【正文】 PLC通過I/0單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場相聯(lián)系，輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，加控制按鈕、操作開關(guān)和限位開關(guān)、光電管、繼電器觸點、行程開關(guān)、接近開關(guān)等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。根據(jù)需要，部分數(shù)據(jù)在停電時用后備電池維持其當前值，在停電時可以保持數(shù)據(jù)的存儲器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值，如定時器和計數(shù)器的當前值和設(shè)定值。元件映像寄存器用來存儲PLC的開關(guān)量輸入/輸出和定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部繼電器的ON/OFF狀態(tài)。這部分數(shù)據(jù)存儲在RAM中，以適應(yīng)隨機存取的要求。目前較先進的PLC(如歐姆龍公司的CPMIA型PLC)采用快閃存儲器作用戶程序存儲器，快閃存儲器可隨時讀寫，掉電時數(shù)據(jù)不會丟失，不需用后備電池保護。由于RAM掉電會丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶程序存儲器的PLC，都有后備電池(視電池)保護RAM，以免電源掉電時，丟失用戶程序。(2) 用戶程序存儲器:用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲器中。2. 存儲器根據(jù)存儲器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下3種:(1) 系統(tǒng)程序存儲器:和各種計算機一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲器就是用來存放這部分程序的。位片式結(jié)構(gòu)可以使用多個微處理器，將控制任務(wù)劃分為若千個可以并行處理的部分，幾個微處理器同時進行處理。它主要追求運算速度快，它以4位為一片。(3) 位片式微處理器，如AMD2900系列等。(2) 單片機 ，如8051等。2）現(xiàn)代PLC使用的CPU主要有以下幾種:(1) 通用微處理器，如808018 08812等。 PLC各部分的作用(CPU)1）CPU 在 P LC中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是PLC的運算、控制中心。CPU底板與擴展底板之間通過電纜連接，距離一般不超過10cm。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能1/0單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。另外還有獨立的1/0擴展單元與主機配合使用。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。該模塊的電源電壓為24VDC，電流消耗為350mA，到位置編碼器的最大輸入電流和輸入電壓分別為300mA和 5V或24V；非工作狀態(tài)允許環(huán)境溫度為40～70℃，而工作狀態(tài)則是0～55℃；輸入電壓的額定值為24VDC，信號“0”時為3～5V，信號“1”時為11～30V；輸入電流最小為6mA，最大為30mA；數(shù)字輸入端和輸出端點數(shù)均為4，并且沒有隔離[8]。它的額定電壓為24VDC，～，從背板總線的電流消耗最大為75mA，數(shù)字輸出端總電流約為400mA。同時它的測量采用的是積分原理。為此，在“后備方式”功能中，設(shè)定了可參數(shù)化的安全設(shè)定點或可參數(shù)化的安全調(diào)節(jié)變量。FM355C還具有2種控制算法，一種是自優(yōu)化溫度控制算法，另一種是PID算法。其控制器還具有五種不同的操作方式：手動、自動、安全方式、跟隨方式和后備方式。 FM355 C閉環(huán)控制模塊 型號：6ES7 3550VH100AE0該模塊是用于通用閉環(huán)控制任務(wù)的4通道閉環(huán)控制模塊，可用于溫度、壓力和流量控制，具有方便用戶的溫度控制器在線自優(yōu)化和實用的控制器結(jié)構(gòu)，其4個模擬輸出端（FM355C）或8個數(shù)字輸出端（FM355S）用于執(zhí)行元件。對于輸出模塊，當通過機械觸點接通24V電源時，數(shù)字量輸出模板SM322；DO16 x 24VDC/“1”信號。執(zhí)行器的負載阻抗為48～4KΩ，燈負載最大為5W。輸出模塊的額定負載電壓為24VDC，在通信與背板總線之間和每組通道之間有電隔離，從背板總線的輸出電流不得超過80mA，負載電壓的輸出電流不得超過120mA。其傳感器的輸入電壓額定值為24VDC；當它為信號“1”時，輸入電壓為13～30V；為信號“0”時，輸入電壓為3～5V。更換模塊時，可保持前連接的接線狀態(tài)，用于同樣類型的新模塊。數(shù)字I/O模塊通過插入式的前連接器進行接線。它的組裝也比較簡單，模塊安裝在喧囂標準導(dǎo)軌上，通過總線連接器與相鄰模塊相連接。數(shù)字I/O模塊可以利用可以任何方式組合的模塊使輸入/輸出點數(shù)與任務(wù)相匹配，還可以通過各種不同的數(shù)字執(zhí)行元件和傳感器使S7300與過程相連接。16路數(shù)字量輸入/輸出模塊 型號：6ES7 3340CE010AA0數(shù)字輸入/輸出模塊包括用于SIMATIC S7300的數(shù)字輸入和輸出。另外接口模塊是自組態(tài)的，無需進行地址分配，所以比較簡單。另外，IM365無需單獨的電源，因為嗯中的模塊有CPU供電。而且，模塊使用受到限制：嗯不與K總線連接。接線如下圖 接線圖 IM365接口模塊（含1個主機架接口和1個擴展機架接口） IM365用于一個中央機架和一個最多有八個模塊的擴展機架的配置中，它對于只有一個嗯來講是最經(jīng)濟的擴展方案，它的兩塊板之一插入CR，另一塊插入嗯。SIMATIC S7300可采用不同性能級別的多種CPU，其中CPU3152DP用于要求中到大規(guī)模程序和通過PROFIBUSDP進行分布式配置的設(shè)備。另外，CPU還有后備電池盒和存儲器插槽。為了線路保護，我們盡可能安裝一個小型斷路器（MCB）以保護PS7300電源模塊（10A）的電源進線電纜。相關(guān)選擇如下：PS307電源（10A）S7300需要24伏直流電源，而PS307負載電源模塊可將120/230伏交流電壓轉(zhuǎn)化為該單元的24伏直流工作電壓，這樣就可以使用線路電源來運行SIMATIC S7300和過程傳感器及執(zhí)行元件了。SIMATIC S7300可應(yīng)用于專用機床、紡織機械、包裝機械、通用機械工程應(yīng)用、控制系統(tǒng)、機床、樓宇自動化和電器制造工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。它的模塊化、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實現(xiàn)分布和易于用戶掌握等特點使得其成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的解決方案。為了避免更換模板時發(fā)生差錯，初次插入時前連接器是帶有代碼的，它的一部分編碼元件插入前連接器，另一部分留在模板上，隨后，它只能適配相同型號的模板。機架設(shè)計為壁掛式，可以安裝在框架內(nèi)，或安裝在機柜內(nèi)，所以安裝比較方便。最多可連接21個擴展單元。4 UR2機架 型號：6ES7 4001JA010AA0UR2機架（通用機架）用于裝配中央控制器和擴展單元，最多可容納9個模板，其中標準附言（電源模板）和冗余附言用于標準S7400系統(tǒng)，能以集中式配置擴展(最大為3m)，或以分布式配置擴展（最大為100m）。其中FB、FC和OB的塊的數(shù)量最大分別為25256和511。 CPU4122DP 型號：6ES7 4122XG000AB0CPU4122DP用于需要更多的擴展編程和高速指令處理的大型裝置,它內(nèi)置的PROFIBUSDP接口使它能作為主站直接連接到PROFIBUSDP現(xiàn)場總線。允許的運行溫度為0～60℃，非運行時溫度為40～70℃，工作海拔為30000m。它的D型插座連接器，在AUI和雙絞線接口之間自動切換，而且不需要風(fēng)扇和后備電池，所以接線非常方便。它可通過CP 4331的S7 400通訊能力實現(xiàn)與以下設(shè)備的通訊：編程器、計算機、HMI設(shè)備、其他SIMATIC S7系統(tǒng)和SIMATIC S5可編程序控制器。該模塊可在AUI和工業(yè)雙絞線接口之間實現(xiàn)自動切換，并且配置了可選軟件包的CP 4331通訊處理器用于工業(yè)以太網(wǎng)。 PS407的輸入電壓額定值為120/230VAC，允許范圍為85～132VAC/170～264VAC；電網(wǎng)頻率額定值為60/50HZ，容許范圍：47～63HZ；，浪涌電流最大為15額定輸入電流，輸出電流額定值在5VDC時為4A，；。傳感器和執(zhí)行器使用的負載電壓應(yīng)單獨提供。SIMATIC S7400性能優(yōu)越，環(huán)境適應(yīng)性很強，因此應(yīng)用范圍十分廣泛。一個系統(tǒng)可包括：電源模板（附言）、中央處理器(CPU)、數(shù)字兩輸入/輸出(DI/DO)和模擬量輸入/輸出(AI/AO)的信號模板、通訊處理器(CP)、功能模板(FM)。任何時候只要適當?shù)脑黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足用戶的要求。它具有多種級別（功能逐步升級）的CPU，種類齊全的通用功能的模板，使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計、堅固耐用、容易擴展和廣泛的通訊能力、容易實現(xiàn)的分布式結(jié)構(gòu)以及用戶友好的操作使SIMATIC S7400成為中、高檔性能控制領(lǐng)域中首選的理想解決方案。西門子公司的PLC產(chǎn)品有多種支持DP的產(chǎn)品可供選擇，其他非PLC同類產(chǎn)品也有相應(yīng)的DP通訊適配選件供使用。本系統(tǒng)的上位軟件組態(tài)王支持OPC，將其作為OPC服務(wù)器，而西門子的STEP7也支持OPC，將其作為客戶機，這樣組態(tài)王就通過OPC的方式經(jīng)以太網(wǎng)與S7400進行數(shù)據(jù)交換[13]。開發(fā)OPC的目的是建立基于Windows的OLE（對象鏈接和嵌入）技術(shù)，并創(chuàng)建一種開放式接口，它以標準化的接口在辦公室和生產(chǎn)部門之間傳送數(shù)據(jù)。 OPC圖示OPC（）是由OPC基金會定義的開放的接口標準。 SIEMENS工業(yè)以太網(wǎng)的硬件結(jié)構(gòu)西門子工業(yè)以太網(wǎng)的建立需要相應(yīng)的軟件支持，STEP7是西門子工業(yè)自動化控制系統(tǒng)軟件，該軟件為模塊化的軟件，在本體軟件的基礎(chǔ)上有很多可選軟件能和其實現(xiàn)無縫連接，本系統(tǒng)選用的是西門子的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)軟件Soft Net，該軟件和STEP7配合能組建西門子的工業(yè)以太網(wǎng)、DP網(wǎng)和ASI網(wǎng)，并能對PLC編程。 （8）同步的PRIFIBUS DP(DRIVE)保證在高速處理過程中高質(zhì)量的控制水平。 （6）全部的編程使用SIMATIC 平臺，降低培訓(xùn)費用。 （4）對于各種控制任務(wù)可以提供靈活多樣的高級的運動控制功能。 （2）在同一個S7應(yīng)用程序中同時完成PLC和運動控制的編程組態(tài)。 西門子PLC的特點可以這樣歸納一下西門子PLC的特點，真是基于下面的這些優(yōu)越性是我們選擇了它的重要原因。在保證控制功能和可靠性的基礎(chǔ)上，盡可能降低成本。在保證控制功能的基礎(chǔ)上，盡可能的將自檢、報警等功能納入設(shè)計方案。在設(shè)計中，盡可能選擇可靠的元件和產(chǎn)品，雖然初始投資可能多一點但是考慮到因為可靠性不好造成的生產(chǎn)和維修費用，還是值得的。在設(shè)計中應(yīng)考慮以下原則:。10M/100M自適應(yīng)以態(tài)網(wǎng)卡CP1612工業(yè)級,標識每臺PC的IP 地址,前三位域名相同,后面的自動分配。10M/100M自適應(yīng)以態(tài)網(wǎng)卡CP1612工業(yè)級，標識每臺PC的IP 地址,前三位域名相同,后面的自動分配。 組態(tài)王OPC的鏈接過程S7400、PC服務(wù)器通過IE的方式連接，數(shù)據(jù)交換格式為：S7 STATION,→通過TCP/IP協(xié)議→上位機用OPC服務(wù)器(CP1612)OPC是一種格式,是一種規(guī)范\標準,(1) STEP7軟件支持OPC功能, (2) 組態(tài)王軟件支持OPC功能。當硬件連接好后，主要是通過STEP7軟件中的管理器來組態(tài)各硬件之間的關(guān)系。程序編出來以后，接下來的工作就是利用組態(tài)軟件把控制圖組態(tài)到操作員站點，再連接寫入到PLC 當中去，這樣就可以把整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接到一起，組成相通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第二層為ProfibusDP現(xiàn)場總線網(wǎng)，各站點是通過DP地址來標識身份的，本系統(tǒng)的各站點地址分別為：主站CPU4122DP其DP地址為2，掛在DP總線上的各從站點分別：CPU3152DP其DP：3；遠程I/O ET200M其DP：4，變頻器其DP：5，DP/ASI網(wǎng)關(guān)其DP地址為：6，CP5613其DP：0，觸摸屏其DP：1。同時CPU4122DP是OPC客戶端。西門子工業(yè)以太網(wǎng)的建立需要相應(yīng)的軟件支持，STEP7是西門子工業(yè)自動化控制系統(tǒng)軟件，該軟件為模塊化的軟件，在本軟件的基礎(chǔ)上有很多可選軟件能和其實無縫連接，本系統(tǒng)選用的是西門子的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)軟件Soft Net,該軟件和STEP7配合能組建西門子的工業(yè)以太網(wǎng)、DP網(wǎng)等，并能對PLC編程，如圖（）所示；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最上一層為SIEMENS工業(yè)以太網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)上有兩臺計算機，分別為工程師站和操作員站，工程師站安裝有監(jiān)控軟件組態(tài)王，負責(zé)整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行；同時作為OPC服務(wù)器，負責(zé)與Profibus主站西門子S7400系列可編程CPU4122DP交換數(shù)據(jù)，使組態(tài)王的變量與PLC中的各個控制點關(guān)聯(lián)起來。為此，國際電工委員會IEC正著手起草實時以太網(wǎng)(Realtime Ethernet, RTE)標準，旨在推動以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的全面應(yīng)用。就目前而言，全面代替現(xiàn)場總線還存在一些問題，需要進一步深入研究基于工業(yè)以太網(wǎng)的全新控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，開發(fā)出基于工業(yè)以太網(wǎng)的系列產(chǎn)品?？偟膩碚f，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾個方面：工業(yè)以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線相結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的研究還只是近幾年才引起國內(nèi)外工控專家的關(guān)注。從目前國際、國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展來看，目前工業(yè)以太網(wǎng)在制造執(zhí)行層已得到廣泛應(yīng)用，并成為事實上的標準。 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及推廣，Ethernet技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，Ethernet傳輸速率的提高和Ethernet交換技術(shù)的發(fā)展，給解決Ethernet通信的非確定性問題帶來了希望，并使Ethernet全面應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域成為可能。A1PS407PTU晶閘管調(diào)功單元熱電偶K分度號LHUBAI1電爐熱電偶信號LINELOADAUTO0VNLNLFU1FU2電爐TCRL220V max:1000176。相位控制會使負載上的電壓波形則能在負載上產(chǎn)生較完美的正弦電壓波形，同時由于過零時通斷，防止了過大電流沖擊。本系統(tǒng)采用晶閘管調(diào)功方式。本系統(tǒng)采用西門子PLC來控制電路溫度，其中加熱爐為1000℃密閉爐，內(nèi)置熱電偶用于檢測溫度；加熱控制采用調(diào)功器，熱電偶