【正文】 選型 9 輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～ 20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型， 通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程 I/O機(jī)架等 。 存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階 段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量 。 存儲器的選擇 由于計算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC 的存儲器容量，按 256 個 I/O 點(diǎn)至少選 8K 存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器 。 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 10 第 4 章 西門子 STEP7 軟件介紹 西門子 STEP7 的概述 STEP7 是用于 SIMATIC 可編程控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，其用戶接口是基于當(dāng)前最新水平的人機(jī)控制工程設(shè)計，可以輕松方便的使用。 STEP7 編程軟件適用于 SIMATICS M C7 和基于 PC 的 WinAC，是供其編程、監(jiān)控和藏書設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。 STEP7 是一個強(qiáng)大的工程工具，用于整個項(xiàng)目流程設(shè)置。從項(xiàng)目實(shí)施的計劃配置、實(shí)施模塊測試 、繼承測試調(diào)試到運(yùn)行維護(hù)階段，都需要不同功能的工程工具。 STEP7 工程工具包含了整個羨慕流程的各種功能要求： CAD/CAE 支持、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、仿真、過程診斷等。 STEP7 的構(gòu)成組件 STEP7 不是一個單一的應(yīng)用程序，而是有一系列應(yīng)用程序 [工具 ]構(gòu)成的軟件包。 STEP7 主要包括以下組件： SIMATIC 管理器，程序編輯器，符號編輯器，硬件組態(tài)，硬件診斷，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。 SIMATIC 管理器：在 SIMATIC 管理器 [SIMATIC Manager]環(huán)境中進(jìn)行項(xiàng)目的編程和組態(tài)，每個操作所需的工具均由 SIMATIC Manager 自動運(yùn)行，因此不需要用戶分別啟動各個不同的工具。對于用戶來說， SIMATIC Manager 提供了STEP7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包的集成，統(tǒng)一的界面。 SIMATIC Manager 中可以同時打開多個項(xiàng)目，每個項(xiàng)目的視圖由兩部分組成。左視圖顯示整個項(xiàng)目的層次結(jié)構(gòu)，在右試圖中顯示左視圖當(dāng)前選中的目錄下的所包含的對象。 SIMATIC Manager 的菜單主要實(shí)現(xiàn)以下幾類功能：項(xiàng)目文件的管理；對象的編輯和插入；程序的下載，監(jiān)控，診斷；視圖，窗口排列，環(huán)境設(shè)置選項(xiàng)。 硬件組態(tài)：該工具為自動化項(xiàng)目的硬 件進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置。可以對 PLC機(jī)架上的硬件進(jìn)行配置，設(shè)置各種硬件模塊的參數(shù)，例如 CPU 參數(shù)和分布式 I/O參數(shù)等。 編程工具：該工具集成了梯形圖 LAD，語句表 STL 和功能塊圖 FBD 三種編程語言的編輯，編譯和調(diào)試功能。 第 4 章 西門子 STEP7 軟件介紹 11 符號編輯器：該工具用于創(chuàng)建和管理所有的全局符號。為輸入輸出信號，位存儲和塊設(shè)定符號名和注釋。使用這個工具生成的符號表式全局有效的，可供其他所有工 具使用。因而，一個符號的任何改變都能自動被其他工具識別。 硬件診斷：該工具可以對 PLC 站的各硬件模塊進(jìn)行在線診斷，顯示相關(guān)的故障信息和狀態(tài)信息。 網(wǎng) 絡(luò)組態(tài)：該工具用于組態(tài)通訊網(wǎng)絡(luò)連接，包括網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)中各個通訊設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。 STEP7 各程序塊的功能 在 S7用戶程序中有下列幾種類型的塊可以使用 : 1. 組織塊〔 OB〕 OB決定用戶程序的結(jié)構(gòu)； 2. 系統(tǒng)功能塊 (SFB)和系統(tǒng)功能 (SFC): SFB和 SFC集成在 S7CPU中可以用來訪問一些重要的系統(tǒng)功能； 3. 功能塊 (FB):FB是帶有“存儲區(qū)域”的塊，可以自己編程這個存儲區(qū)域； 4. 功能 (FC):FC中是經(jīng)常使用的功能的程序； 5. 背景數(shù)據(jù)塊 (背景 DB):當(dāng)一個 FB/SFB被調(diào)用時，背景 DB與該塊相關(guān)聯(lián)，它們可以在編譯過程中自動生成； 6. 數(shù)據(jù)塊 (DB): DB是用于存儲用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，除了指定一個功能塊的數(shù)據(jù)， 還可以定義可以被任何塊使用的共享數(shù)據(jù)。 組織塊及其優(yōu)先級 組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口。它有操作系統(tǒng)調(diào)用并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動的程序的執(zhí)行以及可編程控制器如何啟動。它們還處理對錯誤的響應(yīng)， 通過編程組織塊可指定 CPU 的反應(yīng)。組織塊決定各個程序部分執(zhí)行的順序。一個OB的執(zhí)行可以被另一個 OB的調(diào)用而中斷。那個 OB可以中斷另一個 OB由它的優(yōu)先級決定，高優(yōu)先級的 OB可以中斷低優(yōu)先級的 OB，其中用于全程序循環(huán)的 OB1優(yōu)先級最高，背景 OB優(yōu)先級最低。部分組織塊的功能簡要說明如下： (1)主程序循環(huán) OB1：在 S7300/400系列的 PLC中，無論哪種型號的 CPU模板都通過 OB1來組織，如果全部的用戶程序結(jié)構(gòu)只有 1個程序塊，即采用線性編程，那就是 OB1,主程序在 OB1中執(zhí)行， OB1調(diào)用功能塊 FB,系統(tǒng)功能塊 SFB或使用功能調(diào)用 FC和系統(tǒng)功能調(diào)用 SFC的功能。 (2)日期時間中斷 OB10OB17:日期時間中斷允許用戶通過 STEP7編程設(shè)定，可在特定日期，時間執(zhí)行中斷操作，也可按照時間間隔周期 性的重復(fù)執(zhí)行中斷操作， 8個日期時間中斷具有相同的優(yōu)先級， CPU按啟動事件發(fā)生順序進(jìn)行處理。 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 12 (3)時間延時中斷 OB20OB23：如果在 STEP7參數(shù)設(shè)定時選中了延時中斷 OB項(xiàng)，并在用戶程序中調(diào)用 SFC32，設(shè)定延時時間，則當(dāng)延時時間到時，調(diào)用時間延時中斷。 (4) 循環(huán)中斷 OB30OB38：循環(huán)中斷是 CPU進(jìn)入 RUN后按間隔時間循環(huán)觸發(fā)的中斷，因此，用戶定義的間隔時間要大于中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時間，啟動循環(huán)中斷，需要在 STEP7參數(shù)設(shè)置時選中循環(huán)中斷參數(shù)塊，并按 1ms的整數(shù)倍設(shè)置間隔時間，如果未做間隔時間 設(shè)置， CPU則按默認(rèn)值觸發(fā)循環(huán)中斷。 (5)異步故障中斷 OB80OB87:異步故障中斷是由 CPU的操作系統(tǒng)檢測到一個異步錯誤時觸發(fā)的中斷，其檢測錯誤類型和調(diào)用中斷號如下： OB80:時間錯誤中斷，如設(shè)置循環(huán)間隔時間太?。? OB81：診斷中斷，如診斷出電池故障； OB82:診斷中斷，如診斷出 I/O模板中某個通道短路； OB83:插入 /移走模板中斷，如 PLC系統(tǒng)運(yùn)行中被移走了一個輸出模板； OB84:CPU硬件錯誤，如 MPI網(wǎng)絡(luò)接口錯誤； OB85:優(yōu)先級錯誤，如程序未安排 OBX組織塊； OB86:機(jī)架故障； OB87：通信錯誤，如在全局?jǐn)?shù)據(jù)通信中有錯誤的標(biāo)識符。 (6)啟動中斷 OB100OB102:如果需要安排初始化操作，或者根據(jù)暖啟動，熱啟動，冷啟動的啟動事件，可在 OB100， OB101,OB102中編寫啟動條件，完成 PLC系統(tǒng)的啟動步驟， PLC CPU啟動中斷的觸發(fā)條件為： ①電源上電； ② CPU的開關(guān)狀態(tài)從 STOP撥向 RUN/RUNP； ③從網(wǎng)絡(luò)通信來的啟動請求。 功能塊 (FC) FC是“無存儲區(qū)”的邏輯塊。 FC的臨時變量存儲在局域數(shù)據(jù)堆棧中，當(dāng) FC 執(zhí)行結(jié)束后， 這些數(shù)據(jù)就丟失了。要將這些數(shù)據(jù) 永久存儲， FC也可以使用共享數(shù)據(jù)塊。由于 FC沒有自己的存儲區(qū)，所以必須為它指定實(shí)際參數(shù)，不能為一個FC的局域數(shù)據(jù)分配初始值。 功能塊 (FB) 功能塊是具有“存儲功能” 的塊， 用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器。傳遞給功能塊的參數(shù)和靜態(tài)變量存儲在背景塊中。臨時變量存在本地數(shù)據(jù)堆棧中。當(dāng)功能塊執(zhí)行結(jié)束時， 存在背景塊中的數(shù)據(jù)不會丟失，但存在本地堆棧中的數(shù)據(jù)將丟失。功能塊使得對于經(jīng)常使用的功能、復(fù)雜功能的編程變得容易。 共享數(shù)據(jù)塊 (DB) 第 4 章 西門子 STEP7 軟件介紹 13 如果某個邏輯塊 (FC, FB 或 OB)被調(diào)用，則它可以臨時占用局域數(shù)據(jù)區(qū) (L 堆棧 )。除了這個局域數(shù)據(jù)區(qū)， 邏輯塊還可以打開一個 DB形式的存儲區(qū)。與局域數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)不同，在 DB中的數(shù)據(jù)當(dāng) DB關(guān)閉時，也就是，當(dāng)相應(yīng)的邏輯塊結(jié)束時，不會被刪除。每個 FB,FC或 OB可從共享 DB中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入共享 DB。當(dāng)該 DB 退出時，這些數(shù)據(jù)保持在 DB中。 系統(tǒng)功能塊 (SFB)和系統(tǒng)功能 (SFC) 在 S7中不需要每個功能都自己編程， S7CPU 為用戶提供了一些己經(jīng)編號的程序塊，這些塊可在用戶程序中進(jìn)行調(diào)用。 （ 1）系統(tǒng)功能塊 (SFB) 系統(tǒng)功能塊時集成在 S7CPU 中的功能塊。 SFB作為操作系統(tǒng)的一部分，不占用戶程序空間。與 FB相同， SFB也是“具有存儲能力” 的塊。用戶必須為 SFB生成背景數(shù)據(jù)塊， 并將其下載到 CPU 中作為程序的一部分。 （ 2）系統(tǒng)功能 (SFC) 系統(tǒng)功能時集成在 S7CPU中的預(yù)先編號程序并通過測試的功能?？稍诔绦蛑兄苯诱{(diào)用 SFC. SFC屬于操作系統(tǒng)的一部分，而不算做用戶程序的一部分。 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 14 第 5 章 MM440 變頻器 MM440 通用型變頻器概述 MICROMASTER 440 變頻器簡稱 MM440 變頻器，是用于控制三相交流電動機(jī)速 度的變頻器系列，本系列有多種型號供用戶選用，很頂轉(zhuǎn)矩（ CT）控制方式額定功率范圍從 120W—— 200KW ,可變轉(zhuǎn)矩（ VT）控制方式可達(dá)到 250kw。 MM440 由微處理器控制，采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機(jī)運(yùn)行的噪聲，具有全面而完善的保護(hù)功能，為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù)。 MM440 變頻器具有默認(rèn)的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡單的電動機(jī)控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū) 動裝置。由于 MM440 變頻器具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機(jī)控制系統(tǒng)。 MM440 變頻器既可用于單機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，也可集成到自動化系統(tǒng)中。 MM440 變頻器的安裝與接線 表 51 MM440 變頻器數(shù)字輸入端子功能說明 數(shù)字輸入 參數(shù)編號 出廠設(shè)置 功能說明 Din1 P0701 1 接通正轉(zhuǎn) /斷開停車 Din2 P0702 12 接通反轉(zhuǎn) /斷開停車 Din3 P0704 15 速度選擇 1 Din4 P0705 15 速度選擇 2 第 5 章 MM440 變頻器 15 圖 MM440 變頻器的安裝與接線 在變頻器與電動機(jī)和電源線連接時必須注意： 。 ，就應(yīng)完成電源線的絕緣測試。 。 MM440 變頻器鏈接到電壓更高的電源上。 ，變頻器必須在 Uf特性下運(yùn)行。 ，在接通電源時必須確信變頻器的前蓋已經(jīng)蓋好。 。 MM440 變頻器開關(guān)量輸入功能 MM440 變頻器包含了 6 個數(shù)字開關(guān)量的輸入端子，每個端子都有一個對應(yīng)的參數(shù)用來設(shè)定該端子的功能。 河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院 16 表 52 MM440 變頻器開關(guān)量端子輸入說明 數(shù)字輸入 端子編號 參數(shù)編號 工廠設(shè)置 功能說明 DIN1 5 P0701 1 =1 接通正轉(zhuǎn) /斷開停車 =2 接通反轉(zhuǎn) /斷開停車 =3 斷開慣性自由停車 =4 斷開按第二慣性時間快速停車 =9 故障復(fù)位 =10 正向電動 =11 反向電動 =12 反轉(zhuǎn)（與正轉(zhuǎn)命令配合使用） =13 電動電位計升速 =14 電動電位計降速 =15 固定頻率直接選擇 =16 固定頻率選擇 +ON 命令 =17 固定頻率編碼選擇 +ON 命令 =25 使能直流制動 =29