西門子6ES7138-4CB11-0AB0西門子6ES7138-4CB11-0AB0

西門子PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了的抗干擾，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均*時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。
   用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設(shè)備連入現(xiàn)場(chǎng)總線，達(dá)到的系統(tǒng)集成。(3)DCS系統(tǒng)的信息全都是二進(jìn)制或模擬信號(hào)形成的，必須有D/A與A/D轉(zhuǎn)換。而FCS系統(tǒng)是全數(shù)字化，就免去了D/A與A/D變換，高集成化高性能，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%.(4)FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入變送器或執(zhí)行器中，縮短了控制周期，目前可以從DCS的每秒2——5次，提高到FCS的每秒10——20次，從而改善調(diào)節(jié)性能。(5)DCS系統(tǒng)可以控制和監(jiān)視工藝全過程，對(duì)自身進(jìn)行診斷、維護(hù)和組態(tài)。但是，由于自身的致病弱點(diǎn)，其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)，因此，它無法在DCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表(含變送器。
   節(jié)省空間，并且成本大幅降低，這就是目標(biāo)。圖傳統(tǒng)工業(yè)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖，其中電阻分壓器和光耦用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)傳感器輸出至系統(tǒng)PLC的信號(hào)。隔離數(shù)字輸入接口設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)以上設(shè)計(jì)目標(biāo)的解決方案就是Corona隔離子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)使用了數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換器/串行器和數(shù)字隔離器。Corona設(shè)計(jì)提供PLC數(shù)字輸入模塊的前端接口電路，支持高壓輸入(36V)，電源和數(shù)據(jù)隔離——全部集成在90mm×20mm小尺寸封裝中。該設(shè)計(jì)集成八通道數(shù)字輸入電平轉(zhuǎn)換器/串行器、六通道數(shù)據(jù)隔離器和用于隔離電源設(shè)計(jì)(如果現(xiàn)場(chǎng)無電源)的H橋變壓器驅(qū)動(dòng)器。我們進(jìn)一步討論該設(shè)計(jì)的硬件和軟件。硬件說明Corona輸入模塊如圖2所示，系統(tǒng)框圖見圖。
   3.2.1.3梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。3.2.1.4內(nèi)部繼電器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。3.2.1.5PLC是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點(diǎn)的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。3.2.2語(yǔ)句表語(yǔ)言，類似于匯編語(yǔ)言。3.2.3邏輯功能圖語(yǔ)言，沿用半導(dǎo)體邏輯框圖來表達(dá)，一般一個(gè)運(yùn)算框表示一個(gè)功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。4STEP7程序的使用4.1創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目就象一個(gè)文件夾，所有數(shù)據(jù)都以分層的結(jié)構(gòu)存在于其中，任何時(shí)候你都可以使用。在創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目之后，所有其他任務(wù)都在這個(gè)項(xiàng)目下執(zhí)。
   軟件說明這是PLC基本、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.3運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)。
   不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制要求，用PLC的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用來實(shí)現(xiàn)各種控制。STEP7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來進(jìn)行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果的在線監(jiān)視。3.2PLC提供的編程語(yǔ)言3.2.1標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言梯形圖語(yǔ)言也是我們常用的一種語(yǔ)言，它有以下特點(diǎn)3.2.1.1它是一種圖形語(yǔ)言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和一些圖形符號(hào)構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。3.2.1.2梯形圖中接點(diǎn)（觸點(diǎn)）只有常開和常閉，接點(diǎn)可以是PLC輸入點(diǎn)接的開關(guān)也可以是PLC內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)或內(nèi)部寄存器、計(jì)數(shù)器等的狀。

   早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)已引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及*的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地。
   節(jié)省空間，并且成本大幅降低，這就是目標(biāo)。圖傳統(tǒng)工業(yè)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖，其中電阻分壓器和光耦用于監(jiān)測(cè)和檢測(cè)傳感器輸出至系統(tǒng)PLC的信號(hào)。隔離數(shù)字輸入接口設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)以上設(shè)計(jì)目標(biāo)的解決方案就是Corona隔離子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)使用了數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換器/串行器和數(shù)字隔離器。Corona設(shè)計(jì)提供PLC數(shù)字輸入模塊的前端接口電路，支持高壓輸入(36V)，電源和數(shù)據(jù)隔離——全部集成在90mm×20mm小尺寸封裝中。該設(shè)計(jì)集成八通道數(shù)字輸入電平轉(zhuǎn)換器/串行器、六通道數(shù)據(jù)隔離器和用于隔離電源設(shè)計(jì)(如果現(xiàn)場(chǎng)無電源)的H橋變壓器驅(qū)動(dòng)器。我們進(jìn)一步討論該設(shè)計(jì)的硬件和軟件。硬件說明Corona輸入模塊如圖2所示，系統(tǒng)框圖見圖。
   可以通過動(dòng)作編程將動(dòng)態(tài)添加到單個(gè)圖形對(duì)象上。Corona設(shè)計(jì)經(jīng)過Nexys3和ZedBoard平臺(tái)驗(yàn)證。目前提供這兩種平臺(tái)的項(xiàng)目文件、器件驅(qū)動(dòng)器以及示例代碼。由于板載Pmod兼容連接器非常簡(jiǎn)單，所以Corona設(shè)計(jì)很容易用于任何微控制器或FPGA開發(fā)電路板。CS是由DCS與PLC發(fā)展而來，F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn)，而且跨出了革命的一步，而目前，新型的DCS與新型的PLC都有向?qū)Ψ娇繑n的趨勢(shì)，新型的DCS已有很強(qiáng)的順序控制功能;而新型的PLC，在處理閉環(huán)控制方面也不差，并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò)，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。區(qū)別要點(diǎn)DCSDCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊。
   5WINCC程序的使用5.1簡(jiǎn)介，WINCC是在生產(chǎn)和過程自動(dòng)化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)中性系統(tǒng)。具有控制自動(dòng)化過程的強(qiáng)大功能，是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作監(jiān)視系統(tǒng)，它很容易結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的和用戶的程序建立人機(jī)界面的滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。WINCC有兩個(gè)版本RC版（具有組態(tài)和開發(fā)環(huán)境）、RT版（只有運(yùn)行環(huán)境），我們一般使用的是RC版。5.2WINCC簡(jiǎn)單使用步驟5.2.1變量管理，首先確定通訊方式安裝驅(qū)動(dòng)程序，然后定義內(nèi)部變量和外部變量，外部變量是受你買的WINCC軟件限制的64K字節(jié)，內(nèi)部變量沒有限制。5.2.2畫面生成，進(jìn)入圖形編輯器，圖形編輯器是一種用于創(chuàng)建過程畫面的面向矢量的作圖程序。也可以使用包含在對(duì)象和樣式庫(kù)中的眾多的圖形對(duì)象來創(chuàng)建復(fù)雜的過程畫。

   軟件說明這是PLC基本、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。3.2模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3.3運(yùn)動(dòng)控制PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)。
   可以說現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化。減少信息往返是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則。減少信息往返常常可帶來改善系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的好處。因此。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先將相互間信息交換量大的節(jié)點(diǎn)，放在同一條支路里。減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時(shí)會(huì)相互矛盾。這時(shí)仍應(yīng)以節(jié)省投資為原則來做為選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間允許的話，應(yīng)選節(jié)省線纜的方案。如所選系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較緊張，稍微減少一點(diǎn)信息的傳輸就夠用了，那就應(yīng)選減少信息傳輸?shù)姆桨浮，F(xiàn)在一些帶現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會(huì)稍有差別，但一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在。選用哪一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表上的功能，是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問。
   在這種傳統(tǒng)架構(gòu)中，電阻分壓器消耗的功率較大，形成電路板(PCB)“熱點(diǎn)"，要求設(shè)計(jì)支持高溫工作以及增加散熱器。熱點(diǎn)甚至?xí)档拖到y(tǒng)可靠性。此外，對(duì)于高通道數(shù)量的模塊，多光耦設(shè)計(jì)增加系統(tǒng)成本和功耗，浪費(fèi)寶貴的電路板空間。顯而易見，緊湊而簡(jiǎn)單的隔離數(shù)字輸入接口將有利于工業(yè)生產(chǎn)。簡(jiǎn)化PLC的數(shù)字輸入集成能夠滿足這一要求。說出來容易做出來難！首先，增加通道輸入，擴(kuò)展系統(tǒng)容量，但仍使接口保持簡(jiǎn)單。現(xiàn)在，轉(zhuǎn)而考慮數(shù)字串行化，并尋求省去隔離用光耦的途徑。使用可配置的限流以降低功耗(見圖4)。改善檢錯(cuò)功能，使同一簡(jiǎn)單接口上的數(shù)據(jù)傳輸非常可靠。集成以上這些特性，使數(shù)字輸入功能更加完善而可靠，產(chǎn)生的熱量更少、功耗更。

   否則對(duì)程序的執(zhí)行有很大的影響。4.6創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語(yǔ)言創(chuàng)建一個(gè)與模板相連結(jié)或與模板無關(guān)的程序并存儲(chǔ)。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個(gè)塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編寫通用塊）。我們常采用的是結(jié)構(gòu)化編程和分布編程配合使用，很少采用線形編程。4.7下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個(gè)用戶程序到可編程控制器。在下載程序時(shí)可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P）,RUN-P模式表示，這個(gè)程序?qū)⒁淮蜗螺d一個(gè)塊，如果重寫一個(gè)舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突。所以一般在下載前將CPU切換到STOP模。
   不具備數(shù)字通信功能，那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話，也不能稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。再一點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線的一大特點(diǎn)就是要增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)控制功能。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品，那么現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)也就不存在了，所謂簡(jiǎn)化系統(tǒng)、方便設(shè)計(jì)、利于維護(hù)等*性也是虛的。(3)FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，無論是采用DCS還是采用現(xiàn)場(chǎng)總線，系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的，實(shí)際上，采用現(xiàn)場(chǎng)總線后，可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的信息。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方面讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理，減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往。
   我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。湖南迪碩電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)