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潯之漫智控技術(shù)有限公司  上海詩慕自動化設(shè)備有限公司
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針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它多可有7個模塊的擴展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有rs-485通訊接口和profibus兩種，可通過編程器pg訪問所有模塊，帶有電源、cpu和i/o的一體化單元設(shè)備。其中的擴展模塊(em)有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊(di)——24vdc和120/230vac;數(shù)字量輸出(do)——24vdc和繼電器;模擬量輸入模塊(ai)——電壓、電流、電阻和熱電偶;模擬量輸出模塊——電壓和電流。還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器(cp)——該塊的功能是可以把s7-200作為主站連接到as-接口(傳感器和執(zhí)行器接口)，通過as-接口的從站可以控制多達248個設(shè)備，這樣就可以顯著的擴展s7-200的輸入和輸出點數(shù)。

2、S7-300

相比較s7-200，s7-300針對的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴展多達32個模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有mpi、工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變得簡單，選擇性也比較多，并可借助工具進行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。s7-300的模塊稍微多一點，除了信號模塊(sm)和200的em模塊同類型之外，它還有接口模塊(im)——用來進行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層;占位模塊(dm)——為沒有設(shè)置參數(shù)的信號模塊保留一個插槽或為以后安裝的接口模塊保留一個插槽;功能模塊(fm)——執(zhí)行特殊功能，如計數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)于對cpu功能的一個擴展或補充;通訊處理器(cp)——提供點對點連接、profibus和工業(yè)以太網(wǎng)。針對cpu設(shè)計模式選擇器有：mres=模塊復(fù)位功能;stop=停止模式，程序不執(zhí)行;run=程序執(zhí)行，編程器只讀操作;run-p=程序執(zhí)行，編程器可讀寫操作。狀態(tài)指示器：sf，batf=電池故障;dc5v=內(nèi)部5vdc電壓指示;frce=表示至少有一個輸入或輸出被強制;run=當(dāng)cpu啟動時閃爍，在運行模式下常亮;stop=在停止模式下常亮，有存儲器復(fù)位請求時慢速閃爍，正在執(zhí)行復(fù)位時快速閃爍。mpi接口用來連接到編程設(shè)備或其它設(shè)備，dp接口用來直接連接到分布式i/o。

3、S7-400

同300的區(qū)別主要在于熱啟動(wrst)這一部分，其他基本一樣。它還有一個外部的電池電源接口，當(dāng)在線更換電池時可以向ram提供后備電源。編程設(shè)備主要有pg720pg740pg760——可以理解成裝有編程軟件的手提電腦;也可以直接用安裝有step7(siemens的編程軟件)的pc來完成。而實現(xiàn)通訊(要編程首先要和plc的cpu通訊上)的要求主要在于接口：1.可以在pc上裝cp5611卡——上面有mpi口，可用電纜直接連接。2.加個pc適配器，把mpi口轉(zhuǎn)換成rs-232口后接到pc上。3.plc加cp343卡，使它具有以太網(wǎng)口。

4、西門子plc在工程中的應(yīng)用
每個自動化過程都是由許多較小的部分和子過程組成，所以工程建立的 個任務(wù)是分解子任務(wù)。而每個子任務(wù)定義了自動化系統(tǒng)要完成的硬件和軟件要求。其中硬件包括輸入/輸出數(shù)目和類型，對應(yīng)模塊序號和類型，所用機架號，cpu型號和容量，hmi系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。軟件方面主要是程序結(jié)構(gòu)，自動化過程中的數(shù)據(jù)管理，組態(tài)數(shù)據(jù)、通訊數(shù)據(jù)及程序和項目文檔。在siemens的s7中，上述工作都在項目管理(simatic管理器)，包括必須的硬件(+組態(tài))，網(wǎng)絡(luò)(+組態(tài))，所有程序和自動化解決方案的數(shù)據(jù)管理。f1在線幫助。simatic管理器管理step7項目，編寫step7用戶程序的工具，有梯形圖lad，語句表stl，和功能塊圖fbd，編程語言。利用編程器或外部編程器可以把用戶程序保存到eprom卡上。simatic管理器是一個在線/離線編輯s7對象的圖形化用戶界面，這些對象包括項目、用戶程序、快、硬件站和工具。此管理器的用戶界面中工具條和windows差不多，就是多了幾個plc菜單——顯示訪問節(jié)點、存儲器卡、 、仿真模塊。

4）輸入輸出組件（I/0模塊）

I/0模塊是CPU與現(xiàn)場I/0裝置或其它外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平與驅(qū)動能力的I/0模塊和各種用途的I/0組件供用戶選用。如輸入/輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、誤碼較驗、A/D或D/A轉(zhuǎn)換以及其它功能模塊等。I/0模塊將外界輸入信號變成CPU能接受的信號，或?qū)PU的輸出信號變成需要的控制信號去驅(qū)動控制對象（包括開關(guān)量和模擬量），以確保整個系統(tǒng)正常工作。

輸入的開關(guān)量信號接在IN端和0V端之間，PLC內(nèi)部提供24V電源，輸入信號通過光電隔離，通過R/C濾波進入CPU控制板，CPU發(fā)出輸出信號至輸出端。PLC輸出有三種型式：繼電器方式、晶體管方式和晶閘管方式。

（5）編程器

編程器是用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試檢查和監(jiān)視等。還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過通訊端口與CPU聯(lián)系，完成人機對話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開關(guān)。編程器的鍵盤采用梯形圖語言鍵符式命令語言助記符，也可以采用軟件的功能鍵符，通過屏幕對話方式進行編程。

編程器分為簡易型和智能型兩類。前者只能連機編程，而后者既可連機編程又可脫機編程。同時前者輸入梯形圖的語言鍵符，后者可以直接輸入梯形圖。根據(jù)不同檔次的PLC產(chǎn)品選配相應(yīng)的編程器。

（6）外部設(shè)備

一般PLC都配有盒式錄音機、打印機、EPR0M寫入器、高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)等外部設(shè)備。

（7）電源

根據(jù)PLC的設(shè)計特點，它對電源并無特別要求，可使用一般工業(yè)電源。

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可編程控制器的工作過程及FN2N PLC的組成

PLC雖具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大的不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，有鍵按下或I/O動作則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序無鍵按下則繼續(xù)掃描。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中，用戶程序按先后順序存放，如：           

1        ×  ×  ×  ×

2        ×  ×  ×  ×

3        ×  ×  ×  ×

10  ×  ×  ×  ×

11  ED

CPU從指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回。如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶程序進行運算處理，然后順序向輸出點發(fā)出相應(yīng)的控制信號。整個工作過程可分為五個階段：自診斷，與編程器等的通信，輸入采樣，用戶程序執(zhí)行，輸出刷新，其工作過程框圖如圖所示：

PLC工作過程框圖

1）每次掃描用戶程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷內(nèi)容為I/O部分、存儲器、CPU等，發(fā)現(xiàn)異常停機顯示出錯。若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。

2）PLC檢查是否有與編程器和計算機的通信請求，若有則進行相應(yīng)處理，如接收由編程器送來的程序、命令和各種數(shù)據(jù)，并把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、出錯信息等發(fā)送給編程器進行顯示。如果有與計算機等的通信請求，也在這段時間完成數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送任務(wù)。

 3）PLC的中央處理器對各個輸入端進行掃描，將輸人端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中，這就是輸入采樣階段。

 4）中央處理器CPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行，以對輸人和原輸出狀態(tài)（這些狀態(tài)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)）進行“處理”，即按程序?qū)?shù)據(jù)進行邏輯、算術(shù)運算，再將正確的結(jié)果送到輸出狀態(tài)寄存器中，這就是程序執(zhí)行階段。

 5）當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時，集中把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部件轉(zhuǎn)換成被控設(shè)備所能接受的電壓或電流信號，以驅(qū)動被控設(shè)備，這就是輸出刷新階段。

 PLC經(jīng)過這五個階段的工作過程，稱為一個掃描周期。完成一個周期后，又重新執(zhí)行上述過程，掃描周而復(fù)始地進行。掃描周期是PLC的重要指標(biāo)之一，在不考慮第二個因素（與編程器等通信）時，掃描周期T為：

 T＝（讀入一點時間×輸入點數(shù)）+（運算速度×程序步數(shù)）＋（輸出一點時間×輸出點數(shù)）十故障診斷時間

顯然掃描時間主要取決于程序的長短，一般每秒鐘可掃描數(shù)十次以上，這對于工業(yè)設(shè)備通常沒有什么影響。但對控制時間要求較嚴(yán)格，響應(yīng)速度要求快的系統(tǒng)，就應(yīng)該 的計算響應(yīng)時間，細(xì)心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少掃描周期造成的響應(yīng)延時等不良影響。

 PLC與繼電接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同。繼電接觸器控制是按“并行”方式工作的，也就是說是按同時執(zhí)行的方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個繼電器同時動作。而PLC是以反復(fù)掃描的式工作的，它是循環(huán)地連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任一時刻它只能執(zhí)行一條指令，這就是說PLC是以“串行”方式工作的。這種串行工作方式可以避免繼電接觸器控制的觸點競爭和時序失配問題。

 總之，采用循環(huán)掃描的工作方式也是PLC區(qū)別于微機的特點，使用者應(yīng)特別注意。

FN2N PLC 的規(guī)格及組成

FN2N系列PLC有FN2N16、FN2N32、FN2N48、FN2N64、FN2N80 、FN2N128等， FN2N 32，主要由以下幾個部分構(gòu)成：

    1、控制單元：設(shè)有與編程器，計算機的接口，與I/O擴展單元相連的擴展口，輸入、輸出端子、電源輸入和輸出端子，F(xiàn)N2N有16個輸入點和16個輸出點。

    2、擴展單元。

    3、智能單元。

    4、鏈接單元。

    5、編程工具：使用MELSOFT GX Developer編程軟件。

step7項目結(jié)構(gòu)：項目中，數(shù)據(jù)以對象形式存儲，按樹型結(jié)構(gòu)組織。 級：包含項目圖表，每個項目代表和項目存儲有關(guān)的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第二級：站(如s7-300)用于存放硬件組態(tài)和模塊參數(shù)等信息，站是組態(tài)硬件的起點。s7程序文件夾是編寫程序的起點，所有s7系列的軟件均放在s7程序文件夾下，它包含程序塊文件和源文件夾。simatic的網(wǎng)絡(luò)圖表(mpi、profibus、工業(yè)以太網(wǎng))第三級和其他級：和上級對象類型有關(guān)。編程器可離線/在線查看項目——offline：編程器硬盤上的內(nèi)容;online：通過網(wǎng)線從plc讀到的內(nèi)容。

西門子S7-1200 小型可編程控制器

西門子SIMATIC S7-1200是一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI 和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù) 。
單機小型自動化系統(tǒng)的完美解決方案。 對于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動化系統(tǒng)，易于設(shè)計和實施。
具有支持小型運動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能
新的模塊化SIMATIC S7-1200控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心，可實現(xiàn)簡單卻高度 的自動化任務(wù)。SIMATIC S7-1200 控制器實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計，功能強大、投資安全并且*適合各種應(yīng)用。

可擴展性強、靈活度高的設(shè)計，可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分。

使用*集成的新工程組態(tài) SIMATICSTEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 對 SIMATIC S7-1200 進行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設(shè)計理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計理念可以使您在工程組態(tài)中實現(xiàn)效率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能讓您的工程進行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗，因此 SIMATIC STEP 7 的設(shè)計是以未來為導(dǎo)向的 。

SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)有五種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一種模塊都可以進行擴展，以*您的系統(tǒng)需要。可在任何 CPU 的前方加入一個信號板，輕松擴展數(shù)字或模擬量 I/O，同時不影響控制器的實際大小?？蓪⑿盘柲K連接至 CPU 的右側(cè)，進一步擴展數(shù)字量或模擬量 I/O 容量。CPU 1212C 可連接 2 個信號模塊，CPU 1214C 、CPU1215C和CPU1217C可連接 8 個信號模塊。，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左側(cè)均可連接多達 3 個通訊模塊，便于實現(xiàn)端到端的串行通訊。

西門子S7-1500可編程控制器