【正文】 使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。S7300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接 ASI總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（ MPI）集成在 CPU中，用于同時(shí)連接編程器、 PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他 SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 S7300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改； S7300 PLC設(shè)有操作方式選擇開(kāi)關(guān)，19 操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以拔出， 當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫(xiě)用戶程序。與 S7200 PLC比較， S7300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（ ~ ）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用 戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在 S7300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。 2． SIMATIC S7300 PLC S7300是模塊化小型 PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。 S7200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7系列 PLC產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7400）等。西門(mén)子（ SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括 LOGO， S7200， S7300， S7400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)， HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 德國(guó)西門(mén)子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛， 德國(guó)西門(mén)子公司 S7系列 PLC是可 編 程控制器市 場(chǎng) 上的領(lǐng)軍者，它具有豐富的指令系 統(tǒng) 。 存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及工作數(shù)據(jù)。 18 CPU主要由運(yùn)算器 、 控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn) 它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。 CPU的構(gòu)成 CPU是 PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC至少有一個(gè) CPU，它按 PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。固定式 PLC包括 CPU板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。 PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。在這時(shí)期， PLC在處理模擬量 的 能力、數(shù)字運(yùn)算 的 能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代 了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）對(duì) PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的 電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱 PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC），現(xiàn)在，仍常常將 PLC簡(jiǎn)稱 PC。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用可 編 程控制器 較 好地解 決 了 這 一 問(wèn)題 , 它 不僅減 少了系 統(tǒng) 的硬件接 線 , 提高了工作可靠性 , 而且在加 工工藝 改 變時(shí) , 只需修改程序 , 就可 適應(yīng) 新的加工要求 , 大大提高了工作效率。 執(zhí) 行機(jī)構(gòu)中的 電 磁離合器、制 動(dòng) 器需要采 用專用輸 出 驅(qū)動(dòng) 控制 電 路。 16 3MFU13MFU23MFU33MFU4KM3 KM4 KM5 KM6 KM7L2 L3L1KM1KM2 FU5FR2 FR3 FR4 FR5FR1送料電機(jī) 壓塊電機(jī) 剪切電機(jī) 小車電機(jī)變壓 圖 34 控制系 統(tǒng) 的 主電 路 圖 其中 ,1） 執(zhí) 行機(jī)構(gòu)都可采用光 電 、 開(kāi)關(guān) 量控制。 為 了防止 慣 性造成 連續(xù) 剪切需要控制制 動(dòng) 器剪切一次制 動(dòng) 一次。 2）刀具剪切控制 ,執(zhí) 行器件 為電 磁離合器和 電 磁制 動(dòng) 器。 FR1~FR5 都采用 熱 敏 電阻 作 為測(cè) 量 組 件的 熱繼電 器 ,FR FR3 的 設(shè) 定值取送料和剪切 電 機(jī)上限 溫 度的 95%,當(dāng) 到 達(dá)此溫 度 時(shí)進(jìn) 行 閃光報(bào) 警。 為了實(shí)現(xiàn)對(duì) 交流 電 機(jī)的控制，采用 圖 34 所示 主電 路 ,控制 對(duì) 象 為 4 臺(tái) 電 機(jī)和一 個(gè) 蜂 鳴 器。 4） 適應(yīng) 于高速大力矩工作 狀態(tài) 。 2）定子 繞組 散 熱 比 較 方便。 交流伺 服驅(qū)動(dòng)裝 置在 傳動(dòng)領(lǐng) 域 的發(fā) 展日新月異。 伺服 電機(jī)內(nèi) 部的 轉(zhuǎn) 子是永磁 鐵 ， 驅(qū)動(dòng) 器控制的 U/V/W 三相 電 形成 電 磁 場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁 場(chǎng)的作 用下 轉(zhuǎn)動(dòng) ，同 時(shí)電 機(jī)自 帶 的 編碼 器回 饋 信 號(hào)給驅(qū)動(dòng) 器， 驅(qū)動(dòng) 器根據(jù)回 饋 值與目 標(biāo) 值 進(jìn) 行比 較 ， 調(diào) 整 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn)動(dòng) 的角度。 再次正 轉(zhuǎn)啟動(dòng) —— 撳 5SB1，首先是 5KM2 失 電 ，其互 鎖 觸 點(diǎn) 恢 復(fù)閉 合，才是5KM1 得 電動(dòng) 作，其中一 個(gè) 觸 點(diǎn) 自 鎖 ，另一 個(gè) 觸 點(diǎn)則 用于互 鎖 ，即 斷開(kāi) 5KM2 的 線 圈回路。 圖 33 繼電 器 接觸器 電氣 控制原理 4） 電 器 組 件的工作情 況 正 轉(zhuǎn)啟動(dòng) —— 撳 5SB1， 5KM1 得 電動(dòng) 作，其中一 個(gè) 觸 點(diǎn) 自 鎖 ，另一 個(gè) 觸 點(diǎn)則 用于互 鎖 ，即 斷開(kāi) 5KM2 的 線 圈回路。 5KM2—— 反 轉(zhuǎn) 接觸器。 5SB 5SB2—— 正反 轉(zhuǎn)啟 /停按 鈕 。按 鈕聯(lián)機(jī)也是 6 根，但上 圖 的按 鈕 和接觸器 聯(lián) 機(jī) 較 集中， 從維 修的角度看要比下 圖 優(yōu)越。 2） 繼電 器 接觸器 電氣 控制原理： 繼電 器 接觸器 電氣 控制原理如 圖 33 所示。 13 1 2 3 4ABCD4321DCBA開(kāi)始輸出口初始化，關(guān)閉電機(jī)按下啟動(dòng)按鈕了嗎？電機(jī)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)到限了嗎？松開(kāi)啟動(dòng)按鈕了嗎？關(guān)閉電機(jī)Y關(guān)閉電機(jī)，延時(shí) 8 秒電機(jī)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)到限了嗎？松開(kāi)啟動(dòng)按鈕了嗎？關(guān)閉電機(jī)Y關(guān)閉電機(jī)，延時(shí) 8 秒NNNNYYYN 圖 32 電 機(jī)正反 轉(zhuǎn) 程序流程 框圖 電 機(jī)正反 轉(zhuǎn) 控制 PLC 設(shè)計(jì)討論 ： 1） 電力 拖 動(dòng) 是指 對(duì)電動(dòng) 機(jī)的控制，采用 繼電 器 接觸器控制，都有自己的基本控制 電 路。 剪切刀 剪 切刀 有兩 種 運(yùn)動(dòng) ，下行 切斷板 料，然后上升復(fù)位， 帶動(dòng) 剪切刀機(jī)構(gòu)的 電動(dòng)機(jī)也 應(yīng) 具有正反 轉(zhuǎn) ，用熔 斷 器和 熱繼電 器作短路、超 載 保 護(hù) 。 全自動(dòng)剪板機(jī)控制系統(tǒng) 機(jī)械部分 電氣部分 送料機(jī)構(gòu) 壓料機(jī)構(gòu) 卸料機(jī)構(gòu) 小車機(jī)構(gòu) PLC 電 機(jī) 電 路 工作電路 工作電源 軟件部分 12 圖 31 電 機(jī)正反 轉(zhuǎn)主電 路 所 謂聯(lián)鎖 控制是指，凡是生 產(chǎn)在線 某些 環(huán)節(jié) 或一臺(tái) 設(shè)備 的某些部件 之間 具有相互制 約 或相互配合的控制均 稱為聯(lián)鎖 控制， 聯(lián)鎖 控制包括：自 鎖 控制、互 鎖 控制、正常工作與 點(diǎn)動(dòng) 的 聯(lián)鎖 控制、 實(shí)現(xiàn) 按 順 序工作 時(shí) 的控制。使待剪板料自 動(dòng) 快速 穩(wěn) 定 地輸 送到剪切位置。 總 體 設(shè)計(jì) 方案 11 3M 為實(shí)現(xiàn) 自 動(dòng) 化必 須 根據(jù)板材自 動(dòng) 精確 剪切加工的工作特 點(diǎn) 及 動(dòng) 作要 求進(jìn) 行 設(shè)計(jì) ,因此本方案采用了可 編 程控制器 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 自 動(dòng) 剪板機(jī)的控制， 設(shè)計(jì) 思想如 圖 3所示。 對(duì) 于一 個(gè) 自 動(dòng) 化工程 (特 別 是中 大規(guī) ?？刂葡?統(tǒng) )來(lái)講 ， 選擇 網(wǎng) 絡(luò) 非常重要的。多 數(shù)PLC 具有 RS232 接口 ，還 有一些 內(nèi) 置有支持各自通信 協(xié)議 的接口。因此，網(wǎng) 絡(luò) 在自 動(dòng) 化系 統(tǒng) 集成工程中的重要性越 來(lái) 越 顯著 ，甚至有人提出 網(wǎng) 絡(luò) 就是控制器 的 觀點(diǎn)說(shuō) 法。 輸 入 輸 出 設(shè)備 ，用于永久性地存 儲(chǔ) 用 戶數(shù) 據(jù)，如 EPROM、 EEPROM 寫(xiě) 入器、 條形 碼閱讀器 ， 輸 入模 擬 量的 電 位器，打印機(jī)等。小 編 程器 PLC 一般有手持型 編 程器，目前一般由 計(jì) 算機(jī)（ 運(yùn) 行 編 程 軟 件）充 當(dāng)編 程器。 大多 數(shù) 模 塊 式 PLC 使用 底板或機(jī)架，其作用是： 電氣 上， 實(shí)現(xiàn) 各模 塊間 的 聯(lián)系，使 CPU 能 訪問(wèn) 底板上的所有模 塊， 機(jī)械上， 實(shí)現(xiàn) 各模 塊間 的 連 接，使各模 塊構(gòu)成一 個(gè) 整體。同 時(shí) ，有 的還為輸 入 電路提供 24V 的工作 電 源。 按 I/O 點(diǎn)數(shù) 確定模 塊規(guī) 格及 數(shù) 量， I/O 模 塊 可多可少，但其最大 數(shù) 受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受到最大的底板或機(jī)架槽 數(shù)限 制。 模 擬 量：按信 號(hào)類 型分，有 電 流型（ 420mA,020mA）、 電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 開(kāi)關(guān) 量是指，只有 開(kāi)和關(guān) （或 1 和 0）兩 種 狀態(tài) 的信 號(hào) ，模 擬 量是指， 連續(xù)變化的量。 輸 入模 塊將電 信 號(hào)變換成數(shù) 字信 號(hào)進(jìn) 入 PLC 系 統(tǒng) ， 輸 出模 塊 相反。 PLC 與 電氣 回路的接口，是通 過(guò)輸 入 輸 出部分（ I/O）完成的。寄存器 參 與 運(yùn) 算，并存 儲(chǔ)運(yùn) 算的中 間結(jié) 果，它也是在控制器指 揮 下工作。但工作 節(jié) 奏由震 蕩 信 號(hào)控 制。 我們 在此不必要 詳細(xì) 分析 CPU 的 內(nèi) 部 電 路，但 對(duì) 各部分的工作機(jī)制 還 是 應(yīng)有足 夠 的理解。如 選用高 速 CPU，提高 掃 描速度，采用快速 響應(yīng)模塊 、高速 記數(shù) 模 塊 以及不同的中 斷處 理等措施 減少 滯 后 時(shí)間 。PLC的 掃 描 時(shí)間 取 決 于 I/O掃 描速度和用 戶 程序的 長(zhǎng) 短，以及程序使用的指令 類 型。 由于 PLC 采用 掃 描工作 過(guò) 程，所以在程序的 執(zhí) 行 階 段即使 發(fā) 生了 變 化， 輸 入狀態(tài) 映象寄存器的 內(nèi) 容也不 會(huì)變 化，要等到下一 個(gè) 周期的 輸 入采 樣階 段才能改 變。循 環(huán)掃 描的工作方式是 PLC 的一大特 點(diǎn) ，也可以 說(shuō) PLC 是串行工作的， 這 和 傳統(tǒng)的繼電 器控制系 統(tǒng) 并行工作有 質(zhì) 的 區(qū)別 。 在程 序執(zhí) 行 時(shí) ， 輸 入映象寄存器與外界隔離，即使輸 入信 號(hào)發(fā) 生 變 化，其映象寄存器的 內(nèi) 容也不 會(huì)發(fā) 生 變 化，只有在下一次 掃 描周期的 輸入處理階 段才能被 讀 入信息。在此 階 段， 順 序 輸 入所有端子的通 斷狀態(tài) ，并 將讀 入的信息存入 內(nèi) 存所 對(duì)應(yīng) 的映象寄存器。在 PLC 處于 運(yùn) 行 狀態(tài)時(shí) ， 從內(nèi) 部 處 理、通信操作、到程序 輸 入、程 序執(zhí) 行、程序 輸 出，一直循 環(huán)掃 描工作。 同信操作服 務(wù)階 段， PLC 與一些智能模 塊 通信， 響應(yīng) 程序器 鍵入 的命令，更 新編 程器的 顯 示 內(nèi) 容。全 過(guò)程掃 描一次所需的 時(shí)間稱為掃 描周期。 PLC 的 掃 描 過(guò) 程如 圖 2。以下 對(duì) PLC 的發(fā) 展、基本 結(jié) 構(gòu)、配置 、應(yīng) 用等基本知 識(shí) 做一 簡(jiǎn) 介。 PLC 簡(jiǎn) 介 在此 對(duì) PLC 進(jìn) 行 簡(jiǎn)單 介 紹 ，在自 動(dòng) 化控制 領(lǐng) 域， PLC 是一種重要的控制 設(shè)備 。它是一種 將計(jì) 算機(jī)技 術(shù) 、自 動(dòng) 控制技 術(shù) 和通信技 術(shù)結(jié)合在一起的新型 工業(yè) 自 動(dòng) 控制 設(shè)備 ,不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān) 量信 號(hào) 的 邏輯控 制 ,還 能 實(shí)現(xiàn) 與上位 計(jì) 算機(jī)等智能 設(shè)備之間 的通信。 2 總 體 設(shè)計(jì) 方案 傳統(tǒng) 的控制方法是采用 繼電 器 接觸器控制，但控制系 統(tǒng)較 復(fù) 雜 ,大量的接 線使系 統(tǒng) 可靠 性降低 ,也 間 接地降低了 設(shè)備 的工作效率。 6 卸下后 , 再起 動(dòng) 小 車 左行 , 重新返回剪板機(jī)下 , 開(kāi)始下 一 車 的工作循 環(huán) 。此 時(shí) ,SQ4 閉 合 , 直到把板料剪 斷 , 板料落入小 車。 當(dāng)壓塊 到位 , 板料 壓緊時(shí) , 壓塊 下限 開(kāi)關(guān) SQ3閉 合。 當(dāng) 板料碰到行 程開(kāi)關(guān) SQ1 時(shí) , 送料停止同 時(shí) 制 動(dòng) 器松 開(kāi) 、 電 磁離 合器結(jié)合 ， 主電動(dòng) 機(jī)通 過(guò)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)工作。小 車運(yùn) 行到位 , 限位 開(kāi)關(guān) SQ5 閉 合 ,小 車 停 車。 剪板機(jī) 工作原理 當(dāng) 系 統(tǒng)啟動(dòng)時(shí) ,輸 入板料加工尺寸、加工 數(shù) 量等 參數(shù) ，按下自 動(dòng)開(kāi)關(guān)， 系 統(tǒng)