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SIMATIC S7-300 / ET 200M 系統家族是西門(mén)子已有產(chǎn)品線(xiàn)的組成部分,一般情況下,將會(huì )一直供應到 2023 年。
根據產(chǎn)品淘汰聲明,這些產(chǎn)品將以備件形式另外供應 10 年。
產(chǎn)品目錄 ST 70:
也可以在產(chǎn)品目錄 ST 70 中查找有關(guān) SIMATIC S7-300 的信息:
應用
S7-300
SIMATIC S7-300 是模塊化的微型 PLC 系統,可滿(mǎn)足中、低端的性能要求。
模塊化、無(wú)風(fēng)扇設計、易于實(shí)現分布式結構以及方便的操作,使得 SIMATIC S7-300 成為中、低端應用中各種不同任務(wù)的經(jīng)濟、用戶(hù)友好的解決方案。
SIMATIC S7-300 的應用領(lǐng)域包括:
特殊機械,
紡織機械,
包裝機械,
一般機械設備制造,
控制器制造,
機床制造,
安裝系統,
電氣與電子工業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
多種性能等級的 CPU,具有用戶(hù)友好功能的全系列模塊,可允許用戶(hù)根據不同的應用選取相應模塊。任務(wù)擴展時(shí),可通過(guò)使用附加模塊隨時(shí)對控制器進(jìn)行升級。
SIMATIC S7-300 是一個(gè)通用的控制器:
具有高電磁兼容性和抗震性,可最大限度地用于工業(yè)領(lǐng)域。
S7-300F
SIMATIC S7-300F 故障安全自動(dòng)化系統可使用在對安全要求較高的設備中。其可對立即停車(chē)過(guò)程進(jìn)行控制,因此不會(huì )對人身、環(huán)境造成損害。
S7-300F 滿(mǎn)足下列安全要求:
要求等級 AK 1 - AK 6 符合 DIN V 19250/DIN V VDE 0801
安全要求等級 SIL 1 - SIL 3 符合 IEC 61508
類(lèi)別 1 - 4 符合 EN 954-1
另外,標準模塊還可用在 S7-300F 及故障安全模塊中。因此它可以創(chuàng )建一個(gè)全集成的控制系統,在非安全相關(guān)和安全相關(guān)任務(wù)共存的工廠(chǎng)中使用。使用相同的標準工具對整個(gè)工廠(chǎng)進(jìn)行組態(tài)和編程。
設計
S7-300
一般步驟
S7-300自動(dòng)化系統采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊,且這些模塊均可以獨立地組合使用。
一個(gè)系統包含下列組件:
CPU:
不同的 CPU 可用于不同的性能范圍,包括具有集成 I/O 和對應功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點(diǎn)對點(diǎn)接口的 CPU。
用于數字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。
用于連接總線(xiàn)和點(diǎn)對點(diǎn)連接的通信處理器 (CP)。
用于高速計數、定位(開(kāi)環(huán)/閉環(huán))及 PID 控制的功能模塊(FM)。
根據要求,也可使用下列模塊:
用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。
接口模塊 (IM),用于多層配置時(shí)連接中央控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。
通過(guò)分布式中央控制器 (CC) 和 3 個(gè)擴展裝置 (EU),SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個(gè)模塊。所有模塊均在外殼中運行,并且無(wú)需風(fēng)扇。
SIPLUS 模塊可用于擴展的環(huán)境條件:
適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結露以及有霧的環(huán)境條件。防直接日曬、雨淋或水濺,在防護等級為 IP20 機柜內使用時(shí),可直接在汽車(chē)或室外建筑使用。不需要空氣調節的機柜和 IP65 外殼。
設計
簡(jiǎn)單的結構使得 S7-300 使用靈活且易于維護:
安裝模塊:
只需簡(jiǎn)單地將模塊掛在安裝導軌上,轉動(dòng)到位然后鎖緊螺釘。
集成的背板總線(xiàn):
背板總線(xiàn)集成到模塊里。模塊通過(guò)總線(xiàn)連接器相連,總線(xiàn)連接器插在外殼的背面。
模塊采用機械編碼,更換極為容易:
更換模塊時(shí),必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構,可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線(xiàn)的連接器錯插到其他的模塊上。
現場(chǎng)證明可靠的連接:
對于信號模塊,可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。
TOP 連接:
為采用螺釘型接線(xiàn)端子或彈簧型接線(xiàn)端子連接的 1 線(xiàn) - 3 線(xiàn)連接系統提供預組裝接線(xiàn)另外還可直接在信號模塊上接線(xiàn)。
規定的安裝深度:
所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內,并有前蓋保護。因此,所有模塊應有明確的安裝深度。
無(wú)插槽規則:
信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統可自行組態(tài)。
擴展
若用戶(hù)的自動(dòng)化任務(wù)需要 8 個(gè)以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時(shí),則可對 S7-300(除 CPU 312 和 CPU 312C 外)進(jìn)行擴展:
中央控制器和3個(gè)擴展機架最多可連接32個(gè)模塊:
總共可將 3 個(gè)擴展裝置(EU)連接到中央控制器(CC)。每個(gè) CC/EU 可以連接八個(gè)模塊。
通過(guò)接口模板連接:
每個(gè) CC / EU 都有自己的接口模塊。在中央控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中,并自動(dòng)處理與擴展裝置的通信。
通過(guò) IM 365 擴展:
1 個(gè)擴展裝置最遠擴展距離為 1 米;電源電壓也通過(guò)擴展裝置提供。
通過(guò) IM 360/361 擴展:
3 個(gè)擴展裝置, CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的最遠距離為 10m。
單獨安裝:
對于單獨的 CC/EU,也能夠以更遠的距離安裝。兩個(gè)相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離:長(cháng)達 10m。
靈活的安裝選項:
CC/EU 既可以水平安裝,也可以垂直安裝。這樣可以最大限度滿(mǎn)足空間要求。
通信
S7-300 具有不同的通信接口:
連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)系統的通信處理器。
用于點(diǎn)到點(diǎn)連接的通信處理器
多點(diǎn)接口 (MPI), 集成在 CPU 中;
是一種經(jīng)濟有效的方案,可以同時(shí)連接編程器/PC、人機界面系統和其它的 SIMATIC S7/C7 自動(dòng)化系統。
PROFIBUS DP進(jìn)行過(guò)程通信
SIMATIC S7-300 通過(guò)通信處理器或通過(guò)配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線(xiàn)系統。通過(guò)帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統,并且使得操作大大簡(jiǎn)化。
從用戶(hù)的角度來(lái)看,PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒(méi)有區別(相同的組態(tài),編址及編程)。
以下設備可作為主站連接:
SIMATIC S7-300
(通過(guò)帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
SIMATIC S7-400
(通過(guò)帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP)
SIMATIC C7
(通過(guò)帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP)
SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H,帶IM 308
SIMATIC 505
出于性能原因,每條線(xiàn)路上連接的主站不得超過(guò) 2 個(gè)。
以下設備可作為從站連接:
ET 200 分布式 I/O 設備
S7-300,通過(guò) CP 342-5
CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP
C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636
現場(chǎng)設備
雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線(xiàn)上的主站,但是只使用 MPI 功能,另外通過(guò) PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。
通過(guò) PROFINET IO 進(jìn)行過(guò)程通信
SIMATIC S7-300 通過(guò)通信處理器或通過(guò)配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線(xiàn)系統。通過(guò)帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個(gè)高速的分布式自動(dòng)化系統,并且使得操作大大簡(jiǎn)化。
從用戶(hù)的角度來(lái)看,PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒(méi)有區別(相同的組態(tài),編址及編程)。
可將下列設備作為 IO 控制器進(jìn)行連接:
SIMATIC S7-300
(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
SIMATIC ET 200
(使用配備 PROFINET 接口的 CPU)
SIMATIC S7-400
(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
可將下列設備作為 IO 設備進(jìn)行連接:
ET 200 分布式 I/O 設備
ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU
SIMATIC S7-300
(使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU)
現場(chǎng)設備
通過(guò) AS-Interface 進(jìn)行過(guò)程通信
S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過(guò) AS-Interface 總線(xiàn)連接現場(chǎng)設備(AS-Interface 從站)。
更多信息,請參見(jiàn)通信處理器。
通過(guò) CP 或集成接口(點(diǎn)對點(diǎn))進(jìn)行數據通信
通過(guò) CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口,可經(jīng)濟有效地建立點(diǎn)到點(diǎn)連接。有三種物理傳輸介質(zhì)支持不同的通信協(xié)議:
20 mA (TTY)(僅 CP 340/CP 341)
RS 232C/V.24(僅 CP 340/CP 341)
RS 422/RS 485
可以連接以下設備:
SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動(dòng)化系統和其他公司的系統
打印機
機器人控制
掃描器,條碼閱讀器,等
特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內。
使用多點(diǎn)接口 (MPI) 進(jìn)行數據通信
MPI(多點(diǎn)接口)是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )任務(wù)。
MPI 可以同時(shí)連接多個(gè)配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(OP/OS)、S7-300 和 S7-400。
全局數據:
“全局數據通信”服務(wù)可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進(jìn)行數據交換。 一個(gè) S7-300 CPU 可與多達 4 個(gè)數據包交換數據,每個(gè)數據包含有 22 字節數據,可同時(shí)有 16 個(gè) CPU 參與數據交換(使用 STEP 7 V4.x)。
例如,可以允許一個(gè) CPU 訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè) CPU 的輸入/輸出。只可通過(guò) MPI 接口進(jìn)行全局數據通信。
內部通信總線(xiàn)(C-bus):
CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線(xiàn)。因此,可以通過(guò) MPI 從編程器直接找到與 C 總線(xiàn)連接的 FM/CP 模塊的地址。
功能強大的通信技術(shù):
多達 32 個(gè) MPI 節點(diǎn)。
使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個(gè) CPU 有多個(gè)通信接口。
數據傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s
靈活的組態(tài)選項:
可靠的組件用于建立 MPI 通信: PROFIBUS 和“分布式 I/O”系列的總線(xiàn)電纜、總線(xiàn)連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件,可以根據需求實(shí)現設計的優(yōu)化調整。例如,任意兩個(gè)MPI節點(diǎn)之間最多可以開(kāi)啟10個(gè)中繼器,以橋接更大的距離。
通過(guò) CP 進(jìn)行數據通信
SIMATIC S7-300 通過(guò) CP 342 和 CP 343 通信處理器可以連接到 PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)系統。
可以連接以下設備:
SIMATIC S7-300
SIMATIC S7-400
SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H
編程器
PC 機
SIMATIC HMI 人機界面系統
數控裝置
機器人控制
工業(yè)PC
驅動(dòng)控制器
其它廠(chǎng)商設備
S7-300F
S7-300F 能夠以?xún)煞N I/O 設計的方式運行:
ET 200M 中的 I/O 設計:
故障安全數字量/模擬量輸入和輸出模塊用于集中式或分布式應用(Cat.4/SIL3 只能與隔離模塊一起使用)
ET 200S PROFIsafe 中的 I/O 設計:
故障安全數字量輸入和輸出模塊可用于分布式應用
功能
S7-300
提供有大量功能,支持用戶(hù)的S7-300編程、調試和維護等工作。
高速執行指令:
指令執行時(shí)間最低可達0.01 µs,為中低端性能設備開(kāi)創(chuàng )了全新的應用方案。
浮點(diǎn)數運算:
可以高效率地使用浮點(diǎn)運算甚至復數運算功能。
用戶(hù)友好的參數賦值:
僅需一個(gè)帶有統一操作界面的軟件工具,就可以完成所有模塊的參數化工作。這降低了入職門(mén)檻和培訓費用。
人機界面(HMI):
S7-300的操作系統已經(jīng)集成了用戶(hù)友好的人機界面服務(wù)。這些功能不再需要成本高昂的編程工作:SIMATIC HMI系統向SIMATIC S7-300請求過(guò)程數據, S7-300在期望的更新時(shí)間完成這些數據的傳輸工作。SIMATIC S7-300的操作系統可以自主地完成傳輸過(guò)程。并且*使用相同的符號和數據庫。
診斷功能:
CPU 的智能診斷系統持續不斷地檢測系統的功能、記錄故障信息和特定的系統事件(例如,時(shí)間錯誤、模塊故障等)。采用環(huán)境緩沖區記錄事件信息,并帶有時(shí)間截,以利于今后的故障排除。
口令保護:
使用密碼保護功能高效、可靠地保護用戶(hù)信息,以防受到非授權復制與更改。
SIMATIC S7-300符合的國家標準和國際標準有:
DIN
UL 認證
CSA 認證
FM class 1 div. 2;組別:A、B、C 和 D (溫度組別:T4(≤135°C))
ATEX 認證
澳大利亞標志
以下船級社資格認證
美國船級社
法國船級社
挪威船級社
德國船級社
英國勞氏船級社
日本船級社(NK)
抗震
通訊
SIMATIC S7-300的CPU 支持以下通信類(lèi)型:
過(guò)程通訊:
對于通過(guò)總線(xiàn)(AS-接口、PROFIBUS DP 或者 PROFINET)實(shí)現循環(huán)尋址的I/O模塊(互換過(guò)程圖像)。從循環(huán)執行層調用過(guò)程通訊。
數據通訊:
用于自動(dòng)化系統間或多個(gè)自動(dòng)化系統與HMI之間的數據交換。數據通信循環(huán)地進(jìn)行,也可以基于事件驅動(dòng)通過(guò)塊由用戶(hù)程序發(fā)起。
STEP 7的操作界面極為友好,顯著(zhù)地簡(jiǎn)化了用戶(hù)的通信功能組態(tài)工作。
數據通訊
SIMATIC S7-300擁有不同的數據通信機制:
使用MPI,通過(guò)全局數據通信,實(shí)現聯(lián)網(wǎng)CPU之間的數據包循環(huán)交換。
借助通信功能,與其它伙伴完成事件驅動(dòng)型通信。網(wǎng)絡(luò )連接通過(guò)MPI、PROFIBUS或PROFINET實(shí)現。
全局數據
借助“全局數據通信”服務(wù),聯(lián)網(wǎng)CPU彼此之間可以循環(huán)地交換數據(最多可達8 GD 數據包,每周期22個(gè)字節)。據此,可以實(shí)現,例如,某個(gè)CPU訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè)CPU的數據、位存儲單元和過(guò)程圖像等信息。只能通過(guò) MPI 進(jìn)行全局數據交換。組態(tài)通過(guò)STEP 7的GD表完成。
通訊功能
使用系統已經(jīng)集成的塊,可以建立S7/C7伙伴之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)是:
通過(guò) MPI 進(jìn)行 S7 基本通訊。
通過(guò) MPI、C 總線(xiàn)、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)的 S7 通訊。
S7-300 可以用于:
用作服務(wù)器時(shí),使用MPI、C總線(xiàn)和PROFIBUS
用作服務(wù)器或客戶(hù)端時(shí),使用集成式PROFINET接口
使用reloadable塊,可以建立與S5伙伴和非西門(mén)子設備之間的通信服務(wù)。
這些服務(wù)是:
通過(guò) PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的 S5 兼容通訊。
通過(guò) PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行的標準通訊(非西門(mén)子系統)。
與全局數據不同的是,對于通信功能,必須為其建立通信連接。
集成到 IT 領(lǐng)域中
借助自動(dòng)化工程組態(tài),使用S7-300,可以更加方便地接入現代化的信息技術(shù)世界。使用CP 343-1 Advanced,可以實(shí)現以下信息技術(shù)功能:
IP 路由;
借助IP訪(fǎng)問(wèn)列表,將IP V4報文以不低于Gigabit的速度轉發(fā)至受控PROFINET接口。
WEB 服務(wù)器;
使用標準瀏覽器,可以瀏覽大至30 MB可自由定義的HTML網(wǎng)頁(yè);通過(guò)FTP處理自己的文件系統中的數據
標準診斷頁(yè);
無(wú)需額外工具,就可以在工廠(chǎng)內完成插裝在安裝機架上的所有模塊的快速診斷工作。
E-mail;
直接從用戶(hù)程序中發(fā)送認證電子郵件。電子郵件客戶(hù)端設計有通知功能,可以在控制程序中直接通知用戶(hù)。
通過(guò) FTP 進(jìn)行通訊;
大多數操作系統平臺都可以使用的開(kāi)放協(xié)議
設計有30 MB RAM文件系統,可以用作動(dòng)態(tài)數據的中間存儲器。
S7-300 PROFINET CPU集成有Web服務(wù)器。因此,標準Web瀏覽器可以讀出S7-300站中的信息:
CPU 一般信息
診斷緩沖區的內容
變量表
標簽狀態(tài)
模塊的狀態(tài)
報文
工業(yè)以太網(wǎng)的相關(guān)信息
PROFINET 節點(diǎn)的拓撲結構
等時(shí)模式
使用系統功能“同步模式”,可以同步耦合
分布式信號采集、
PROFIBUS 信號傳輸和
程序執行
總線(xiàn)周期時(shí)間的程序運行。
創(chuàng )建了自動(dòng)化解決方案,可以以固定間隔時(shí)間(常量總線(xiàn)周期時(shí)間)捕捉并處理輸入和輸出信號。同時(shí)創(chuàng )建了前后*的部分過(guò)程圖像。
借助常量總線(xiàn)周期時(shí)間和分布式I/O同步信號處理技術(shù),S7-300確??梢跃_地重現規定的過(guò)程響應時(shí)間。
為同步模式系統功能提供了極為豐富的支持組件,可以處理運動(dòng)控制、測量值采集和高速控制等領(lǐng)域的苛刻任務(wù)。
在分布式自動(dòng)化解決方案中,目前的SIMATIC S7-300開(kāi)始涉足重要的高速加工處理應用領(lǐng)域,并確??梢垣@得最高的精度和可重現性。這意味著(zhù)可以以穩定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品不斷地擴大生產(chǎn)數量。
模塊的診斷和過(guò)程監視
SIMATIC S7-300的大量輸入/輸出模塊都具有智能功能:
信號采用的監控(診斷)。
監控來(lái)自過(guò)程的信號(硬件中斷)。
診斷
診斷功能可以用來(lái)判斷模塊的信號采集(針對數字量模塊)或者模擬量處理(針對模擬模塊)是否工作于*狀態(tài)。在診斷分析中,必須區分可參數化和非參數化診斷消息:
可參數賦值的診斷報文:
僅由合適的設定參數啟用之后才會(huì )發(fā)出診斷消息。
不可參數賦值的診斷報文:
這些消息的發(fā)出是一個(gè)常規事件,即該過(guò)程與參數化無(wú)關(guān)。
如果某個(gè)診斷消息處于激活狀態(tài)(例如“無(wú)傳感器輸入”),則模塊會(huì )發(fā)起一個(gè)診斷中斷(若已經(jīng)為該診斷消息設置了參數,則僅在相應的參數化過(guò)程之后才會(huì )產(chǎn)生中斷)。CPU會(huì )中斷用戶(hù)程序或較低優(yōu)先級任務(wù)的執行,并接下來(lái)執行相關(guān)的診斷中斷塊(OB 82)。
2.1.3 PLC的發(fā)展趨勢
1、功能向增強化和專(zhuān)業(yè)化的方向發(fā)展,針對不同行業(yè)的應用特點(diǎn),開(kāi)發(fā)出專(zhuān)業(yè)化的PLC產(chǎn)品。以此來(lái)提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本,提高產(chǎn)品的易用性和專(zhuān)業(yè)化水平。
2、規模向小型化和大型化的方向發(fā)展,小型化是指提高系統可靠性基礎上,產(chǎn)品的體積越來(lái)越小,功能越來(lái)越強;大型化是指應用在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域較大的應用市場(chǎng),應用的規模從幾十點(diǎn)擴展到上千點(diǎn)應用功能從單一的邏輯運算擴展幾乎能滿(mǎn)足所有的用戶(hù)要求。
3、系統向標準化和開(kāi)放化方向發(fā)展,以個(gè)人計算機為基礎,在windows平臺上開(kāi)發(fā)符合全新一體化開(kāi)放體系結構的PLC。通過(guò)提供標準化和開(kāi)放化的接口,可以很方便地將PLC接入其它系統[2]。
PLC的功能特點(diǎn)
2.2.1
PLC的功能
隨著(zhù)自動(dòng)化技術(shù)、計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的迅速發(fā)展,PLC的功能日益增多。它不僅能實(shí)現單機控制,而且能實(shí)現多機群控制;不僅能實(shí)現邏輯控制,還能實(shí)現過(guò)程控制、運動(dòng)控制和數據處理等,其主要功能如下:
1、開(kāi)關(guān)量邏輯控制
這是PLC的zui基本的功能。PLC具有強大的邏輯運算能力,它提供了與、或、非等各種邏輯指令,可實(shí)現繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開(kāi)關(guān)控制,常用于取代傳統的繼電器控制系統。使用PLC提供的定時(shí)、計數指令,可實(shí)現定時(shí)、計數功能,其定時(shí)值和計數值既可由用戶(hù)在編程時(shí)設定,也可用數字撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設定,其值可進(jìn)行在線(xiàn)修改,操作十分靈活方便。
2、模擬量控制
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,有許多連續變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊,如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等,通過(guò)使用這些模塊,把現場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng)A/D轉換后送CPU處理;而CPU處理的數字結果,經(jīng)D/A轉換成模擬量去控制被控設備,以完成對連續量的控制。
3、閉環(huán)過(guò)程控制
使用PLC不僅可以對模擬量進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制,而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID控制單元或模塊,對控制過(guò)程中某一變量(如速度、溫度、電流、電壓等)進(jìn)行PID控制。
4、定時(shí)、定位、計數控制
PLC具有定時(shí)控制的功能,它為用戶(hù)提供了若干個(gè)定時(shí)器,定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶(hù)在編寫(xiě)程序時(shí)設定,也可以用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)在外部設定,實(shí)現定時(shí)或延時(shí)控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊,以實(shí)現各種需求的定位控制。PLC具有計數控制的功能,它為用戶(hù)提供了若干個(gè)計數器或高速計數模塊。計數器的計數值可以由用戶(hù)在編寫(xiě)程序時(shí)設定,也可以用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)在外部設定,實(shí)現計數控制。
5、順序(步進(jìn))控制
在工業(yè)控制中,選用PLC實(shí)現順序控制,可以采用IEC規定的用于順序控制的標準化語(yǔ)言——順序功能圖進(jìn)行設計,可以用移位寄存器和順序控制指令編寫(xiě)程序。
6、網(wǎng)絡(luò )通信
現代PLC具有網(wǎng)絡(luò )通信的功能,它既可以對遠程I/O進(jìn)行控制,又能實(shí)現PLC與計算機之間的通信,從而構成“集中管理,分散控制”的分布式控制系統,實(shí)現工廠(chǎng)自動(dòng)化。PLC通過(guò)RS232接口可與各種RS232設備進(jìn)行通信。PLC還可與其它智能控制設備(如變頻器、數控裝置)實(shí)現通信。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統,可提高交流電動(dòng)機的自動(dòng)化控制水平。
7、數據處理
現代PLC具有數學(xué)運算(含矩陣運算、函數運算、邏輯運算)、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或將它們打印制表[2]。
2.2.2
PLC的特點(diǎn)
1、通用性強、靈活性好、功能齊全
PLC是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的,具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)。通過(guò)選配相應的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統。同時(shí),由于PLC采用存儲邏輯,其控制邏輯以程序方式存儲在內存中,當生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設備更新時(shí),不必改變PLC的硬件,只需改變程序,改變控制邏輯,其連線(xiàn)少,體積小,加之PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數理論上無(wú)限制,因此,靈活性和擴展性都很好。
2、可靠性高、抗干擾能力強
為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設計中強化了PLC的抗干擾能力,使之能抗諸如電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁干擾等的干擾。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化,可直接由交流市電供電,直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下,仍可正常工作。PLC在設計、生產(chǎn)過(guò)程中除了對元器件嚴格篩選外,硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動(dòng)恢復等措施,有的PLC還采用了冗余技術(shù)等,進(jìn)一步增強了PLC的可靠性。
3、編程簡(jiǎn)單、使用方便
PLC在基本控制方面采用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編程,這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應的,形式簡(jiǎn)單、直觀(guān)性強,廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯率比匯編語(yǔ)言低得多。梯形圖、流程圖、語(yǔ)句表之間可以有條件的相互轉換,使用極其方便。
4、模塊化結構、安裝簡(jiǎn)單、調試方便
PLC的各個(gè)部件,包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結構設計,由機架和電纜將各模塊連接起來(lái),由于配置靈活,使擴展、維護更加方便。另外,PLC的接線(xiàn)十分方便,只需將輸入信號的設備(如按鈕、開(kāi)關(guān)等)與PLC的輸入端子相連,將接受控制的執行元件(接觸器、電磁閥等)與輸出端子相連即可。調試工作大部分是室內調試,用模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號,其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀(guān)察PLC上相應的發(fā)光二極管,可以根據它進(jìn)行測試、排錯和修改[2]。
2.3 西門(mén)子S7-300 PLC
S7-300的系統結構
S7-300 PLC是模擬式中小型PLC,電源、CPU和其他模塊都是獨立的,可以通過(guò)U形總線(xiàn)把電源(PS)、CPU和其他模塊緊密固定在西門(mén)子S7-300的標準軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線(xiàn)連接器,后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機架的zui左邊,CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊,如果只用主架導軌而沒(méi)有使用擴展支架可以不選擇IM接口模塊。S7編程軟件組態(tài)主架導軌硬件時(shí),電源,CPU和IM分別放在導軌的1號槽、2號槽和3號槽上。一條導軌共有11個(gè)槽號:1號槽至11號槽,其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如:DI(數字量輸入)、DO(數字量輸出)、AI(模擬量輸入)、AO(模擬量輸出)、FM(功能模塊)和CP(通信模塊)等[3]。
2.3.2 S7-300 CPU模塊
CPU模塊是控制系統的核心,負責系統的中央控制責任,存儲并執行程序,實(shí)現通信功能,為U形總線(xiàn)提高5V電源。CPU有4種操作模式:STOP(停機),STARTUP(啟動(dòng)),RUN(運行)和HOLD(保持)。在所有的模式中,都可以通過(guò)MPI接口與其他設備通信。S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類(lèi):
1、6種緊湊型CPU,帶有集成的功能和I/O:CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。
2、革新的標準型CPU:CPU 312、314和315-2DP。
3、5種標準的CPU:CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。
4、戶(hù)外型CPU:CPU 312 IFM、314 IFM、314戶(hù)外型和315-2DP。
5、大容量高端型CPU:317-2DP和CPU 318-2DP。?