【正文】 第 1章第 93頁 EXIT 圖 17 西門子 S7200系列 CPU224 I/O接線圖 第 1章第 94頁 EXIT 思 ?考 ?與 ?習(xí) ?題 1 PLC有哪些主要特點(diǎn)？ 2 比較說明 PLC系統(tǒng)與繼電接觸器控制系統(tǒng)的差異。 第 1章第 89頁 EXIT 圖 15 晶體管輸出模塊 第 1章第 90頁 EXIT 3．晶閘管 (可控硅 )輸出模塊 晶閘管輸出模塊用以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，隔離采用光電可控硅，放大采用雙向可控硅，響應(yīng)時(shí)間有兩種情況：可控硅由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通的延遲時(shí)間小于 1 ms，由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷延遲時(shí)間小于 10 ms，使用時(shí)應(yīng)注意。不同的輸出模塊由于采用了不同的隔離和放大措施，響應(yīng)時(shí)間上有所差異，應(yīng)根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)選用，使用不當(dāng)會(huì)造成輸出模塊的損壞。 第 1章第 81頁 EXIT 圖 11 使用內(nèi)部電源的直流輸入電路 第 1章第 82頁 EXIT 2．使用外部電源的直流輸入電路 圖 512為使用外部電源的直流輸入模塊的電路，對比圖511，只是外部開關(guān)工作電源不同。 第 1章第 80頁 EXIT 開關(guān)量輸入模塊電路結(jié)構(gòu) 不同類型的 PLC開關(guān)量輸入模塊電路工作原理基本相同，都是由外部輸入開關(guān)和輸入工作電源串聯(lián)后通過輸入端子與PLC連接。 (2) 分組式模塊的各 I/O點(diǎn)分為若干組，每組 I/O點(diǎn)有一個(gè)公共端，共用一個(gè)電源，各組之間是分隔開的，可分別使用不同的電源。 開關(guān)量 I/O模塊的點(diǎn)數(shù)一般是 2的 n次方，如 1 36 128點(diǎn)，用戶還可以通過擴(kuò)展模塊靈活配置系統(tǒng) I/O點(diǎn)數(shù)。因?yàn)檩敵鎏幚硎窃诔绦驁?zhí)行結(jié)束后集中處理，只有最后一次賦值是有效的。 掃描周期是指完成整個(gè)掃描過程所需要的時(shí)間，通常 PLC的掃描周期為幾毫秒到幾十毫秒。例如，輸出映像寄存器為“ 1” 狀態(tài)，信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，輸出通道接通，外部負(fù)載 (如繼電器、燈泡等 )通電，反之?dāng)嚯姟? 第 1章第 72頁 EXIT (4) 程序執(zhí)行階段： CPU從用戶程序的第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行 (從上到下、從左到右原則 )，直至“結(jié)束”指令，若用戶程序未寫入“結(jié)束”指令，將執(zhí)行到用戶存儲(chǔ)區(qū)的最后一個(gè)字節(jié)。 第 1章第 71頁 EXIT (3) 輸入處理階段： PLC把所有外部輸入電路的通 /斷狀態(tài)讀入并保存在輸入映像寄存器中。當(dāng) PLC工作在 STOP狀態(tài)下，掃描過程只包括內(nèi)部處理和通信處理兩個(gè)階段；當(dāng) PLC工作在RUN狀態(tài)下，掃描過程還包括輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理 （輸出刷新） 階段（輸出刷新），共五個(gè)階段。通過上面的分析，該程序中的 X0、X Y0的邏輯狀態(tài)分別對應(yīng)于物理開關(guān) SB SB2和物理繼電器 KA的通斷狀態(tài)。如圖 54(b)中，若按鈕 SB1接通，則 X0邏輯值為 1，對應(yīng)的輸入映像寄存器內(nèi)容為“ 1”；若按鈕 SB2接通，則 X1邏輯值為 1，對應(yīng)的輸入映像寄存器內(nèi)容為“ 1”；若輸出映像寄存器內(nèi)容為“ 1”，則對應(yīng)的繼電器線圈接通。 第 1章第 64頁 EXIT 圖 4 繼電器接觸系統(tǒng)與 PLC系統(tǒng)接線比較 第 1章第 65頁 EXIT 該控制線路用 PLC實(shí)現(xiàn)，如圖 54(b)所示，按鈕 SBSB2分別對應(yīng)于 PLC內(nèi)部編程元件 X0、 X1，繼電器 KA對應(yīng)于 PLC內(nèi)部編程元件 Y0。此類結(jié)構(gòu)硬件組態(tài)靈活，可以根據(jù)用戶需求配置，選擇余地大，也有利于故障維修工作。 1) 整體式可編程序控制器 整體式 PLC是將 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O部件及電源等單元封裝在一個(gè)箱體內(nèi)，形成一個(gè)可獨(dú)立工作的整體，其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，價(jià)格低。圖形編程器使用直觀、方便，但成本較高，隨著移動(dòng) PC或筆記本電腦的普及，圖形編程器逐漸為計(jì)算機(jī)開發(fā)系統(tǒng)所替代。簡易編程器由鍵盤、 LED顯示器或液晶顯示器組成，只能輸入和編輯指令表程序，不支持梯形圖語言編程。 第 1章第 57頁 EXIT 8) 編程平臺 編程器的作用是完成用戶程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)控系統(tǒng)程序的運(yùn)行，既可以離線編程，也可以在線聯(lián)機(jī)調(diào)試。 需要說明的是，輸出端子上接的負(fù)載所需的工作電源必須由用戶提供。如西門子 S7300系列的 FM355為 4通道閉環(huán)控制模塊，其在 CPU停機(jī)或故障后仍能執(zhí)行控制任務(wù)。主要類型有： (1) 高速計(jì)數(shù)模塊：不受 CPU的掃描時(shí)間限制，獨(dú)立工作，能夠?qū)资?kHz甚至上 MHz頻率的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，如西門子 S7300系列的 FM350最高計(jì)數(shù)頻率為 500 kHz。 第 1章第 52頁 EXIT 4) 網(wǎng)絡(luò)通信模塊 網(wǎng)絡(luò)通信模塊用于實(shí)現(xiàn) PLC與 PLC、其他智能設(shè)備和上位機(jī)之間的通信，可以構(gòu)成三級控制網(wǎng)絡(luò)。用戶程序存儲(chǔ)器類型通常是 RAM或 EEPROM，前者需要后備電池或電容進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)。 第 1章第 48頁 EXIT 圖 1 可編程序控制器系統(tǒng)的基本組成 第 1章第 49頁 EXIT 1) 中央處理單元 CPU CPU是 PLC的核心， CPU的主要任務(wù)是接受現(xiàn)場輸入信號、執(zhí)行用戶程序、刷新系統(tǒng)輸出、完成自診斷操作和通信處理操作。 5) 分布控制系統(tǒng) PLC的三級通信網(wǎng)絡(luò)可以將 PLC與智能模塊、智能儀器、遠(yuǎn)程 I/O之間、多臺 PLC之間、 PLC與上位機(jī)之間緊密聯(lián)系在一起，構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，將集散系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)引入 PLC控制系統(tǒng)中。 3) 閉環(huán)過程控制 目前， PLC都具有模擬量輸入 /輸出功能及 PID控制功能，可以對 溫度、壓力、流量等模擬量 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 第 1章第 43頁 EXIT 表 5 4 傳統(tǒng) PLC 與 現(xiàn)代 PLC 的主要區(qū)別 傳統(tǒng) PLC 現(xiàn)代 PLC CPU 單 CPU 多 CPU 存儲(chǔ)器 容量小 容量大，可靈活配置 I/O 開關(guān)量為主 各種類型開關(guān)量、模擬量 運(yùn)算速度 幾十 毫秒到 幾百 毫秒 毫秒級甚至更快 硬件 總線形式 低速系統(tǒng)總線 高速系統(tǒng)總線 軟件模型 經(jīng)典掃描方式 符合 IE C61131 3 軟件模型 編程語言 梯形圖 ( LD ) 、指令表 ( IL ) 、功能塊圖 ( FBD ) 文本類語言： IL 、 ST 圖形類語言： LD 、 FBD 、 SFC 軟件 操作系統(tǒng) 時(shí)間驅(qū)動(dòng)的掃描方式 時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)的掃描方式，可按程序功能設(shè)置掃描周期 第 1章第 44頁 EXIT PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱，已在工業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，并逐漸延伸到其他行業(yè)。 IEC 611313的出現(xiàn)是傳統(tǒng)PLC和現(xiàn)代 PLC的分水嶺。同時(shí)，這種軟件的開發(fā)方式也為PLC的程序在不同機(jī)型之間的移植提供了可能，推動(dòng)了不同生產(chǎn)廠商、不同品牌 PLC的技術(shù)融合。我國根據(jù) IEC標(biāo)準(zhǔn)制定的中華人民共和國可編程序控制器 (Programmable Controller)的國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號為GB/，于 1995 年底發(fā)布，從 1996 年 10 月 1 日起開始實(shí)施。 第 1章第 39頁 EXIT 在 IEC 611313標(biāo)準(zhǔn)中定義了 5種 PLC編程語言： ① 指令表 IL(Instruction list)； ② 結(jié)構(gòu)文本 ST(Structured text)； ③ 順序功能圖 SFC(Sequential function chart)； ④ 功能塊圖 FBD(Function block diagram)； ⑤ 梯形圖 LD(Ladder diagram)。 綜上所述， PLC具有如此優(yōu)越的特性，使它不僅在工業(yè)上得到迅速普及，也廣泛應(yīng)用到家庭、建筑、電力、交通、商業(yè)等許多領(lǐng)域。 調(diào)試過程通常經(jīng)過離線調(diào)試和在線聯(lián)調(diào)兩個(gè)步驟，設(shè)計(jì)初期可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，借助 PLC的輸入 /輸出信號指示或觀察示波器波形等手段來檢驗(yàn)程序執(zhí)行情況。 第 1章第 32頁 EXIT (4) 設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小。 PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，而且還具有數(shù)據(jù)處理、模擬量控制、運(yùn)動(dòng)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，既能控制簡單設(shè)備，也可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能，并能進(jìn)一步通過聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分布式控制。 第 1章第 30頁 EXIT (2) 編程容易，簡單易學(xué)。 第 1章第 29頁 EXIT 其次， PLC采用軟邏輯控制方式，用大量的軟繼電器取代傳統(tǒng)繼電接觸器控制中的硬繼電器，電路及連線都得到大量的簡化，故障率降低。 PLC的平均無故障時(shí)間在 10～50萬小時(shí)，有些甚至更高，這一指標(biāo)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了大多數(shù)設(shè)備的使用壽命。從物理關(guān)系上看，聯(lián)網(wǎng)包括 PLC與 PLC之間， PLC與遠(yuǎn)程 I/O之間、 PLC與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。這也是分級控制思想在 PLC應(yīng)用中的體現(xiàn)。該標(biāo)準(zhǔn)由總則、設(shè)備性能和測試、編程語言、用戶手冊、通信、模糊控制的編程、可編程序控制器的應(yīng)用和實(shí)施指導(dǎo)等八部分和兩個(gè)技術(shù)報(bào)告組成，其中， IEC611313是 PLC編程語言標(biāo)準(zhǔn)。 第 1章第 22頁 EXIT 2．微型化、多功能化趨勢 微型化、多功能化可以使控制系統(tǒng)體積減小、成本下降、結(jié)構(gòu)趨于模塊化，配置靈活，易于改造。 第 1章第 19頁 EXIT 表 5 1 典型 PLC PLC 品牌 型 號 主 要 特 點(diǎn) S7 200 系列 小型，最大 256 點(diǎn) S7 300 系列 中型，最大 2048 點(diǎn) 德國的西門子 (SIEM E NS) S7 400 系列 大型，最大 32K 點(diǎn) Micro L ogix 系列 微型控制器，最大 250 點(diǎn) Control Log i x 系列 集成順序、過程、運(yùn)動(dòng)控制等高級功能 PLC5 系列 模塊式，最大 3072 點(diǎn) 美國的 A B(Allen amp。 在分級控制的思想下，二者有機(jī)地結(jié)合起來，工控機(jī)通常作為上位機(jī)從事監(jiān)控、管理、調(diào)度工作， PLC則作為下位機(jī)執(zhí)行具體的生產(chǎn)控制工作。而 PLC則是針對工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)的，突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，易學(xué)易用，抗干擾能力強(qiáng)。 PLC增強(qiáng)了數(shù)據(jù)運(yùn)算、 PID調(diào)節(jié)功能、組網(wǎng)能力，支持組態(tài)功能，可以按照集中管理、分散控制的思想構(gòu)成分級控制，實(shí)現(xiàn)集散系統(tǒng)的功能； DCS也加強(qiáng)了順序控制功能，支持梯形圖語言編程。 除了以上幾個(gè)方面以外， PLC系統(tǒng)在靈活性、故障率和設(shè)備使用壽命等方面也較繼電接觸器系統(tǒng)更好，不過價(jià)格較后者初期投入更高。 PLC系統(tǒng)可以采用先進(jìn)的順序控制設(shè)計(jì)法，在解決復(fù)雜控制系統(tǒng)問題時(shí)，方法很多。 (5) 定時(shí)與計(jì)數(shù)功能不同。繼電接觸器控制系統(tǒng)以順序控制為主，而 PL