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淺析西門子PLC

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【摘要】:
  德國西門子(SIEMENS)公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛,在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子(SIEMENS)公司的PLC產品包括S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化,具有網絡通信能力,功能更強,可靠性高。S7系列PLC產品可分為微型PLC(如S7-200),小規模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。

  淺析西門子PLC

文德孚

  德國西門子(SIEMENS)公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛,在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子(SIEMENS)公司的PLC產品包括S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化,具有網絡通信能力,功能更強,可靠性高。S7系列PLC產品可分為微型PLC(如S7-200),小規模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。

  歷史

  西門子PLC6代

  西門子SIMATIC系列PLC,誕生于1958年,經歷了C3,S3,S5,S7系列,已成為應用非常廣泛的可編程控制器。

  1、西門子公司的產品最早是1975年投放市場的SIMATIC S3,它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。

  2、1979年,S3系統被SIMATIC S5所取代,該系統廣泛地使用了微處理器。

  3、20世紀80年代初,S5系統進一步升級——U系列PLC,較常用機型:S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。

  4、1994年4月,S7系列誕生,它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優勢,其機型為:S7-200、300、400。

  5、1996年,在過程控制領域,西門子公司又提出PCS7(過程控制系統7)的概念,將其優勢的WINCC(與WINDOWS兼容的操作界面)、PROFIBUS(工業現場總線)、COROS(監控系統)、SINEC(西門子工業網絡)及控調技術融為一體。

  6、西門子公司提出TIA(Totally Integrated Automation)概念,即全集成自動化系統,將PLC技術溶于全部自動化領域。

  S3、S5系列PLC已逐步退出市場,停止生產,而S7系列PLC發展成為了西門子自動化系統的控制核心,而TDC系統沿用SIMADYN D技術內核,是對S7系列產品的進一步升級,它是西門子自動化系統最尖端,功能最強的可編程控制器。

  詳細介紹

  西門子PLC之S7家族

  1.SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC,它適用于各行各業,各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行,或連成網絡都能實現復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

  2.SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統,能滿足中等性能要求的應用。各種單獨

  的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。與S7-200 PLC比較,S7-300 PLC采用模塊化結構,具備高速(0.6~0.1μs)的指令運算速度;用浮點數運算比較有效地實現了更為復雜的算術運算;一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數賦值;方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統內,人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面(HMI)從S7-300中取得數據,S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送;CPU的智能化的診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件(例如:超時,模塊更換,等等);多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密,防止未經允許的復制和修改;S7-300 PLC設有操作方式選擇開關,操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出,當鑰匙拔出時,就不能改變操作方式,這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能,S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態功能,這使得組態非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口,并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線系統;串行通信處理器用來連接點到點的通信系統;多點接口(MPI)集成在CPU中,用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統。

  3. SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計,可靠耐用,同時可以選用多種級別(功能逐步升級)的CPU,并配有多種通用功能的模板,這使用戶能根據需要組合成不同的專用系統。當控制系統規模擴大或升級時,只要適當地增加一些模板,便能使系統升級和充分滿足需要。

  工作原理

  當PLC投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

  輸入采樣

  在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據,并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后,轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中,即使輸入狀態和數據發生變化,I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。

  用戶程序執行

  在用戶程序執行階段,PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時,又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算,然后根據邏輯運算的結果,刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態;或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態;或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

  即,在用戶程序執行過程中,只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

  輸出刷新

  當掃描用戶程序結束后,PLC就進入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路,再經輸出電路驅動相應的外設。這時,才是PLC的真正輸出。

  同樣的若干條梯形圖,其排列次序不同,執行的結果也不同。另外,采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然,如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略,那么二者之間就沒有什么區別了。

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