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長(zhǎng)期以來(lái)，計(jì)算機(jī)控制和傳統(tǒng)PLC控制一直是工業(yè)控制領(lǐng)域的兩種主要控制方法，PLC自1969年問(wèn)世以來(lái)，以其功能強(qiáng)、可靠性高、使用方便、體積小等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到迅速推廣，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中極具競(jìng)爭(zhēng)力的控制工具。但傳統(tǒng)的PLC體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各個(gè)PLC廠家的硬件體系互不兼容，編程語(yǔ)言及指令系統(tǒng)各異，用戶選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，學(xué)特定的編程語(yǔ)言，不利于終端用戶功能的擴(kuò)展。近年來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，控制結(jié)構(gòu)更趨于分散化和復(fù)雜化，需要更多的用戶接口。同時(shí)，企業(yè)整合和開(kāi)放式體系的發(fā)展要求自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，使企業(yè)能及時(shí)地了解生產(chǎn)過(guò)程中的諸多信息，靈活選擇解決方案，配置硬件和軟件。此外為了擴(kuò)大控制系統(tǒng)的功能，許多*傳感器被加裝到控制單元上。

我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。

2.2.2 PLC的特點(diǎn)

1、通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全

PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)。通過(guò)選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時(shí)，由于PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)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，其連線少，體積小，加之PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無(wú)限制，因此，靈活性和擴(kuò)展性都很好。

2、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計(jì)中強(qiáng)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(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中除了對(duì)元器件嚴(yán)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(fù)等措施，有的PLC還采用了冗余技術(shù)等，進(jìn)一步增強(qiáng)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(yīng)的，形式簡(jiǎn)單、直觀性強(qiáng)，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯(cuò)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(zhuǎn)換，使用極其方便。

4、模塊化結(jié)構(gòu)、安裝簡(jiǎn)單、調(diào)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來(lái)，由于配置靈活，使擴(kuò)展、維護(hù)更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號(hào)的設(shè)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(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應(yīng)的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進(jìn)行測(cè)試、排錯(cuò)和修改[2]。

2.3 西門子S7-300 PLC

2.3.1 S7-300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

S7-300PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過(guò)U形線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊是安裝在機(jī)架的*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(dǎo)軌而沒(méi)有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM接口模塊。

S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時(shí)，電源，CPU和IM分別放在導(dǎo)軌的1號(hào)槽、2號(hào)

槽和3號(hào)槽上。一條導(dǎo)軌共有11個(gè)槽號(hào)：1號(hào)槽至11號(hào)槽，其中4號(hào)槽至11號(hào)槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)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(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的中央控制責(zé)任，存儲(chǔ)并執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)通信功能，為U形線提高5V電源。

CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)），STARTUP（啟動(dòng)），RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。在有的模式中，都可以通過(guò)MPI接口與其他設(shè)備通信。

S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：

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(biāo)準(zhǔn)型CPU：CPU 312、314和315-2DP。

3、5種標(biāo)準(zhǔn)的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。

4、戶外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314戶外型和315-2DP。

5、大容量高端型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。

6、主從接口安全型CPU：CPU 315F-2DP[3]。

2.3.3 S7-300的模擬量輸入模塊

在生產(chǎn)過(guò)程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來(lái)測(cè)量或控制。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量物體的成分和頻率等。有的是強(qiáng)電量，例如發(fā)電機(jī)組的電流、電壓、有功功率和無(wú)功功率等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的量程的直流電流和直流電壓信號(hào)，例如DC1~5V和DC4~20mA。

模擬量輸入模塊用于將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要組成部分是A/D轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般都是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓，直流電流信號(hào)。

模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱為模擬值，模擬值用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼來(lái)表示*位為符號(hào)位。模擬量輸入模塊的模擬值與百分?jǐn)?shù)表示的模擬量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：雙極性模擬量量程的上下限(*和-*)分別對(duì)應(yīng)模擬值27648和-27648。單極性模擬量量程的上下限(*和0%)分別對(duì)應(yīng)于模擬值27648和0[3]。

概述

用于執(zhí)行強(qiáng)大的點(diǎn)到點(diǎn)高速串行通訊
具有不同物理特性的 3 個(gè)型號(hào)：
RS 232C （V.24）
20 mA （TTY）,
RS 422/RS 485 （X.27）
執(zhí)行的協(xié)議：ascii                                                                                                                                 ，3964（R），RK 512，客戶協(xié)議（可裝載）
通過(guò)集成在 STEP 7 中的參數(shù)化工具，簡(jiǎn)化參數(shù)設(shè)定
應(yīng)用

CP 341 通訊處理器通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接進(jìn)行高速、高性能的串行數(shù)據(jù)通訊，減輕了CPU的通訊負(fù)擔(dān)。它可以用在 SIMATIC S7-300 和 ET 200M 中（以S7為主站）。

例如，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接可用于：huangyy654853461

SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 可編程控制器，以及許多其他制造商的系統(tǒng)
機(jī)器人控制
調(diào)制解調(diào)器
掃描儀，條碼閱讀器等。
設(shè)計(jì)

通訊處理器具有下列機(jī)械特性：

堅(jiān)固的塑料外殼
用于顯示“發(fā)送"，“接收"和“故障"的 LED
通訊接口
模塊有三種型號(hào)，可用于以下傳輸接口：

RS 232C （V.24）
20 mA （TTY）
RS 422/RS 485 （X.27）.
驅(qū)動(dòng)程序

CP 341 可以裝載多種驅(qū)動(dòng)程序：

MODBUS:
用于符合MODBUS協(xié)議的通訊，具有RTU格式：
MODBUS 主站;
主站/從站鏈接，SIMATIC S7 作為主站
MODBUS 從站:
主站/從站鏈接，SIMATIC S7 作為從站，不能進(jìn)行從站對(duì)從站的報(bào)文傳輸。
ata highway:
全雙工協(xié)議（DF1）的數(shù)據(jù)傳輸，用于Data Highway AsynchronousLink（Allen Bradley）。
有的 Allen Bradley 通訊模板可用于全雙工協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊，可在"AsynchronousLink"接口上設(shè)置全雙工協(xié)議參數(shù)。Allen Bradley CPU 的第2個(gè)接口也可以設(shè)置為全雙工通訊模式
使用 RS 232、TTY （20 mA）或 RS 422/RS 485 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)于 V.24，不能使用硬件握手方式。
功能

可以執(zhí)行多種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因而可與各種各樣的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸：

ascii                                                                                                                                 :
采用簡(jiǎn)單的傳輸協(xié)議（例如：起止式協(xié)議或者采用帶區(qū)塊檢測(cè)協(xié)議）與非西門子系統(tǒng)連接。可通過(guò)用戶程序掃描并控制接口的握手信號(hào)。
3964（R）
通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的西門子 3964（R） 協(xié)議，可以連接到西門子設(shè)備或第三方組件上。也可以采用帶缺省值的 3964（R）驅(qū)動(dòng)程序和可編程的 3964（R）驅(qū)動(dòng)程序。
RK 512，用于計(jì)算機(jī)鏈接
客戶定制的協(xié)議（可重裝載的驅(qū)動(dòng)程序）
參數(shù)

CP 341 通訊處理器對(duì)用戶特別友好，易于操作：

通過(guò)集成在STEP 7中的參數(shù)賦值工具，用戶可以處理器特性，例如：
使用個(gè)協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序
可以使用些驅(qū)動(dòng)程序的特性
通過(guò) CPU 設(shè)置參數(shù):
只需簡(jiǎn)單地將編程器連接到CPU上。通過(guò)存儲(chǔ)在CPU中一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊設(shè)置組態(tài)數(shù)據(jù)。
組態(tài)軟件包（在CD上）:
帶電子手冊(cè)，參數(shù)設(shè)置表格以及用于與CP通訊的標(biāo)準(zhǔn)功能塊huangyy654853461
驅(qū)動(dòng)程序組態(tài)

用于裝載和組態(tài)驅(qū)動(dòng)程序，需要CP 441-2、CP341 V4.0以上以及 STEP 7 V4.0 組態(tài)軟件包。
驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)硬件看門狗進(jìn)行防拷貝保護(hù)。
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西紀(jì)——王工