可編程控制器(PLC)應用類設計指導

可編程控制器 (PLC)應用類設計指導 PLC應用類設計概述 可編程控制器的選型 硬件電路設計 PLC的軟件設計 設計實例： 3.5/3 60 m水泥回轉窯電控系統(tǒng) 設計選題： 2.6 13 m水泥磨電控系統(tǒng) 設計選題： RP120-80輥壓機電控系統(tǒng) 2.1.1 PLC的應用領域 1 PLC的特點 (1) 靈活，通用， I/O接口豐富。 (2) 可靠性高，抗干擾能力強。 (3) 編程簡單，使用方便。 (4) 設計施工周期短，接線簡單，維護工作量小。 (5) 體積小，重量輕，能耗低，易于實現(xiàn)機電一體化。 (6) 聯(lián)網(wǎng)方便，便于系統(tǒng)集成。 2.1 PLC應用類設計概述 2 PLC應用領域 (1) 開關量的邏輯控制：它是 PLC最基本的功能 。 所控制的邏輯可以是各種各樣的 ， 如時序的 、 組合的 、 計數(shù)的 、 不計數(shù)的等等 ， 控制的輸入 /輸出點數(shù)可以不受限制 ， 少則 10點 ， 幾十點 ， 多則成千上萬點 ， 并可以通過聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)控制 。 (2) 模擬量的閉環(huán)控制： PLC具有 A/D、 D/A轉換及算術運算功能 ， 因此可以實現(xiàn)模擬量控制 ， 有的 PLC還具有 PID控制或模糊控制的功能 。 可用于閉環(huán)的位置控制 、 速度控制和過程控制 。 (3) 數(shù)字量的智能控制：利用 PLC能接收和輸出高速脈沖的功能 ， 再配備相應的傳感器 (如旋轉編碼器 )或脈沖伺服裝置 (如環(huán)型分配器 、 功放 、 步進電機 )， 就能實現(xiàn)數(shù)字量的智能控制 。較高級的 PLC還專門開發(fā)了位控單元模塊 、 運動單元模塊等 ，可實現(xiàn)曲線插補 。 新開發(fā)的運動單元還能識別數(shù)控技術的編程語言 ， 為 PLC進行數(shù)字量的智能控制提供了方便 。 (4) 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控： PLC實現(xiàn)控制時，可把現(xiàn)場的數(shù)據(jù)實時顯示出來或采集保存下來，供進一步分析研究。較普便使用的是 PLC加上觸摸屏，可隨時觀察采集來的數(shù)據(jù)及統(tǒng)計分析結果。 (5) 通信 、 聯(lián)網(wǎng)及集散控制： PLC的通信聯(lián)網(wǎng)能力很強 ， 除了 PLC和 PLC之間的通信聯(lián)網(wǎng)以外 ， PLC還可以與計算機進行通信和聯(lián)網(wǎng) ， 由計算機來實現(xiàn)對其編程和管理 。 PLC也能與智能儀表 、 智能執(zhí)行裝置 (如變頻器 )進行通信和聯(lián)網(wǎng) ， 互相交換數(shù)據(jù)并對其實施控制 。 利用 PLC的強大的通信功能，把 PLC分布到控制現(xiàn)場，并實現(xiàn)各站間及上、下層間的通信，達到分散控制、集中管理，即構成了集散型計算機控制系統(tǒng) (DCS)或現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)。 2.1.2 PLC應用系統(tǒng)設計類型和步驟 1 PLC應用系統(tǒng)設計類型 上節(jié)所述的 5種應用場合均為 PLC設計的常見類型。作為畢業(yè)設計，最普遍的是用前兩種較為簡單的類型 開關量控制和模擬量控制。而開關量的順序控制又是工業(yè)自動化設計的首選?？捎?PLC作為開關量邏輯控制、定時控制、計數(shù)控制，利用 PLC取代傳統(tǒng)繼電接觸器控制，如機床電氣、電機控制中心等，也可取代順序控制，如高爐上料、電梯控制、貨物存取、運輸、檢測等。總之， PLC可用于單機、多機以及生產線的自動化控制場合。 用 PLC實現(xiàn)閉環(huán)過程控制是 PLC的第二個較重要的應用方向 ， 例如深度 、 壓力 、 流量等連續(xù)變化的模擬量閉環(huán) PID控制 。這種類型主要是用在系統(tǒng)中開關量較多 、 模擬量較少的場合 。不過 PLC中的模擬量輸入 /輸出模塊和 PID模塊價格較貴 ， 相對于單片機 、 工業(yè)控制計算機系統(tǒng)來說投入過高 ， 而顯示 、 編程功能較弱 。 這些因素在選型時應特別注意 。 可編程控制器由于其獨特的結構和工作方式，使它的設計內容和步驟與繼電器控制系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)都有很大的不同，主要表現(xiàn)是允許硬件電路和軟件編程可以分開進行設計。這一特點，使得可編程控制器系統(tǒng)設計變得簡單和方便。 2 PLC系統(tǒng)設計步驟 (1) 控制系統(tǒng)總體方案的選擇： (2) 確定受控對象與 PLC 之間的輸入、輸出信號關系： (3) 可編程控制器的機型選擇： (4) 硬件電路的設計： (5) 軟件設計： (6) 模擬調試： (7) 現(xiàn)場調試： 確 定 控 制 對 象 控 制 范 圍硬件 ( 外 圍 電 路 、 控 制 盤 、 布 線 等 ) 設計確 定 受 控 對 象 與 P L C 間 的 信 號 關 系根 據(jù) 控 制 要 求 估 算 P L C 程 序 步 驟選擇 P L C 機 型 和 功 能 模 塊 配 置繪制 P L C 中 所 用 元 件 的 地 址 表繪 制 程 序 控 制 流 程 圖繪 制 相 應 程 序 梯 形 圖轉 換 為 語 句 表 ， 輸 入 程 序 至 P L C調 試 、 修 改 程 序程 序 正 確 嗎 ？N聯(lián) 機 統(tǒng) 調 ， 優(yōu) 化 程 序 符 合 系 統(tǒng) 控 制 要 求 嗎 ？NY程 序 固 化 ， 編 制 使 用 說 明 書Y圖2-1 PLC系統(tǒng)設計流程 2.2 可編程控制器的選型 2.2.1 可編程控制器的種類 1 按結構分類 PLC按結構可分成整體式 PLC和組合式 PLC。 (1) 整體式 PLC。整體式 PLC的 CPU、存儲器、 I/O單元、電源安裝在同一機體內構成主機，另外還有 I/O擴展單元配合主機使用。用電纜將其接在主機上可以擴充 I/O點數(shù)。整體式PLC的特點是結構緊湊、體積小、重量輕、價格低，但其輸入 /輸出點數(shù)固定，實現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，靈活性較低，故小型 PLC常采用這種結構，它適用于工業(yè)生產中的單機控制。 (2) 組合式 PLC。組合式 PLC為總線結構，其總線做成總線板，上面有若干個總線槽，每個總線槽上可安裝一個 PLC模塊，不同的模塊實現(xiàn)不同的功能。 PLC的 CPU、存儲器做成一個模塊 (有的把電源也做在上面 )，該模塊在總線上的安裝位置一般來說是固定的，其它的模塊可根據(jù) PLC的控制規(guī)模、實現(xiàn)的功能選用，安裝在總線板的其它任一總線槽上。組合式 PLC安裝完后，需進行登記，使 PLC對安裝在總線上的各模塊進行地址確認。組合式 PLC的特點是：系統(tǒng)配置靈活，可構成具有不同控制規(guī)模和功能的 PLC，但它的價格較高，一般大、中型PLC采用這種結構。 2 按控制規(guī)模分類 控制規(guī)模主要是指控制開關量的輸入 、 輸出點數(shù)及模擬量的輸入 、 輸出路數(shù) ， 但主要以開關量計數(shù) 。 模擬量的路數(shù)可折合算成開關量的點數(shù) ， 一般一路相當于 8 16點 ， 根據(jù) I/O點數(shù)的不同 ， PLC大致可分為微型機 、 小型機 、 中型機及大型機 、超大型機 。 (1) 微型機：控制點數(shù)僅幾十點 ， 如 OMROM公司的 SP系列 ，松下電工的 FPO系列等 。 (2) 小型機：控制點數(shù) 100 500點左右 ， 如 OMROM公司的CPM1A、 CQH1、 CQM1H系列 ， 松下電工的 FP1系列等 。 (3) 中型機：控制點數(shù) 500 1000點左右，如 OMROM公司的C200H，西門子公司的 S7-300。 3 按生產廠家分類 (1) 德國西門子公司：有 S5系列的 PLC產品 ， 如 S5-950、100U、 135U及 155U； S7系列機 ， 常用的有 S7-200(小型 )、 S7-300(中型 )及 S7-400(大型 )機 。 (2) 日本 OMROM公司：有 P1、 CPM1A、 CPM2A、 C200H、CQM1等機型 。 (3) 美國 A-B公司：常用的有 PC/5及 SLC-500系列 。 (4) 日本三菱公司：主要有 F1系列和 FX2系列機 。 (5) 日本松下電工公司：主要有 FP0系列微型機， FP1系列箱體式小型機， FP2、 FP3、 FP10、 FP10SH等模塊式機型。 (6) 中外合資 (與日本光洋公司合資 )無錫華光電子工業(yè)公司：SZ-3、 SR-10、 SP-400、 SU-5/6。 (7) 福建廈門中外合資 A-B有限公司： SLC-100、 PLC-2、PLC-5。 (8) 上海香島機電制造有限公司： ACMY-S256、 ACMY-S80。 (9) 機械部北京機械工業(yè)自動化所： MPC-10、 MPC-20。 (10) 機械部大連組合機床研究所： ZHS-PC01、 ZHS-PC02。 (11) 機械部上海機械工業(yè)自動化儀表所： TS-300、 TS-400。 2.2.2 可編程控制器的機型選擇 可編程控制器的選型可以從以下幾個方面進行考慮： (1) 功能和結構 。 可編程控制器的功能日益增多 ， 不同型號的產品在功能上有較大的差異 。 當控制對象只要求開關量控制時 ， 從功能角度來說 ， 幾乎所有型號的可編程控制器都可勝任 。而當控制對象有模擬量的輸入 /輸出控制要求或其它特殊功能要求時 ， 就應仔細了解不同系列 、 不同型號的可編程控制器的功能特點 。 從結構上講，單臺設備或幾臺設備共享一臺可編程控制器時往往選用整體式結構，考慮到工業(yè)控制的發(fā)展方向時，選用具有通信能力的可編程控制器為好。組合式結構組態(tài)靈活，宜于擴充，特別適合用于較大控制規(guī)模的場合。 (2) 輸入、輸出模塊的選擇。大多數(shù)可編程控制器輸入、輸出模塊都可有多種選擇。輸入模塊完成控制命令、故障及狀態(tài)檢測等輸入信號的轉換。一般來說，這些信號的種類可能不同，經(jīng)輸入模塊的變換后就可將這些不同電平的信號轉變?yōu)榭删幊炭刂破鲀炔康慕y(tǒng)一電平信號。此外，輸入模塊還兼有外部電路與可編程控制器內部電路的隔離作用和防止干擾的作用。輸入模塊的類型一般分直流 5 V、 12 V、 24 V、 48 V、 60 V五種，交流 115 V和 220 V兩種。選擇時主要考慮現(xiàn)場設備與可編程控制器之間的距離，距離遠時，可選電壓等級高一些的模塊；距離較近時，選擇電壓等級低一些的模塊即可。這樣的選擇主要是為了提高系統(tǒng)工作的可靠性。選擇輸入模塊的另一個考慮因素是系統(tǒng)工作時，同一時間內要接通的點數(shù)的多少，特別對于 32點、 64點這些高密度的輸入模塊，同時接通數(shù)一般不得超過60%，如果條件難以滿足，就只有選擇密度低一些的輸入模塊。 輸出模塊用來將可編程控制器內部的電平信號轉換為外部過程的控制信號。開關頻率不高的交直流負載一般選繼電器輸出型模塊；開關頻率高、電感強、低功率因數(shù)的負載可考慮選用晶閘管輸出模塊；開關頻率較高的直流負載則應選用晶體管輸出模塊。選用輸出模塊還應注意同時接通點數(shù)的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值。 (3) I/O點數(shù)的估算 。 I/O點數(shù)是可編程控制器的重要技術指標 。 合理選擇 I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求 ， 又可使系統(tǒng)造價投入最低 。 傳統(tǒng)設備及各種電器組件所需的編程 I/O點數(shù)在不同的場合應用時不盡相同 ， 比如用可編程控制器控制一臺 ( 啟動的交流電動機時 ， 輸入點有四點 ， 分別為：電源合閘 、 起動 、 停止和過載；而輸出則為三點 ， 分別用于控制三個接觸器線圈的吸合和斷開 。 但在實際應用中，大多數(shù)場合一組電源不只給一臺電動機供電，所以合閘信號也不一定每臺電動機都需要一個。選擇 I/O點數(shù)的原則是根據(jù)具體設備的控制要求有所取舍，滿足要求即可。典型傳動設備及常用電器組件所需 I/O點數(shù)見表 2-1。 表 2-1 典型傳動設備及常用電器組件所需可編程控制器 I/O點數(shù) 序號 電器設備、 組件 輸入 點數(shù) 輸出 點數(shù) I / O 總數(shù) 序號 電器設備、 組件 輸入 點數(shù) 輸出點數(shù) I / O 總數(shù) 1 啟 動 的籠型電動機 4 3 7 12 光電管開關 2 2 2 單 向 運 行 籠 型電動機 4 1 5 13 信號燈 1 1 3 可 逆 運 行 的 籠型電動機 5 2 7 14 撥碼開關 4 4 4 單 向 運 行 的 直流電動機 5 3 8 15 三擋波段開關 3 3 5 單線圈電磁閥 6 4 10 16 行程開關 1 1 6 單 向 運 行 的 直流電動機 9 6 15 17 接近開 關 1 1 7 可 逆 運 行 的 直流電動機 12 8 20 18 抱閘 1 1 8 單線圈電磁閥 2 1 3 19 風機 1 1 9 雙線圈電磁閥 3 2 5 20 位置開關 2 2 10 比例閥 3 5 8 11 按鈕開關 1 1 21 動能控制單元 2 0 ( 6 , 3 2 , 4 8 , 6 4 , 1 2 8 ) (4) 內存估算：選擇可編程控制器內存容量應考慮以下幾個因素：內存利用率 、 開關量輸入 /輸出點數(shù) 、 模擬量輸入 /輸出點數(shù) 、 設計者的編程水平 。 內存利用率是指一個程序段中的接點數(shù)與存放該程序所代表的機器語言所需的內存字數(shù)的比值。不同廠家、不同產品的內存利用率有所差別，查找相應產品說明書可查到指令長度，以此可計算相應的內存利用率。顯然，高的內存利用率是有好處的，同樣的程序，因較少的內存量，可縮短程序的掃描時間而提高系統(tǒng)的響應速度。 開關量輸入 /輸出點數(shù)與所需內存容量有很大的關系。在一般的編程水平下，可用下面的經(jīng)驗公式估算： 所需內存字數(shù) I/O點數(shù) 10 具有模擬量輸入 /輸出點數(shù)時，通常要使用應用指令 (功能指令 )，而應用指令的內存利用率較低，因此一條應用指令占用的內存較多。 當只有模擬量輸入時 ， 一般只需處理模擬量讀入 、 模擬量轉換 、 數(shù)字濾波 、 傳送和比較運算 ， 所用的應用指令數(shù)會相對少一些 。 而模擬量輸入 、 輸出都有時 ， 通常意味著系統(tǒng)要求的控制功能比較復雜 ， 如閉環(huán)的運動控制 、 過程控制等 ， 也就意味著可編程控制器要進行較為復雜的運算 ， 自然所需的內存數(shù)也會大增 。 針對上述兩種不同情況 ， 可用以下經(jīng)驗公式估計所需的內存數(shù)： 當只有模擬量輸入時： 內存字數(shù)模擬量點數(shù) 100 當模擬量輸入、輸出都存在時： 內存字數(shù)模擬量輸入、輸出總點數(shù) 200 所謂編程質量，是指對完成同樣功能所編制應用程序長短的一種評價，程序越短，編程質量越好；編程經(jīng)驗較豐富時，質量就越好。而對于初次進行畢業(yè)設計的編程者，可能就相對要差一些。所以初學者在估算內存容量時，應該多留一些裕量。 考慮到上述的多種因素 ， 總的內存容量的經(jīng)驗公式為 總存儲器字數(shù) =I/O點數(shù) 10+模擬量輸入、輸出總點數(shù) 150 為提高可靠性，在上面求得總字數(shù)后再考慮增加 25%左右作為裕量，就可以最后確定出可編程控制器的內存容量。 (5) 響應時間：可編程控制器的響應時間是指輸入信號產生時刻與由此而使輸出信號狀態(tài)發(fā)生變化時刻的時間間隔 。 由于現(xiàn)在生產的可編程控制器的掃描周期都較短 ， 對于只含有開關量控制的電氣控制系統(tǒng)來說 ， 因電器本身動作就達十幾至幾十毫秒 ， 所以 ， 在這種系統(tǒng)中 ， 可編程控制器的響應時間問題基本可不必考慮 。 而在有模擬量輸入 /輸出的過程控制和運動控制場合，可編程控制器的響應時間就應仔細加以考慮，以滿足系統(tǒng)控制的實時性要求和各項動態(tài)指標。 2.2.3 常用可編程控制器性能簡介 1德國西門子公司的 PLC 1) SIMATIC S5系列 PLC概況 (1) S5-90U與 S5-95U是兩種微型 PLC， 整體式結構 。 其特點是價格便宜 ， 易于操作 ， 結構緊湊 。 (2) S5-100U小型 PLC， 模板式結構 。 S5-100U提供 3種 CPU模板 ， 根據(jù)擴展需要采用 CPU100、 CPU102或 CPU103。 CPU編號越大 ， 附加功能越多 ， 例如閉環(huán)調節(jié) 、 位置控制 、 計數(shù)與通信功能等 。 (3) S5-115U中型 PLC， 模板式結構 。 它提供 5種 CPU模板 ，分別為 CPU941、 CPU942、 CPU943、 CPU944、 CPU945， 編號越大 ， 功能越強 。 S5-115H中型 PLC是由 S5-115U組成的雙機冗余系統(tǒng) ， 用于對安全可靠性要求很高的場合 。 (4) S5-135U大型 PLC，模板式結構，采用多處理器運行，可以配置 4個處理器及 1個協(xié)處理器。幾個 CPU分別負責不同的工作任務，可滿足從簡單控制到全面控制及回路調節(jié)功能在內的所有需要，還可以配置各類智能模板。 (5) S5-155U大型高檔次 PLC， 模板式結構 。 可配用 4種處理器 ， 既可單處理器運行 ， 也可多處理器運行 ， 在多處理器運行時應加配協(xié)處理器 。 它功能很強 ， 可以完成最復雜的控制任務 ， 可以與上位機和現(xiàn)場控制器聯(lián)網(wǎng)形成網(wǎng)絡系統(tǒng) ， 也可插接各種智能模板 。 S5-155U可以取代作為過渡型的 S5-150U與 S5-135U。 (6) S5-155H大型高檔次 PLC， 它是由兩臺 S5-155U構成的雙機冗余系統(tǒng) ， 用于對安全可靠性要求很高的場合 。 西門子公司提供的 SETP 5編程軟件包用于 S5系列的 PLC程序設計，可使用語句表、流程圖和梯形圖三種語言編程。 2) S7系列 PLC (1) S7-200系列小型號 PLC， 整體式結構 。 有些型號的 PLC只能單機運行 ， 有些可另加輸入 /輸出擴展單元 ， 有的還可以接特殊的功能擴展單元 。 它結構小巧 ， 可靠性能高 ， 運行速度快 ，指令豐富 。 S7-200小型 PLC的 CPU已有兩代 ， 第一代 CPU模塊為CPU21X， 共有 4種類型號的 CPU；第二代 CPU模塊為 CPU22X，也有 4種類型號的 CPU。 除個別 CPU無擴展能力外 ， 其他都有很強的開關 、 模擬量 I/O擴展能力 ， 還有一些附加功能和較強的通信能力 。 S7-200型可編程序控制器的點對點鏈接口 (PPI)可以連接編程設備 、 操作員界面和具有串行接口的設備 ， 用戶程序有三級口令保護 。 (2) S7-300系列中型 PLC， 模塊式結構 。 有 8種不同性能檔次的 CPU供用戶選擇 。 一般情況下 ， 總有一種 CPU能滿足用戶的需要 。 S7-300的模板品種齊全 ， 包括各種數(shù)字量和模擬量 I/O模塊 (包括用于危險場所的 EX I/O型號 )、 功能模板 、 通信模板等 ， 以各種不同方式組合在一起 ， 可將控制系統(tǒng)設計成完全符合應用的需要 。 其指令系統(tǒng)包括 350多條指令 。 S7-300一般稱為通用型 PLC， 也是目前西門子公司產品中應用最廣 、 市場份額最大的機型 。 S7-300系列 PLC采用板式結構，可以用模板上的凹槽，裝在 DIN導軌上。系統(tǒng)配置靈活，有 8種 CPU模板及其他擴展板供用戶選擇，能滿足不同自動控制系統(tǒng)的要求，特別是機床設備、包裝機械、各種機械工程及樓宇自動化等。模板化、無排風扇設計易于實現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)結構。該系列 PLC是性能價格比較高的設備之一。 S7-300系列 PLC的特點為： 配有 8種不同檔次的 CPU： CPU 312IFM/314IFM/313/314/315/315-2DP/316-2DP/318-2DP。其中帶 IFM的表示該 CPU模板上集成有 I/O接口和特殊功能；帶 2DP的 PLC表示 CPU模板上有現(xiàn)場總線 PROFIBUS-DP的接口。 模板品種齊全，包括不同規(guī)格的數(shù)字量和模擬量 I/O模板、 EX I/O模板、多種功能模板、通信模板、多機架連接用接口模板等，能適應各種類型應用場合的需要。 擴展功能很強 。 單機架配置時 ， 最多裝 8個模板 ， 256個I/O點；多機架配置時 ， 最多可裝 1024 個 I/O點 。 若使用PROFIBUS-DP的分布式系統(tǒng) ， 則最多可以連接 65 536個 I/O點 。 很強的通信聯(lián)網(wǎng)能力 。 多點接口 MPI可用于 S7-300 CPU 與 PG/PC、 HMI以及其他 SIMATIC S7/C7/WIN AC自動化系統(tǒng)通信 ， 最多可以連接 32個 MPI節(jié)點 。 用 CPU上集成 DP接口 ， S7-300可以作為主機或從機接入 PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線 。 可利用MPI、 PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)進行組網(wǎng)等 。 編程器 PG可通過兩種接口 (MPI、 DP)接入 ， 可操作幾個CPU。 使用 STEP 7或 STEP-MINI可對 S7-300進行硬件組態(tài)和編程 ， STEP 7功能更強 。 (3) S7-400系列大型 PLC，模塊式結構。被稱為功能最強大的 PLC，適宜于自動化生產和過程控制中的高級控制場合。它有多種不同性能檔次的 CPU可供選擇。在一個 S7-400中央控制器中可包括多個 CPU，可以使不同的功能分離開來。例如可以用一個 CPU完成實時處理功能，同時另一個 CPU完成非實時功能。另外， S7-400H是一種冗余的 PLC， S7-400F/FH是一種故障安全型 PLC。 表 2-2 S7系列可編程控制器性能簡表 型 號 用戶程序存儲器 /B 二進制語句掃描時間 ( m s / K B ) 最大開關量 I / O 點( 板上 ) 最大模擬量 I / O 點( 板上 ) 通 信 口 網(wǎng) 絡 C P U 2 1 2 C P U 2 1 4 1 K 4 K 1 . 3 0 . 8 3 0 / 1 4 6 4 / 2 4 8 16 PPI 接口 PPI 接口 _ C P U 3 1 2 C P U 3 1 3 C P U 3 1 4 C P U 3 1 5 - 2 D P 6 K 12 K 24 K 48 K 0 . 6 0 . 6 0 . 3 0 . 3 1 4 4 / 1 6 1 2 8 / 0 5 1 2 / 0 1 0 2 4 / 0 32 32 64 128 M P I 接口 M P I 接口 M P I 接口 M P I 接口 S I N E C L 2 / L 2 DP C P U 4 1 2 - 1 48 K 0 . 2 4 K / 4 K 2 5 6 / 2 4 6 M P I 接口 S I N E C L 2 / H 1 C P U 4 1 3 - 1 C P U 4 1 3 - 2 D P 72 K 0 . 2 16 K / 1 6 K 1 0 2 4 / 1 0 2 4 S I N E C L 2 - DP ( 4 1 3 - DP 型 ) S I N E C L 2 / H 1 C P U 4 1 4 - 1 C P U 4 1 4 - 2 D P 128 K 0 . 1 64 K / 6 4 K 4 0 9 6 / 4 0 9 6 M P I 接口 S I N E C L 2 - DP ( 4 1 4 - DP 型 ) S I N E C L 2 / H 1 C P U 416 - 1 C P U 4 1 6 - 2 D P 512 K 0 . 0 8 1 2 8 K / 1 2 8 K 8 1 9 2 / 8 1 9 2 M P I 接口 S I N E C L 2 - DP ( 4 1 4 - DP 型 ) S I N E C L 2 / H 1 3) SIMATIC的網(wǎng)絡與監(jiān)控系統(tǒng) 當需要通信的設備較少時 ， 可以使用通信處理器實現(xiàn)經(jīng)濟的點對點的連接；需要通信的設備較多時 ， 可以通過 SINEC H1、SINEC L2或是 SINEC LI和 Profibus局域網(wǎng)進行通信 。 SINEC H1是一種標準的以太網(wǎng) ， 可選光纖電纜和同軸電纜 ， 連接 1024個節(jié)點 ， 傳輸距離 4.6 km， 可運行 SINEC H1-TF和 SINEC LI-MAP協(xié)議 ， 傳輸速率 10 Mb/s。 現(xiàn)場總線 Profibus(L2)可選雙絞線或光纖電纜 ， 可連接 127個節(jié)點 ， 傳輸距離 23.8 km(光纖電纜 )/9.6 km (雙絞線 )， 可運行SINEC L2-FMS和 SINEC L2-DP協(xié)議 ， 傳輸速率可達 12 Mb/s。 SINEC L1是一種速度較低的廉價網(wǎng)絡 ， SINEC L2是介于 L1和 H1之間的局域網(wǎng) ， 可以連接所有的自動化控制場合的過程控制單元 。 COROS LS-B是功能強大的圖形 HMI系統(tǒng) ， 可實現(xiàn)圖形化的過程監(jiān)控 、 數(shù)據(jù)采集 、 標準動態(tài)數(shù)據(jù)交換和指定文檔的數(shù)據(jù)管理功能 。 裝有該軟件的 OS-B操作站 ， 可以直接連接到 SINEC H1高速以太網(wǎng)和 SINEC L2局域網(wǎng)上 。 WINCC是基于 Windows 95與 Windows NT的過程監(jiān)控系統(tǒng)軟件。它具有高度的開放性和靈活的系統(tǒng)結構，使它能集成到自動化系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡中去。它提供大量的組態(tài)工具，不僅能提高組態(tài)效率，而且能生成具有 Windows風格的動態(tài)操作畫面。 2 A-B公司的 PLC (1) SLC-500系列 。 它包括： SLC-500型 ， 模塊式結構 ，I/O點數(shù) 20 72； SLC-5/01型 ， 模塊式結構 ， I/O點數(shù) 4 256； SLC-5/02型 ， 模塊式結構 ， I/O點數(shù) 4 480。 SLC-500系列雖屬小型 PLC， 但它的指令集功能很強 ， 是引自 PLC-5系列的先進指令系統(tǒng) ， 包括 BCD二進制轉換 、 文件傳送等 。 本系列 PLC都具有通信功能 。 SLC-500有多種處理器可供選擇 ， 存儲器容量為 1 60 KB指令 ， 本地 I/O最大點數(shù)為 52 960點 ， 掃描時間為 0.9 8 ms。DH-485接口是標準配置 ， SLC-5/03和 SLC-5/04有一個 RS-232C接口 ， 可以被設置為支持 DH-485通信 。 1746是專為 SLC-500設計的低成本、節(jié)約空間的輸入 /輸出模塊，共有 50種規(guī)格。 (2) PLC-2系列 。 是 A-B公司原先的 PLC產品 ， 可經(jīng)過通信模塊上網(wǎng) ， 配備了增強的指令系統(tǒng) ， 可以處理那些通常要求大型PLC才能完成的復雜控制過程 。 它有兩類處理器模塊：MiniPLC-2(支持最大離散 I/O 256點 、 模擬量 I/O 256路 )和 PLC-2(支持最大離散 I/O1792點 ， 模擬量 I/O 400路 )， 供用戶選擇 。 可方便地組成本地 、 遠程或本地與遠程組合的系統(tǒng) 。 (3) PLC-3系列。也是 A-B公司原先的 PLC產品，可經(jīng)過通信模塊上網(wǎng)，是一種大型模塊式 PLC。支持多處理器運行，為大規(guī)模工業(yè)應用而設計，具有 8192個過程 I/O控制點，最大模擬量 I/O達 4096路，可用 BASIC語言編程。顯示面板便于系統(tǒng)設置、故障排除、數(shù)據(jù)修改及狀態(tài)顯示，并具有實時的、完全的熱備份功能。 (4) PLC-5系列。它是 A-B公司當前主推的 PLC產品，是一類從中型到大型模塊式結構的 PLC，其功能齊備的各種模塊是通用的，按選用的處理器模塊不同，構成不同的 PLC系統(tǒng)。它的處理器模塊內集成有通信機制及多種通信接口。 PLC-5系列提供從 PLC-5/10至 PLC-5/60L共 12種處理器模塊供選擇，支持的I/O點數(shù)為 256 3072。這個系列的產品可方便地應用在生產、過程控制等廣闊的領域。 PLC-5系列具有閉環(huán) PID控制、數(shù)據(jù)文件管理等功能，該系列將順序控制、過程控制和數(shù)據(jù)處理等集成于一體。各種 PLC-5系統(tǒng)處理器中，最大的存儲容量為 100 KB字，程序掃描時間為 0.5 ms/KB(最小值 )。 (5) Micro Logix 1000微型 PLC。 Micro Logix 1000屬微型可編程控制器 。 其 I/O數(shù)有 16點 、 32點兩種 ， 輸入可選 AC 120 V和DC 24 V。 通過控制器上的 RS-232C接口 ， 使用個人計算機上運行的APS軟件 ， 可以對 Micro Logix 1000編程 ， 還可以選用 Micro View操作員接口監(jiān)視和控制系統(tǒng) 。 (6) 通信網(wǎng)絡。 A-B公司的三級通信網(wǎng)絡將控制系統(tǒng)中的設備有機地結合為一個整體，過程控制數(shù)據(jù)與信息可以在可編程序控制器、人機接口、變頻器和集散控制系統(tǒng) (DCS)之間交換傳遞。最上面一層網(wǎng)絡是信息網(wǎng) (以太網(wǎng) )，用來連接數(shù)據(jù)高速公路和廠區(qū)的通信網(wǎng)絡，中間一層是控制網(wǎng)絡 (DH， ControlNet)，又叫過程網(wǎng)，用來實現(xiàn) PLC與計算機之間的通信。 3 日本三菱公司的 PLC (1) F1、 F2和 FX2、 FX2N系列 PLC。 繼 F系列之后 ， 該公司又推出了功能更強的 F1、 F2系列和 FX2、 FX2N等系列 PLC產品 。 F、 F1和 F2等系列 PLC都是小型整體式結構 ， 它們由基本單元 、 擴展單元和特殊單元組成 。 每臺 PLC都用一個基本單元 。使用擴展單元可以增加 I/O點數(shù) 。 使用特殊單元可以增加控制功能 。 它們的開關量 I/O總點數(shù)為 12 120點 ， 可進行多種組合 ，用模擬量單元可進行模擬量控制 。 近年推出的 FX2系列和 FX2N系列是三菱公司的小型高性能整體式 PLC， 它由基本單元 、 擴展單元 、 擴展模塊和特殊適配器單元組成 ， 系統(tǒng)的最大 I/O點為256點 。 利用擴展模塊 ， 可以只增加輸入點或輸出點 ， 從而調節(jié)輸入與輸出的比例 。 FX2通過特殊模塊 ， 可以連接特殊單元 ，進行一些特殊控制 (模擬量控制 、 位置控制 、 可編程凸輪控制 )。 (2) A系列 PLC。 三菱公司推出的 A系列 PLC是一新型的帶有智能接口的 PLC。 A系列產品包括有 AOJ2、 A1、 A2、 A3系列及 A2A、 A3A系列等 ， 其中 AOJ2系列為單元式結構 ， A1、 A2、A3、 A2A、 A3A系列為模塊結構 。 它們的最大 I/O點分別是AOJ2系列 336點 ， A1系列 256點 ， A2系列 512點 ， A3系列 2048點 ，A2A系列 512點 ， A3A系列 2048點 。 A系列 PLC具有控制模擬量系統(tǒng)的 PID回路調節(jié)能力及很強的通信能力 。 它既有同軸電纜通信接口 ， 又有光纖通信接口 。 A系列可擴展的 I/O網(wǎng)絡 ， 可實現(xiàn) F、F1、 F2系列和 FREQROL-Z系列變換器之間的數(shù)據(jù)交換 ， 可與CRT和計算機相連 ， 并配有豐富的軟件系統(tǒng) ， 擁有大量的特殊功能模塊 。 (3) AnS系列 PLC。 A2AS CPU(S1/S30)是一種經(jīng)濟 、 高性能的微型模塊式可編程控制器 ， 由于使用三菱的順序控制專用芯片 (MSP)， 其執(zhí)行速度和功能可以和大型可編程控制器相媲美 。 AnS系列有 8種 CPU可以供選擇 ， 最大可以提供 256 1024個 I/O點 。 處理速度為 0.2 (s/步 ， 可以使用的指令分別達到 460條以上和 250條以上 。 不同的 CPU， 其用戶程序存儲器容量為 830 K步 RAM或 E2PROM。 AnS系列具有 50余種特殊功能模塊，如高速計數(shù)模塊、模擬量輸入 /輸出模塊、溫度傳感器模塊、熱電偶感應模塊、脈沖捕捉模塊、模擬定時模塊、高速中斷模塊、單軸 /雙軸 /3軸位置控制模塊、計算機通信模塊、 MODBUS通信模塊、智能通信模塊 (用 BASIC語言編程 )、網(wǎng)絡模塊和以太網(wǎng)網(wǎng)絡模塊。 (4) Q系列 PLC。 三菱公司新推出的 Q系列大中型 PLC QnA(Q2A、 Q3A、 Q4A)， 每步運算速度可高達 0.075 (s。 本地I/O可達 4096點 ， 遠程 I/O點可達 8192點 。 大部分 A系列模塊都可兼用 ， 將 A系列程序轉換后亦可用于 QnA系列 。 (5) 三菱 PLC通信網(wǎng)絡 。 三菱可編程控制器可以組成多級通信網(wǎng)絡 ， A4U、 A2AS等可編程控制器可以連接工廠級的以太網(wǎng)或 MAP(IEEE802.4)網(wǎng)絡 。 MELSECNET/10：令牌式網(wǎng)絡?？墒褂霉饫w電纜或同軸電纜，采用雙環(huán)式或總線式結構，提供 10 Mb/s的高速數(shù)據(jù)傳送。 MELSECNET/ ：光纖電纜或同軸電纜 ， 采用雙環(huán)式網(wǎng)絡 。 高可靠性 ， 最多 64個子站和 1個主站 ， 最大傳送速率 1.25 Mb/s， 傳送距離 500 m(同軸電纜 )/1 km(光纖電纜 )。 MELSECNET/B：雙絞線總線式經(jīng)濟型網(wǎng)絡 ， 最多 32個站 ， 最大傳送速度 1 Mb/s,傳送距離 1200 m(總長 )。 CC-Link：雙絞線總線網(wǎng) ， 最多 64個站 ， 1.2 km為 156 kb/s， 100 m為 10 Mb/s。 可加備用主站 ， 有網(wǎng)絡監(jiān)控功能 。 已有30多家公司成為 CC-Link產品的合作開發(fā)伙伴 。 屬三菱系列中應用最廣的一類網(wǎng)絡 。 I/O LINK: 雙絞線總線網(wǎng)，方便靈活的輸入 /輸出端子連接網(wǎng)絡，用于連接遠程 I/O裝置。每一主模塊可控制 128個 I/O點，刷新時間為 5.4 ms。 4日本歐姆龍公司的 PLC (1) C系列 PLC。 OMRON C系列 PLC有微型、小型、中型和大型 4大類十幾種型號。微型 PLC以 C20K、 C20H、 C20P和 C20為代表，是整體結構， I/O容量為十幾點，最多可擴充到 120點。小型 PLC又分為 C120H、 C120和 C200H三種， C120最多可控制256點 I/O，是緊湊型整體結構。而 C200H雖然也是小型 PLC，但它是緊湊型模塊結構，最多可控制 384點 I/O，同時還可以配置智能 I/O模塊，是一種小型高功能 PLC。中型 PLC有 C500H、 C500和 C1000H三種， I/O容量分別為 512點和 1024點。此外， C1000H PLC采用多處理器