西门子 代理商

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中、大型机高速度、高功能、大容量

现在对中、大型机处理数据的速度要求越来越高，OMRON公司的CV系列，每条基本指令的扫描时间为0.125微秒。而SIEMENS公司的TI555采用了多微处理器，每条基本指令的扫描时间为0.068微秒。

所谓高功能是指具有函数运算和浮点运算，数据处理和文字处理、队列、矩阵运算，PID运算及超前、滞后补偿，多段斜坡曲线生成，处方、配方、批处理，菜单组合的报警模板，故障搜索、自诊断等功能。

在存储器的容量上，OMRON公司的CV系列PLC的用户存储器容量为64K字，数据存储器容量为24K字，文件存储器容量为1M字。随着新型器件的不断涌现，主要部件成本的不断下降，人们在大幅度提高PLC功能的同时，也大幅度降低了PLC的成本。同时，价格的不断降低，也使PLC真正成为继电器的替代物。

U系列

标准型CPU包括CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN/DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/DP和CPU319-3 PN/DP。型号中带有PN/DP的CPU有一个PROFINET接口和一个MPI/DP接口。

（3）技术功能型CPU系列由PLC产生的各种输出控制信号经输出接口去控制和驱动负载（如指示灯的亮或灭、电动机的启停或正反转、设备的转动生产过程中，存在大量物理量，如压力、温度、速度、流量、黏度等，而PLC作为数字控制器不能够直接处理连续数据。因此，必须对这些物理量进行离散化，这就是模／数（A/D）转换。另外，控制这些物理量的执行器多数接收的也是模拟量，所以，PLC处理过的数据还必须进行数／模（D/A）转换，变成连续的模拟信号（如电压、电流）来驱动执行器动作。

在生产过程中，大量连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制，有非电量和电量，如压力、温度、速度、液位、电压、电流等，变送器用于将传感器提供的非电量或电量转换为标准量程的直流电压或直流电流信号，如DC0~10V和DC4~20 mA。

模拟量I/O接口模板的模拟输入信号或模拟输出信号可以是电压，也可以是电流。可以是单极性的，如0~10V、1~5V、4~20mA等；也可以是双极性的，如±10V、±20mA等。

：这一类软件向个人计算机提供实时操作的人—机接口，被用来作为系统的监控装置，通过显示器告诉操作人员系统的状况和可能发生的各种报警信息。操作员可以通过操作员接口键盘（有时也可能直接用个人计算机的键盘）输入各种控制指令，处理系统中出现的各种问题。

仿真软件：它允许工业控制计算机对工厂生产过程进行系统仿真，过去这一功能只有大型计算机系统才有。它可以对现有的系统进行有效地检测、分析和调试，也允许系统的设计者在实际系统建立之前，反复地对系统仿真，用这个方法，及时发现系统中存在的问题，并加以修改。还可以缩短系统设计、安装和调试的总工期，避免

还有一个比较特殊的模块是通信处理器（CP），该模块的功能是可以把西门子S7-200系列PLC作为主站连接到AS接口（传感器和执行器接口），通过AS接口的从站可以控制多达248个设备，这样就可以显著地扩展西门子S7-200系列PLC的输入和输出点数。（2）西门子S7-300

西门子S7-300系列PLC为模块化结构、易于实现分布式的配置以及、电磁兼容性强、抗振动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。

西门子S7-300系列是模块化小型PLC，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200系列PLC比较，S7-300系列PLC采用模块化结构，具备高速（0.6～0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便

其上面的MPI口可用电缆主要的区别就是S7-300/400系列PLC更模块化了，S7-200系列PLC是整体式的，CPU模块、I/O模块和电源模块都在一个模块内，称为CPU模块；

②控制功能。控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

③通信功能。大中型PLC控制系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。

PLC控制系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等。大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1:1冗余配置，通信总线应符合，通信距离应满足装置实际要求。

在PLC控制系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60％。PLC控制系统的通信网络主要有下列几种形式。

　PC为主站。多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络。

　1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络。

　PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网。

　专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。

PLC有五种标准化编程语言：三种图形化语言[顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）]和两种文本语言[语句表（IL）、结构文本（ST）]，选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C、Basic等语言，以满足特殊控制场合的控制要求。

⑤诊断功能。PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断，硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行的诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行的诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。

⑥处理速度。PLC采用扫描方式工作，对于一个大型企业的PLC扩展系统，应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把企业内的各独立控制系统的多台PLC连成一个多级分布式控制系统，这样便于相互通信，集中管理。

在做出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用PLC进行控制。在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、PID调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用PLC控制是很必要的。

用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC中去。

⑨进行软件测试。程序输入PLC后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将PLC连接到现场设备上去之前，必须进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。数，功能扩展方便灵活，I/O点数量、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类多，选择余地较大。维修时只要更换模块，判断故障的范围也很方便。因此，模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差的场合。机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争佳的性能价格比。

②安装方式选择。根据PLC的安装方式，系统分为集中式、远程I/O式和多台PLC联网分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程I/O式，因为它们的装置分布范围很广，远程I/O可以分散安装在I/O装置附近，I/O连线比集中式的短，但需要增设驱动器和远程I/O电源。多台联网分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通信模块。

③功能要求。一般小型（低档）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A/D和D/A单元。具有加减算术运算，数据传送功能的增强型低档PLC。

对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或PLC。但是中、PLC价格较贵，一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

④响应速度的要求。PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2～3个扫描周期，对于大多数应用场合来说，PLC的响应速度都可以满足要求，不是主要问题。然而对于某些个别场合，则要求考虑PLC的响应速度。为了减少PLC的I/O响应的延迟时间，可以选用扫描速度高的PLC，或选用具有高速I/O处理功能指令的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。

⑤系统可靠性的要求。对于一般的控制系统，PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。

⑥机型统一。一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题。

　同一机型的PLC，其编程方法相同，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。

　同一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。

而S7-300/400系列PLC从电源、I/O、CPU都是单独模块的。但S7-200系列PLC也可以扩展，只是CPU模块集成了部分功能，一些小型系统不需要另外定制模块，S7-200系列PLC的模块也有信号、通信、位控等模块。

S7-200系列PLC对机架没有什么概念，称之为导轨。为了便于分散控制，S7-300/400系列PLC的模块装在一根导轨上的，称之为一个机架，与中央机架对应的是扩展机架，机架还在软件里反映出来。

S7-200系列PLC的同一机架上的模块之间是通过模块正上方的数据接头联系的；而S7-300/400系列PLC则是通过在底部的U型总线连接器连接的。

S7-300/400系列PLC的I/O输入是接在前连接器上的，前连接器再接在信号模块上，而不是I/O信号直接接在信号模块上，这样可以在更换信号模块而不用重新接线。S7-300/400系列PLC的CPU带有Profibus（Profibus是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准）接口。（2）软件区别

S7-200系列PLC使用的是Step7-Micro/WIN32软件；S7-300/400系列PLC使用的是Step7软件，带有Micro和不带的区别是相当明显的。S7-200系列PLC的编程语言有三种：语句表（STL）、梯形图（LAD）、功能块图（FBD）；S7-300系列PLC除了这三种外，还有结构化控制语言（SCL）和图形语言（S7graph），其中SCL就是一种语言，S7-300/③双击“AI5/AO”子模块，这将打开“属性–AI5/AO2”对话框。

④在“输出”标签中，用鼠标左键单击“输出类型”框，然后选择“取消激活”，取消激活模拟量输出0。单击“确定”关闭该对话框，将启用模拟量输出0以控制电机供电部分。

⑤双击“Position”子模块，这将打开“属性–定口上显示。

②启动项目中的“硬件组态”组态表。

③双击“Position”子模块，这将打开“属性–定位”对话框。①在SIMATIC管理器中打开项目，一个由两部分组成的窗口随即打开，项目的标题在窗口上显稳定、快速、准确是设计控制系统的原则，所以在设计前应摸清控制对象的情况，如工艺要求、设备情况、控制功能、I/O点数及所选PLC性能规格等。

1）系统条件

①工艺要求。进行系统设计前，必须熟悉工艺要求与控制过程，详细了解被控对象（设备、生产过程）的工作原理、功能、工作过程和各种操作方求、设备状况和控制功能等内容无疑是控制系统设计的依据，但还在其基础上，对控制对象的下述内容进行分类统计，使确定的系统规模、机型和配置的依据更为具体。据此选择PLC控制系统的类型，设计总体控制初步方案。其内容包括：

首先要全面了解被控制对象的机构、运行过程等，并明确动作逻辑关系。

　根据系统功能要求（包括输入、输出信号数量的多少、性质、参数；有无特殊功能要求；是否联网运行等）选择PLC型号及各种附加配置，并有规则、有目的的分配输入、输出点。

　开关量输入、输出点数，按参数等级（电压、电流、功率、通信速度等）分类统计。

　模拟量输入、输出点数参数的情况。

　特殊功能、特殊模块要求，包括需要何种特殊性能的器件。

　PLC与被控制设备之间的距离。

控制对象对控制器响应速度的要求。

2）工作环境

工作环境是PLC工作的硬性指标，所选用的PLC机型要能够适应复杂的环境，诸如温度、湿度、噪声、信号屏蔽、工作电压等，各款PLC不尽相同，一定要选择适应实际工作环境的产品。

3）对PLC结构形式的选择

在相同功能和相同I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择PLC的结构形式。

4）可延性

可延性包括以下三个方面的含义。

①产品寿命。大致可以保证所选择的PLC使用年限，尽量购买生产日期较近的产品。

②产品连续性。生产厂家对PLC产品的不断开发升级是否向下兼容，这决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用和扩展。

③产品的更新周期。当某一种型号PLC（或PLC

用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在西门子S7-300系列PLC的操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300系列PLC中取得数据，S7-300系列PLC按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（如超时、模块更换等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300系列PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。S7-300系列PLC可通过编程软件Step7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300系列PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。

不必要的浪费和因设计不当造成的损失。

2.2.6　智能I/O接口

为适应和满足更加复杂控制功能的需要，PLC生产厂家均生产了各种不同功能的智能I/O接口，这些I/O接口板上一般都有独立的微处理器和控制软件，可以独立地工作，以便减少CPU模板的压力。

在众多的智能I/O接口中，常见的有满足位置控制需要的位置闭环控制接口模板；有快速PID调节器的闭环控制接口模板；有满足计数频率高达100KHz甚至上兆赫兹的高速计数器接口模板。用户可根据控制系统的特殊要求，选择相应的智能I/O接口。

（1）模拟量输入（AI）模板SM331的一些内部继电器状态和系统参数。它经过编程器接口与CPU联系，完成人机对话。

用PC机作编程器：目前在不需要用编程器进行实时监控的场合，经常采用能够运行STEP 7编程软件的个人计算机（台式PC机或便携式PC机）作为编程器。

（5）多功能

PLC的功能不断加强，以适应各种控制需要。同时，计算、处理功能的进一步完善，使PLC可以代替计算机进行管理、监控。智能I/O组件也将进一步发展，用来完成各种专门的任务（如：位置控制、温度控制、中断控制、PID调节、远程通信、音响输出等）。