可編程控制器(PLC)應(yīng)用類設(shè)計(jì)指導(dǎo)

可編程控制器 (PLC)應(yīng)用類設(shè)計(jì)指導(dǎo) PLC應(yīng)用類設(shè)計(jì)概述 可編程控制器的選型 硬件電路設(shè)計(jì) PLC的軟件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)實(shí)例： 3.5/3 60 m水泥回轉(zhuǎn)窯電控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)選題： 2.6 13 m水泥磨電控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)選題： RP120-80輥壓機(jī)電控系統(tǒng) 2.1.1 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 1 PLC的特點(diǎn) (1) 靈活，通用， I/O接口豐富。 (2) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 (3) 編程簡(jiǎn)單，使用方便。 (4) 設(shè)計(jì)施工周期短，接線簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小。 (5) 體積小，重量輕，能耗低，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 (6) 聯(lián)網(wǎng)方便，便于系統(tǒng)集成。 2.1 PLC應(yīng)用類設(shè)計(jì)概述 2 PLC應(yīng)用領(lǐng)域 (1) 開(kāi)關(guān)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(shí)序的 、 組合的 、 計(jì)數(shù)的 、 不計(jì)數(shù)的等等 ， 控制的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)可以不受限制 ， 少則 10點(diǎn) ， 幾十點(diǎn) ， 多則成千上萬(wàn)點(diǎn) ， 并可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制 。 (2) 模擬量的閉環(huán)控制： PLC具有 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算功能 ， 因此可以實(shí)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(guò)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(yīng)的傳感器 (如旋轉(zhuǎn)編碼器 )或脈沖伺服裝置 (如環(huán)型分配器 、 功放 、 步進(jìn)電機(jī) )， 就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字量的智能控制 。較高級(jí)的 PLC還專門開(kāi)發(fā)了位控單元模塊 、 運(yùn)動(dòng)單元模塊等 ，可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ) 。 新開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)單元還能識(shí)別數(shù)控技術(shù)的編程語(yǔ)言 ， 為 PLC進(jìn)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(shí)現(xiàn)控制時(shí)，可把現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)或采集保存下來(lái)，供進(jìn)一步分析研究。較普便使用的是 PLC加上觸摸屏，可隨時(shí)觀察采集來(lái)的數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)分析結(jié)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(qiáng) ， 除了 PLC和 PLC之間的通信聯(lián)網(wǎng)以外 ， PLC還可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng) ， 由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng) ， 互相交換數(shù)據(jù)并對(duì)其實(shí)施控制 。 利用 PLC的強(qiáng)大的通信功能，把 PLC分布到控制現(xiàn)場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)各站間及上、下層間的通信，達(dá)到分散控制、集中管理，即構(gòu)成了集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) (DCS)或現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)。 2.1.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)類型和步驟 1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)類型 上節(jié)所述的 5種應(yīng)用場(chǎng)合均為 PLC設(shè)計(jì)的常見(jiàn)類型。作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，最普遍的是用前兩種較為簡(jiǎn)單的類型 開(kāi)關(guān)量控制和模擬量控制。而開(kāi)關(guān)量的順序控制又是工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的首選?？捎?PLC作為開(kāi)關(guān)量邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制，利用 PLC取代傳統(tǒng)繼電接觸器控制，如機(jī)床電氣、電機(jī)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(yùn)輸、檢測(cè)等。總之， PLC可用于單機(jī)、多機(jī)以及生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制場(chǎng)合。 用 PLC實(shí)現(xiàn)閉環(huán)過(guò)程控制是 PLC的第二個(gè)較重要的應(yīng)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(kāi)關(guān)量較多 、 模擬量較少的場(chǎng)合 。不過(guò) PLC中的模擬量輸入 /輸出模塊和 PID模塊價(jià)格較貴 ， 相對(duì)于單片機(jī) 、 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)投入過(guò)高 ， 而顯示 、 編程功能較弱 。 這些因素在選型時(shí)應(yīng)特別注意 。 可編程控制器由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工作方式，使它的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟與繼電器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)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(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這一特點(diǎn)，使得可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單和方便。 2 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 (1) 控制系統(tǒng)總體方案的選擇： (2) 確定受控對(duì)象與 PLC 之間的輸入、輸出信號(hào)關(guān)系： (3) 可編程控制器的機(jī)型選擇： (4) 硬件電路的設(shè)計(jì)： (5) 軟件設(shè)計(jì)： (6) 模擬調(diào)試： (7) 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試： 確 定 控 制 對(duì) 象 控 制 范 圍硬件 ( 外 圍 電 路 、 控 制 盤 、 布 線 等 ) 設(shè)計(jì)確 定 受 控 對(duì) 象 與 P L C 間 的 信 號(hào) 關(guān) 系根 據(jù) 控 制 要 求 估 算 P L C 程 序 步 驟選擇 P L C 機(jī) 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(yīng) 程 序 梯 形 圖轉(zhuǎn) 換 為 語(yǔ) 句 表 ， 輸 入 程 序 至 P L C調(diào) 試 、 修 改 程 序程 序 正 確 嗎 ？N聯(lián) 機(jī) 統(tǒng) 調(diào) ， 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(shuō) 明 書(shū)Y圖2-1 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)分類 PLC按結(jié)構(gòu)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(chǔ)器、 I/O單元、電源安裝在同一機(jī)體內(nèi)構(gòu)成主機(jī)，另外還有 I/O擴(kuò)展單元配合主機(jī)使用。用電纜將其接在主機(jī)上可以擴(kuò)充 I/O點(diǎn)數(shù)。整體式PLC的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格低，但其輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)固定，實(shí)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(jié)構(gòu)，它適用于工業(yè)生產(chǎn)中的單機(jī)控制。 (2) 組合式 PLC。組合式 PLC為總線結(jié)構(gòu)，其總線做成總線板，上面有若干個(gè)總線槽，每個(gè)總線槽上可安裝一個(gè) PLC模塊，不同的模塊實(shí)現(xiàn)不同的功能。 PLC的 CPU、存儲(chǔ)器做成一個(gè)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(lái)說(shuō)是固定的，其它的模塊可根據(jù) PLC的控制規(guī)模、實(shí)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(jìn)行登記，使 PLC對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)。組合式 PLC的特點(diǎn)是：系統(tǒng)配置靈活，可構(gòu)成具有不同控制規(guī)模和功能的 PLC，但它的價(jià)格較高，一般大、中型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。 2 按控制規(guī)模分類 控制規(guī)模主要是指控制開(kāi)關(guān)量的輸入 、 輸出點(diǎn)數(shù)及模擬量的輸入 、 輸出路數(shù) ， 但主要以開(kāi)關(guān)量計(jì)數(shù) 。 模擬量的路數(shù)可折合算成開(kāi)關(guān)量的點(diǎn)數(shù) ， 一般一路相當(dāng)于 8 16點(diǎn) ， 根據(jù) I/O點(diǎn)數(shù)的不同 ， PLC大致可分為微型機(jī) 、 小型機(jī) 、 中型機(jī)及大型機(jī) 、超大型機(jī) 。 (1) 微型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù)僅幾十點(diǎn) ， 如 OMROM公司的 SP系列 ，松下電工的 FPO系列等 。 (2) 小型機(jī)：控制點(diǎn)數(shù) 100 500點(diǎn)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(jī)：控制點(diǎn)數(shù) 500 1000點(diǎn)左右，如 OMROM公司的C200H，西門子公司的 S7-300。 3 按生產(chǎn)廠家分類 (1) 德國(guó)西門子公司：有 S5系列的 PLC產(chǎn)品 ， 如 S5-950、100U、 135U及 155U； S7系列機(jī) ， 常用的有 S7-200(小型 )、 S7-300(中型 )及 S7-400(大型 )機(jī) 。 (2) 日本 OMROM公司：有 P1、 CPM1A、 CPM2A、 C200H、CQM1等機(jī)型 。 (3) 美國(guó) 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(jī) 。 (5) 日本松下電工公司：主要有 FP0系列微型機(jī)， FP1系列箱體式小型機(jī)， FP2、 FP3、 FP10、 FP10SH等模塊式機(jī)型。 (6) 中外合資 (與日本光洋公司合資 )無(wú)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(jī)電制造有限公司： ACMY-S256、 ACMY-S80。 (9) 機(jī)械部北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化所： MPC-10、 MPC-20。 (10) 機(jī)械部大連組合機(jī)床研究所： ZHS-PC01、 ZHS-PC02。 (11) 機(jī)械部上海機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化儀表所： TS-300、 TS-400。 2.2.2 可編程控制器的機(jī)型選擇 可編程控制器的選型可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮： (1) 功能和結(jié)構(gòu) 。 可編程控制器的功能日益增多 ， 不同型號(hào)的產(chǎn)品在功能上有較大的差異 。 當(dāng)控制對(duì)象只要求開(kāi)關(guān)量控制時(shí) ， 從功能角度來(lái)說(shuō) ， 幾乎所有型號(hào)的可編程控制器都可勝任 。而當(dāng)控制對(duì)象有模擬量的輸入 /輸出控制要求或其它特殊功能要求時(shí) ， 就應(yīng)仔細(xì)了解不同系列 、 不同型號(hào)的可編程控制器的功能特點(diǎn) 。 從結(jié)構(gòu)上講，單臺(tái)設(shè)備或幾臺(tái)設(shè)備共享一臺(tái)可編程控制器時(shí)往往選用整體式結(jié)構(gòu)，考慮到工業(yè)控制的發(fā)展方向時(shí)，選用具有通信能力的可編程控制器為好。組合式結(jié)構(gòu)組態(tài)靈活，宜于擴(kuò)充，特別適合用于較大控制規(guī)模的場(chǎng)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(cè)等輸入信號(hào)的轉(zhuǎn)換。一般來(lái)說(shuō)，這些信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭删幊炭刂破鲀?nèi)部的統(tǒng)一電平信號(hào)。此外，輸入模塊還兼有外部電路與可編程控制器內(nèi)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(shí)主要考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與可編程控制器之間的距離，距離遠(yuǎn)時(shí)，可選電壓等級(jí)高一些的模塊；距離較近時(shí)，選擇電壓等級(jí)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(gè)考慮因素是系統(tǒng)工作時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)要接通的點(diǎn)數(shù)的多少，特別對(duì)于 32點(diǎn)、 64點(diǎn)這些高密度的輸入模塊，同時(shí)接通數(shù)一般不得超過(guò)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(lái)將可編程控制器內(nèi)部的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部過(guò)程的控制信號(hào)。開(kāi)關(guān)頻率不高的交直流負(fù)載一般選繼電器輸出型模塊；開(kāi)關(guān)頻率高、電感強(qiáng)、低功率因數(shù)的負(fù)載可考慮選用晶閘管輸出模塊；開(kāi)關(guān)頻率較高的直流負(fù)載則應(yīng)選用晶體管輸出模塊。選用輸出模塊還應(yīng)注意同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值。 (3) I/O點(diǎn)數(shù)的估算 。 I/O點(diǎn)數(shù)是可編程控制器的重要技術(shù)指標(biāo) 。 合理選擇 I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求 ， 又可使系統(tǒng)造價(jià)投入最低 。 傳統(tǒng)設(shè)備及各種電器組件所需的編程 I/O點(diǎn)數(shù)在不同的場(chǎng)合應(yīng)用時(shí)不盡相同 ， 比如用可編程控制器控制一臺(tái) ( 啟動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)時(shí) ， 輸入點(diǎn)有四點(diǎn) ， 分別為：電源合閘 、 起動(dòng) 、 停止和過(guò)載；而輸出則為三點(diǎn) ， 分別用于控制三個(gè)接觸器線圈的吸合和斷開(kāi) 。 但在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)場(chǎng)合一組電源不只給一臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電，所以合閘信號(hào)也不一定每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都需要一個(gè)。選擇 I/O點(diǎn)數(shù)的原則是根據(jù)具體設(shè)備的控制要求有所取舍，滿足要求即可。典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電器組件所需 I/O點(diǎn)數(shù)見(jiàn)表 2-1。 表 2-1 典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電器組件所需可編程控制器 I/O點(diǎn)數(shù) 序號(hào) 電器設(shè)備、 組件 輸入 點(diǎn)數(shù) 輸出 點(diǎn)數(shù) I / O 總數(shù) 序號(hào) 電器設(shè)備、 組件 輸入 點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) I / O 總數(shù) 1 啟 動(dòng) 的籠型電動(dòng)機(jī) 4 3 7 12 光電管開(kāi)關(guān) 2 2 2 單 向 運(yùn) 行 籠 型電動(dòng)機(jī) 4 1 5 13 信號(hào)燈 1 1 3 可 逆 運(yùn) 行 的 籠型電動(dòng)機(jī) 5 2 7 14 撥碼開(kāi)關(guān) 4 4 4 單 向 運(yùn) 行 的 直流電動(dòng)機(jī) 5 3 8 15 三擋波段開(kāi)關(guān) 3 3 5 單線圈電磁閥 6 4 10 16 行程開(kāi)關(guān) 1 1 6 單 向 運(yùn) 行 的 直流電動(dòng)機(jī) 9 6 15 17 接近開(kāi) 關(guān) 1 1 7 可 逆 運(yùn) 行 的 直流電動(dòng)機(jī) 12 8 20 18 抱閘 1 1 8 單線圈電磁閥 2 1 3 19 風(fēng)機(jī) 1 1 9 雙線圈電磁閥 3 2 5 20 位置開(kāi)關(guān) 2 2 10 比例閥 3 5 8 11 按鈕開(kāi)關(guān) 1 1 21 動(dòng)能控制單元 2 0 ( 6 , 3 2 , 4 8 , 6 4 , 1 2 8 ) (4) 內(nèi)存估算：選擇可編程控制器內(nèi)存容量應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：內(nèi)存利用率 、 開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出點(diǎn)數(shù) 、 模擬量輸入 /輸出點(diǎn)數(shù) 、 設(shè)計(jì)者的編程水平 。 內(nèi)存利用率是指一個(gè)程序段中的接點(diǎn)數(shù)與存放該程序所代表的機(jī)器語(yǔ)言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值。不同廠家、不同產(chǎn)品的內(nèi)存利用率有所差別，查找相應(yīng)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)可查到指令長(zhǎng)度，以此可計(jì)算相應(yīng)的內(nèi)存利用率。顯然，高的內(nèi)存利用率是有好處的，同樣的程序，因較少的內(nèi)存量，可縮短程序的掃描時(shí)間而提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)與所需內(nèi)存容量有很大的關(guān)系。在一般的編程水平下，可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式估算： 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) I/O點(diǎn)數(shù) 10 具有模擬量輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，通常要使用應(yīng)用指令 (功能指令 )，而應(yīng)用指令的內(nèi)存利用率較低，因此一條應(yīng)用指令占用的內(nèi)存較多。 當(dāng)只有模擬量輸入時(shí) ， 一般只需處理模擬量讀入 、 模擬量轉(zhuǎn)換 、 數(shù)字濾波 、 傳送和比較運(yùn)算 ， 所用的應(yīng)用指令數(shù)會(huì)相對(duì)少一些 。 而模擬量輸入 、 輸出都有時(shí) ， 通常意味著系統(tǒng)要求的控制功能比較復(fù)雜 ， 如閉環(huán)的運(yùn)動(dòng)控制 、 過(guò)程控制等 ， 也就意味著可編程控制器要進(jìn)行較為復(fù)雜的運(yùn)算 ， 自然所需的內(nèi)存數(shù)也會(huì)大增 。 針對(duì)上述兩種不同情況 ， 可用以下經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)所需的內(nèi)存數(shù)： 當(dāng)只有模擬量輸入時(shí)： 內(nèi)存字?jǐn)?shù)模擬量點(diǎn)數(shù) 100 當(dāng)模擬量輸入、輸出都存在時(shí)： 內(nèi)存字?jǐn)?shù)模擬量輸入、輸出總點(diǎn)數(shù) 200 所謂編程質(zhì)量，是指對(duì)完成同樣功能所編制應(yīng)用程序長(zhǎng)短的一種評(píng)價(jià)，程序越短，編程質(zhì)量越好；編程經(jīng)驗(yàn)較豐富時(shí)，質(zhì)量就越好。而對(duì)于初次進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的編程者，可能就相對(duì)要差一些。所以初學(xué)者在估算內(nèi)存容量時(shí)，應(yīng)該多留一些裕量。 考慮到上述的多種因素 ， 總的內(nèi)存容量的經(jīng)驗(yàn)公式為 總存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù) =I/O點(diǎn)數(shù) 10+模擬量輸入、輸出總點(diǎn)數(shù) 150 為提高可靠性，在上面求得總字?jǐn)?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(nèi)存容量。 (5) 響應(yīng)時(shí)間：可編程控制器的響應(yīng)時(shí)間是指輸入信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與由此而使輸出信號(hào)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)刻的時(shí)間間隔 。 由于現(xiàn)在生產(chǎn)的可編程控制器的掃描周期都較短 ， 對(duì)于只含有開(kāi)關(guān)量控制的電氣控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō) ， 因電器本身動(dòng)作就達(dá)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(yīng)時(shí)間問(wèn)題基本可不必考慮 。 而在有模擬量輸入 /輸出的過(guò)程控制和運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合，可編程控制器的響應(yīng)時(shí)間就應(yīng)仔細(xì)加以考慮，以滿足系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性要求和各項(xiàng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。 2.2.3 常用可編程控制器性能簡(jiǎn)介 1德國(guó)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(jié)構(gòu) 。 其特點(diǎn)是價(jià)格便宜 ， 易于操作 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 。 (2) S5-100U小型 PLC， 模板式結(jié)構(gòu) 。 S5-100U提供 3種 CPU模板 ， 根據(jù)擴(kuò)展需要采用 CPU100、 CPU102或 CPU103。 CPU編號(hào)越大 ， 附加功能越多 ， 例如閉環(huán)調(diào)節(jié) 、 位置控制 、 計(jì)數(shù)與通信功能等 。 (3) S5-115U中型 PLC， 模板式結(jié)構(gòu) 。 它提供 5種 CPU模板 ，分別為 CPU941、 CPU942、 CPU943、 CPU944、 CPU945， 編號(hào)越大 ， 功能越強(qiáng) 。 S5-115H中型 PLC是由 S5-115U組成的雙機(jī)冗余系統(tǒng) ， 用于對(duì)安全可靠性要求很高的場(chǎng)合 。 (4) S5-135U大型 PLC，模板式結(jié)構(gòu)，采用多處理器運(yùn)行，可以配置 4個(gè)處理器及 1個(gè)協(xié)處理器。幾個(gè) CPU分別負(fù)責(zé)不同的工作任務(wù)，可滿足從簡(jiǎn)單控制到全面控制及回路調(diào)節(jié)功能在內(nèi)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(jié)構(gòu) 。 可配用 4種處理器 ， 既可單處理器運(yùn)行 ， 也可多處理器運(yùn)行 ， 在多處理器運(yùn)行時(shí)應(yīng)加配協(xié)處理器 。 它功能很強(qiáng) ， 可以完成最復(fù)雜的控制任務(wù) ， 可以與上位機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)控制器聯(lián)網(wǎng)形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ， 也可插接各種智能模板 。 S5-155U可以取代作為過(guò)渡型的 S5-150U與 S5-135U。 (6) S5-155H大型高檔次 PLC， 它是由兩臺(tái) S5-155U構(gòu)成的雙機(jī)冗余系統(tǒng) ， 用于對(duì)安全可靠性要求很高的場(chǎng)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(shè)計(jì)，可使用語(yǔ)句表、流程圖和梯形圖三種語(yǔ)言編程。 2) S7系列 PLC (1) S7-200系列小型號(hào) PLC， 整體式結(jié)構(gòu) 。 有些型號(hào)的 PLC只能單機(jī)運(yùn)行 ， 有些可另加輸入 /輸出擴(kuò)展單元 ， 有的還可以接特殊的功能擴(kuò)展單元 。 它結(jié)構(gòu)小巧 ， 可靠性能高 ， 運(yùn)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(hào)的 CPU；第二代 CPU模塊為 CPU22X，也有 4種類型號(hào)的 CPU。 除個(gè)別 CPU無(wú)擴(kuò)展能力外 ， 其他都有很強(qiáng)的開(kāi)關(guān) 、 模擬量 I/O擴(kuò)展能力 ， 還有一些附加功能和較強(qiáng)的通信能力 。 S7-200型可編程序控制器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接口 (PPI)可以連接編程設(shè)備 、 操作員界面和具有串行接口的設(shè)備 ， 用戶程序有三級(jí)口令保護(hù) 。 (2) S7-300系列中型 PLC， 模塊式結(jié)構(gòu) 。 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(xiǎn)場(chǎng)所的 EX I/O型號(hào) )、 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(shè)計(jì)成完全符合應(yīng)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(chǎn)品中應(yīng)用最廣 、 市場(chǎng)份額最大的機(jī)型 。 S7-300系列 PLC采用板式結(jié)構(gòu)，可以用模板上的凹槽，裝在 DIN導(dǎo)軌上。系統(tǒng)配置靈活，有 8種 CPU模板及其他擴(kuò)展板供用戶選擇，能滿足不同自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，特別是機(jī)床設(shè)備、包裝機(jī)械、各種機(jī)械工程及樓宇自動(dòng)化等。模板化、無(wú)排風(fēng)扇設(shè)計(jì)易于實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系列 PLC是性能價(jià)格比較高的設(shè)備之一。 S7-300系列 PLC的特點(diǎn)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(chǎng)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(jī)架連接用接口模板等，能適應(yīng)各種類型應(yīng)用場(chǎng)合的需要。 擴(kuò)展功能很強(qiáng) 。 單機(jī)架配置時(shí) ， 最多裝 8個(gè)模板 ， 256個(gè)I/O點(diǎn)；多機(jī)架配置時(shí) ， 最多可裝 1024 個(gè) I/O點(diǎn) 。 若使用PROFIBUS-DP的分布式系統(tǒng) ， 則最多可以連接 65 536個(gè) I/O點(diǎn) 。 很強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)能力 。 多點(diǎn)接口 MPI可用于 S7-300 CPU 與 PG/PC、 HMI以及其他 SIMATIC S7/C7/WIN AC自動(dòng)化系統(tǒng)通信 ， 最多可以連接 32個(gè) MPI節(jié)點(diǎn) 。 用 CPU上集成 DP接口 ， S7-300可以作為主機(jī)或從機(jī)接入 PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線 。 可利用MPI、 PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)等 。 編程器 PG可通過(guò)兩種接口 (MPI、 DP)接入 ， 可操作幾個(gè)CPU。 使用 STEP 7或 STEP-MINI可對(duì) S7-300進(jìn)行硬件組態(tài)和編程 ， STEP 7功能更強(qiáng) 。 (3) S7-400系列大型 PLC，模塊式結(jié)構(gòu)。被稱為功能最強(qiáng)大的 PLC，適宜于自動(dòng)化生產(chǎn)和過(guò)程控制中的高級(jí)控制場(chǎng)合。它有多種不同性能檔次的 CPU可供選擇。在一個(gè) S7-400中央控制器中可包括多個(gè) CPU，可以使不同的功能分離開(kāi)來(lái)。例如可以用一個(gè) CPU完成實(shí)時(shí)處理功能，同時(shí)另一個(gè) CPU完成非實(shí)時(shí)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(jiǎn)表 型 號(hào) 用戶程序存儲(chǔ)器 /B 二進(jìn)制語(yǔ)句掃描時(shí)間 ( m s / K B ) 最大開(kāi)關(guān)量 I / O 點(diǎn)( 板上 ) 最大模擬量 I / O 點(diǎn)( 板上 ) 通 信 口 網(wǎng) 絡(luò) 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(luò)與監(jiān)控系統(tǒng) 當(dāng)需要通信的設(shè)備較少時(shí) ， 可以使用通信處理器實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接；需要通信的設(shè)備較多時(shí) ， 可以通過(guò) SINEC H1、SINEC L2或是 SINEC LI和 Profibus局域網(wǎng)進(jìn)行通信 。 SINEC H1是一種標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng) ， 可選光纖電纜和同軸電纜 ， 連接 1024個(gè)節(jié)點(diǎn) ， 傳輸距離 4.6 km， 可運(yùn)行 SINEC H1-TF和 SINEC LI-MAP協(xié)議 ， 傳輸速率 10 Mb/s。 現(xiàn)場(chǎng)總線 Profibus(L2)可選雙絞線或光纖電纜 ， 可連接 127個(gè)節(jié)點(diǎn) ， 傳輸距離 23.8 km(光纖電纜 )/9.6 km (雙絞線 )， 可運(yùn)行SINEC L2-FMS和 SINEC L2-DP協(xié)議 ， 傳輸速率可達(dá) 12 Mb/s。 SINEC L1是一種速度較低的廉價(jià)網(wǎng)絡(luò) ， SINEC L2是介于 L1和 H1之間的局域網(wǎng) ， 可以連接所有的自動(dòng)化控制場(chǎng)合的過(guò)程控制單元 。 COROS LS-B是功能強(qiáng)大的圖形 HMI系統(tǒng) ， 可實(shí)現(xiàn)圖形化的過(guò)程監(jiān)控 、 數(shù)據(jù)采集 、 標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)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(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)軟件。它具有高度的開(kāi)放性和靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使它能集成到自動(dòng)化系統(tǒng)和管理網(wǎng)絡(luò)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(fēng)格的動(dòng)態(tài)操作畫(huà)面。 2 A-B公司的 PLC (1) SLC-500系列 。 它包括： SLC-500型 ， 模塊式結(jié)構(gòu) ，I/O點(diǎn)數(shù) 20 72； SLC-5/01型 ， 模塊式結(jié)構(gòu) ， I/O點(diǎn)數(shù) 4 256； SLC-5/02型 ， 模塊式結(jié)構(gòu) ， I/O點(diǎn)數(shù) 4 480。 SLC-500系列雖屬小型 PLC， 但它的指令集功能很強(qiáng) ， 是引自 PLC-5系列的先進(jìn)指令系統(tǒng) ， 包括 BCD二進(jìn)制轉(zhuǎn)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(chǔ)器容量為 1 60 KB指令 ， 本地 I/O最大點(diǎn)數(shù)為 52 960點(diǎn) ， 掃描時(shí)間為 0.9 8 ms。DH-485接口是標(biāo)準(zhǔn)配置 ， SLC-5/03和 SLC-5/04有一個(gè) RS-232C接口 ， 可以被設(shè)置為支持 DH-485通信 。 1746是專為 SLC-500設(shè)計(jì)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(chǎn)品 ， 可經(jīng)過(guò)通信模塊上網(wǎng) ， 配備了增強(qiáng)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(fù)雜控制過(guò)程 。 它有兩類處理器模塊：MiniPLC-2(支持最大離散 I/O 256點(diǎn) 、 模擬量 I/O 256路 )和 PLC-2(支持最大離散 I/O1792點(diǎn) ， 模擬量 I/O 400路 )， 供用戶選擇 。 可方便地組成本地 、 遠(yuǎn)程或本地與遠(yuǎn)程組合的系統(tǒng) 。 (3) PLC-3系列。也是 A-B公司原先的 PLC產(chǎn)品，可經(jīng)過(guò)通信模塊上網(wǎng)，是一種大型模塊式 PLC。支持多處理器運(yùn)行，為大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有 8192個(gè)過(guò)程 I/O控制點(diǎn)，最大模擬量 I/O達(dá) 4096路，可用 BASIC語(yǔ)言編程。顯示面板便于系統(tǒng)設(shè)置、故障排除、數(shù)據(jù)修改及狀態(tài)顯示，并具有實(shí)時(shí)的、完全的熱備份功能。 (4) PLC-5系列。它是 A-B公司當(dāng)前主推的 PLC產(chǎn)品，是一類從中型到大型模塊式結(jié)構(gòu)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(gòu)成不同的 PLC系統(tǒng)。它的處理器模塊內(nèi)集成有通信機(jī)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(diǎn)數(shù)為 256 3072。這個(gè)系列的產(chǎn)品可方便地應(yīng)用在生產(chǎn)、過(guò)程控制等廣闊的領(lǐng)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(guò)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(chǔ)容量為 100 KB字，程序掃描時(shí)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(diǎn) 、 32點(diǎn)兩種 ， 輸入可選 AC 120 V和DC 24 V。 通過(guò)控制器上的 RS-232C接口 ， 使用個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的APS軟件 ， 可以對(duì) 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(luò)。 A-B公司的三級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)將控制系統(tǒng)中的設(shè)備有機(jī)地結(jié)合為一個(gè)整體，過(guò)程控制數(shù)據(jù)與信息可以在可編程序控制器、人機(jī)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(luò)是信息網(wǎng) (以太網(wǎng) )，用來(lái)連接數(shù)據(jù)高速公路和廠區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)，中間一層是控制網(wǎng)絡(luò) (DH， ControlNet)，又叫過(guò)程網(wǎng)，用來(lái)實(shí)現(xiàn) PLC與計(jì)算機(jī)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(qiáng)的 F1、 F2系列和 FX2、 FX2N等系列 PLC產(chǎn)品 。 F、 F1和 F2等系列 PLC都是小型整體式結(jié)構(gòu) ， 它們由基本單元 、 擴(kuò)展單元和特殊單元組成 。 每臺(tái) PLC都用一個(gè)基本單元 。使用擴(kuò)展單元可以增加 I/O點(diǎn)數(shù) 。 使用特殊單元可以增加控制功能 。 它們的開(kāi)關(guān)量 I/O總點(diǎn)數(shù)為 12 120點(diǎn) ， 可進(jìn)行多種組合 ，用模擬量單元可進(jìn)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(kuò)展單元 、 擴(kuò)展模塊和特殊適配器單元組成 ， 系統(tǒng)的最大 I/O點(diǎn)為256點(diǎn) 。 利用擴(kuò)展模塊 ， 可以只增加輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn) ， 從而調(diào)節(jié)輸入與輸出的比例 。 FX2通過(guò)特殊模塊 ， 可以連接特殊單元 ，進(jìn)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(chǎn)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(jié)構(gòu) ， A1、 A2、A3、 A2A、 A3A系列為模塊結(jié)構(gòu) 。 它們的最大 I/O點(diǎn)分別是AOJ2系列 336點(diǎn) ， A1系列 256點(diǎn) ， A2系列 512點(diǎn) ， A3系列 2048點(diǎn) ，A2A系列 512點(diǎn) ， A3A系列 2048點(diǎn) 。 A系列 PLC具有控制模擬量系統(tǒng)的 PID回路調(diào)節(jié)能力及很強(qiáng)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(kuò)展的 I/O網(wǎng)絡(luò) ， 可實(shí)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(jì)算機(jī)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(jì) 、 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(gè) I/O點(diǎn) 。 處理速度為 0.2 (s/步 ， 可以使用的指令分別達(dá)到 460條以上和 250條以上 。 不同的 CPU， 其用戶程序存儲(chǔ)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(jì)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(yīng)模塊、脈沖捕捉模塊、模擬定時(shí)模塊、高速中斷模塊、單軸 /雙軸 /3軸位置控制模塊、計(jì)算機(jī)通信模塊、 MODBUS通信模塊、智能通信模塊 (用 BASIC語(yǔ)言編程 )、網(wǎng)絡(luò)模塊和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)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(yùn)算速度可高達(dá) 0.075 (s。 本地I/O可達(dá) 4096點(diǎn) ， 遠(yuǎn)程 I/O點(diǎn)可達(dá) 8192點(diǎn) 。 大部分 A系列模塊都可兼用 ， 將 A系列程序轉(zhuǎn)換后亦可用于 QnA系列 。 (5) 三菱 PLC通信網(wǎng)絡(luò) 。 三菱可編程控制器可以組成多級(jí)通信網(wǎng)絡(luò) ， A4U、 A2AS等可編程控制器可以連接工廠級(jí)的以太網(wǎng)或 MAP(IEEE802.4)網(wǎng)絡(luò) 。 MELSECNET/10：令牌式網(wǎng)絡(luò)。可使用光纖電纜或同軸電纜，采用雙環(huán)式或總線式結(jié)構(gòu)，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(luò) 。 高可靠性 ， 最多 64個(gè)子站和 1個(gè)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(jì)型網(wǎng)絡(luò) ， 最多 32個(gè)站 ， 最大傳送速度 1 Mb/s,傳送距離 1200 m(總長(zhǎng) )。 CC-Link：雙絞線總線網(wǎng) ， 最多 64個(gè)站 ， 1.2 km為 156 kb/s， 100 m為 10 Mb/s。 可加備用主站 ， 有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能 。 已有30多家公司成為 CC-Link產(chǎn)品的合作開(kāi)發(fā)伙伴 。 屬三菱系列中應(yīng)用最廣的一類網(wǎng)絡(luò) 。 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(luò)，用于連接遠(yuǎn)程 I/O裝置。每一主模塊可控制 128個(gè) I/O點(diǎn)，刷新時(shí)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(hào)。微型 PLC以 C20K、 C20H、 C20P和 C20為代表，是整體結(jié)構(gòu)， I/O容量為十幾點(diǎn)，最多可擴(kuò)充到 120點(diǎn)。小型 PLC又分為 C120H、 C120和 C200H三種， C120最多可控制256點(diǎn) I/O，是緊湊型整體結(jié)構(gòu)。而 C200H雖然也是小型 PLC，但它是緊湊型模塊結(jié)構(gòu)，最多可控制 384點(diǎn) I/O，同時(shí)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(diǎn)和 1024點(diǎn)。此外， C1000H PLC采用多處理器