美國的 Wonderware 公司，它于 80 年代末率先推出第一個商品化監(jiān)控組態(tài)軟件 Intouch。此后組態(tài)軟件得到了迅猛的發(fā)展。目前世界上的組態(tài)軟件有幾十種之多，國際上較知名的監(jiān)控組態(tài)軟件有： Fix， Intouch， Wincc， LabView， Citech 等。 基本功能： 設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、 曲線 等 數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出 生產(chǎn)配方存儲，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄 簡單的邏輯和數(shù)值運算 可連接多種工業(yè)控制設(shè)備組網(wǎng) 選型指標(biāo)： 顯示屏尺寸及色彩，分辨率 HMI 的處理器速度性能 輸入方式： 觸摸屏 或薄膜鍵盤 畫面存貯容量， 注意廠商標(biāo)注的容量單位是