【正文】 體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 21 內存的總字數(shù)（ 16 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。 3. 控制功能的選擇 該選擇 包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 (1) 運算功能 簡單可編程邏輯控制器的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通可編程邏輯控制器的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型可編程邏輯控制器中還有模擬量的 PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在可編程邏輯控制器中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業(yè)網進行數(shù)據(jù)通信的功能。設計選型時應從 實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉換和 PID 運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。 (2) 控制功能 控制功能包括 PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據(jù)控制要求確定?？删幊踢壿嬁刂破髦饕糜陧樞蜻壿嬁刂疲虼?，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高可編程邏輯控制器的處理速度和節(jié)省存 儲器容量。例如采用 PID 控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、 ASC 碼轉換單元等。 (3) 通信功能 大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網（ TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合 ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網絡。 可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應包括串行和并行通信接口、 RIO 通信口、常用 DCS 接口等；大中型可編程邏輯控制器通信總線（含接口設備和電纜）應 1： 1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。 可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于 1Mbps，通信負荷不大于 60%?？删幊踢壿嬁刂破飨到y(tǒng)的通信網絡主要形式有下列幾種形式： A. PC 為主站，多臺同型號可編程邏輯控制器為從站，組成簡易可編程邏輯控制器網絡； B. 1 臺可編程邏輯控制器為主站，其他同型號可編程邏輯控制器為從站，構成主從式可編程邏輯控制器網絡； C. 可編程邏輯控制器網絡通過特定網絡接口連接到大型 DCS 中作為 DCS 的子網； D. 專用可編程邏輯控制器網絡（各廠商的專用可編程邏輯控制器通信網絡）。 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 22 為減輕 CPU 通信任務，根據(jù)網絡組成的實際 需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、）通信處理器。 (4) 編程功能 離線編程方式：可編程邏輯控制器和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時， CPU 只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調試不方便。在線編程方式： CPU和編程器有各自的 CPU，主機 CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到 的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調試和操作方便，在大中型可編程邏輯控制器中常采用。 五種標準化編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結構文本（ ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（ IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如 C， Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 (5) 診斷功能 可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過 軟件對 PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對可編程邏輯控制器的 CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 可編程邏輯控制器的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。 (6) 處理速度 可編程邏輯控制器采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則可編程邏輯控制器將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。 處理速度與用戶程序的長度、 CPU 處理速度、軟件質量等有關。目前，可編程邏輯控制器接點的響應快、速度 高，每條二進制指令執(zhí)行時間約 ～ ，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于 ；大中型可編程邏輯控制器的掃描時間不大于 。 可編程邏輯控制器按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU字長分為 1 位、 4 位、 8 位、 16位、 32位、 64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。 整體型可編程邏輯控制器的 I/O點數(shù)固定，因此 用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型可編程邏輯控制器提供多種 I/O卡件或插卡，因此用戶可較合天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 23 理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 西門子 S7200 系列 PLC S7200 系列是一種可編程序邏輯控制器（ Micro PLC），它能夠控制各種設備以滿足自動化控制需求。 S7200 的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復雜數(shù)學運算以及與其他智能模塊通訊等指令內容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以及達到控制目的，緊湊的結構、靈活的配置和強大的 指令集使 S7200成為各種控制應用的理想解決方案。 圖 S7200示意圖 S7200 schemes 1. S7200 允許您在程序中立即讀寫 I/O。 在 S7200 的指令集中提供了立即讀寫物理 I/O 點的指令。盡管通常情況下我們使用映像寄存器作為源地址和目的地址來訪問 I/O，但這些立即 I/O 指令卻允許我們直接訪問真正的輸入、輸出點。 2. 當使用立即指令訪問一個輸入點時，相應的過程映像輸入寄存器不會發(fā)生改變 。而當您使用立即指令訪問一個輸出點時，相應的過程映像輸出寄存器會 被同步刷新。 通常認為在執(zhí)行應用程序時，用過程映像寄存器會比使用直接訪問輸入、輸出具有優(yōu)越性。之所以這樣有以下三個原因： (1) 所有輸入點的采樣是在掃描周期的一開始同步進行的。在整個掃描周期的程序執(zhí)行過程中輸入值被凍結。而輸出點按照映像寄存器中的值刷新是在程序執(zhí)行完成之后。這樣會使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。 (2) 訪問映像寄存器的速度比直接訪問 I/O點要快，有利于程序快速運行。 (3) I/O 點是位實體，只能按位或者字節(jié)來訪問，而您可以按位、字節(jié)、字或者雙字的形式來訪問映像寄存器。通過這種方式，映像寄存器將為您提供額外的靈活性。 3. S7200 允許在程序掃描周期中使用中斷。 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 24 如果您使用了中斷，與中斷事件相關的中斷程序作為程序的一部分被保存。中斷程序并不作為正常掃描周期的一部分來執(zhí)行，而是當中斷事件發(fā)生時才執(zhí)行 (可能在掃描周期的任意點 )。 在中斷優(yōu)先級相同的情況下， S7200 遵循先來先服務的原則來執(zhí)行中斷程序。 4. S7200 允許您為運行模式編輯和執(zhí)行狀態(tài)分配處理時間 。 您可以設定一個掃描周期的百分比用來處理運行模式編輯或執(zhí)行狀態(tài)相關的通訊請求。 (運行模式編輯和執(zhí)行狀態(tài)是 STEP 7Micro/WIN 提供的備選功能，能使您更 輕松地調試程序。 ) 在您增加用于通訊請求處理時間百分比的同時，掃描時間也會隨之增加，從而會導致控制過程運行速度變慢。 在默認設置下，用于處理運行模式編輯和執(zhí)行狀態(tài)通訊請求的時間百分比為 10%。這個默認設置為在對控制過程影響最小的前提下處理編譯和狀態(tài)操作，提供了一個合理的時間。您可以在 5%到 50%之間調節(jié)這個值。 5. S7200 允許您設置停止模式下的數(shù)字量輸出狀態(tài) 。 S7200 的輸出表允許您選擇 STOP 模式下的輸出狀態(tài)，是將已知值傳送到數(shù)字量輸出點，還是使輸出保持 STOP 模式之前的狀態(tài)。輸出表是系統(tǒng) 塊的一部分，它被下載并儲存在 S7200 中。 6. S7200 允許您設置模擬量輸出值。 模擬量輸出表可以用來設置模擬量輸出點，指明在從運行模式進入停止模式后，是將已知值傳送至模擬量輸出點，還是使輸出保持停止模式之前的狀態(tài)。模擬量輸出表是下載并儲存在 S7200 中的系統(tǒng)塊的一部分。 允許您定義掉電保護存儲區(qū) 。 如果您希望在掉電后仍然保持存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)，您可以定義最多六個掉電保護區(qū)的地址范圍?？梢詫⑾铝写鎯^(qū)中的地址范圍定義為具有保持性： V、 M、 C和 T。對于定時器，只有保持型定時器 (TONR)可以設為掉電保護的。在缺省情況下， M 存儲器的前 14 個字節(jié)是非保持的。 只能保留定時器和計數(shù)器的當前值：定時器和計數(shù)器位不具有保持性。 8. S7200 允許對數(shù)字量輸入進行過濾 。 S7200 允許您為某些或者全部本機數(shù)字量輸入點選擇輸入濾波器，并為濾波器定義延遲時間 (從 到 可選 )。這一延遲時間有助于濾除輸入雜波，從而減小了輸入狀態(tài)發(fā)生意外改變的可能。 輸入濾波器是系統(tǒng)塊的一部分，它被下載并存儲在 CPU 中。濾波器延遲時間的缺省值為 ms。如圖 423 所示，一組輸入點共用一 個延遲時間。 9. S7200 允許您對模擬量輸入加濾波器 。 S7200 允許您對每一路模擬量輸入選擇軟件濾波器。濾波值是多個模擬量輸入采樣值的平均值。濾波器參數(shù) (采樣次數(shù)和死區(qū) )對于允許濾波的所有模擬量輸入是相同的。 天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 25 濾波器具有快速響應的特點，可以反映信號的快速變化。當輸入與平均值的差超過設定的變化時，濾波器對最近的模擬量輸入值產生一個階躍函數(shù)。這個差稱為死區(qū)，并用模擬量輸入的數(shù)字信號設定。缺省組態(tài)將對所有的模擬量輸入進行濾波，但 CPU224XP上的 AIW0 和 AIW2 除外。 10. S7200 允 許您捕捉窄脈沖 。 S7200 為每個本機數(shù)字量輸入提供脈沖捕獲功能。脈沖捕獲功能允許 PLC 捕捉到持續(xù)時間很短的高電平脈沖或者低電平脈沖。而在掃描周期的開始，這些脈沖不是總能被CPU 讀到。當一個輸入設置了脈沖捕獲功能時，輸入端的狀態(tài)變化被鎖存并一直保持到下一個掃描循環(huán)刷新。這就確保了一個持續(xù)時間很短的脈沖能被捕捉到，并一直保持到S7200 讀取輸入點。 可以分別啟用每一個本機數(shù)字量輸入點的脈沖捕獲功能。 11. S7200 的用戶控制 LED。 S7200 提供了一個可以發(fā)紅光 (系統(tǒng)故障 LED)或黃光 (診斷 LED)的 LED(SF/DIAG)。診斷 LED 可在用戶程序控制下點亮，或在某些條件下自動點亮 。當強行施加 I/O 點或數(shù)據(jù)值時或當模塊出現(xiàn) I/O 錯誤時。設置診斷 LED 自動點亮 . 12. S7200 保留一份關于主要 CPU 事件的歷史歸檔 。 S7200 會保留一份關于主要 CPU 事件的歷史歸檔，該歸檔帶有時間標記，所歸檔的內容包括：何時上電、 CPU 何時進入運行模式，以及何時出現(xiàn)致命錯誤。在設置了實時時鐘之后，歸檔條目就會帶有正確的時間和日期。 要查看事件歷史歸檔，可點擊 PLC 信息菜單命令并選擇“事件歷史”。 允許您增大可用用戶程序存儲器 。 在 S7200 的 CPU22 CPU 224XP 和 CPU226 上，您可以禁用運行模式編輯功能，從而增大可用用戶程序存儲器的容量。關于各型 CPU 的程序存儲器容量。 14. S7200 提供口令保護功能 。 S7200 的所有型號都提供口令保護功能，用以限制對特殊功能的訪問。 口令授權對功能和存儲器進行訪問：沒有口令時， S7200 提供不受限的訪問。設置了口令保護，根據(jù)安裝口令時的設置， CPU 禁止所有的受限操作。 如表所示， S7200 CPU 提供了限制 CPU 訪問功能的四個等級。每個等級允許特定的無需口令的訪問功能。對于四個訪問級別，輸入正確的口令提供對下述功能的訪問。S7200 的缺省設置為等級 1 (沒有限制 )。 在網絡中輸入口令不會對 CPU 的口令保護有所危害。 由于級別 1 允許所有未受限 CPU 訪問，因此，可通過將口令級 3或 2改為 1級，啟用或禁止口令。 15. S7200 提供模擬電位計 。 模擬電位計位于模塊前蓋下面。您可以調節(jié)這些電位計來增加或者減小存于特殊存儲器中的值 (SMB)。這些只讀值在程序中可用作很多功能，如更新定時器或計數(shù)器的當前天津理工大學中環(huán)信息學院 2021屆本科畢業(yè)設計說明書 26 值，輸入或修 改預設值、限定值等。使用