SIEMENS西门子贵港代理商

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 PLC的应用设计主要包括，按设备和工艺流程提出的要求，选用适合的PLC及其配置、控制台和外设，设计并制作硬件系统。软件设计的内容有：编制用户程序，设计和分配I/O 接口。由硬件和软件共同组成PLC控制系统。

  应用设计步骤

  在掌握了PLC的基本工作原理及指令系统后，就可以把PLC应用在实际的工程项目中。不论是用PLC组成集散控制系统，还是独立控制系统，PLC控制部分的设计都可以参照图5-1所示的设计步骤进行系统设计。

  (1)分析评估控制任务

  随着PLC功能的不断完善，几乎可以用PLC完成所有的工业控制任务。但是，是否选择PLC控制，是选择单台PLC控制，还是多台PLC的分散控制或分级控制，还应根据该系统所需完成的控制任务和对被控对象的生产工艺及特点进行详细分析，特别是要从以下几方面给以考虑。

  ①控制规模 一个控制系统的控制规模可用该系统的输入/输出设备总数来衡量。当控制规模较大时，特别是开关量控制的输入/输出设备较多且联锁控制较多时，Zui适合采用PLC控制。

  ②工艺复杂 当工艺要求较复杂时，用燃电器系统控制极不方便，而且造价会相应提高，甚至会缸过PLC控制的成本。因此，采用PLC控制将有更大的优越性。特别是如果工艺要求经常变动或控制系统有扩充功能的要求时，则只能采用PLC控制。

  ③可靠性要求 品然有些系统不太复杂，但对可靠性、抗干扰能力要求较高时，也需采用PLC控制。在20世纪70年代，一般认为I/O总数在70点左右时，可考虑PLC控制；到了80年代，一般认为1/0总数在40点左右就可以采用PLC控制：目前，由于PLC性能价格比的进一步提高，当I/O点总数在20点甚至更少时，就趋向于选择PLC控制了。

  ④ 数据处理速度 当数据的统计、计算及规模较大，需很大的存储器容量，且要求很高的运算速度时，可考虑带有上位计算机的PLC分级控制；如果数据处理程度较低，而主要以工业过程控制为主时，采用PLC控制将非常适宜。

  PLCZui适合的控制对象是，工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入/输出以开关量为主的工业自控系统或装置。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数。控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外一部分，如紧急停车等环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。

S7-1200信号板与信号模块

S7-1200的CPU可以根据系统的需要进行扩展。各种CPU的正面都可以增加一块信号板，以扩展数字量和模拟量I/O。信号模块连接到CPU的右侧，以扩展其数字量和模拟量I/O的点数。CPU1212C只能连接2个信号模块，CPU 1214C可以连接8个信号模块。所有的S7-1200 CPU都可以在CPU的左侧安装多3个通信模块。

  S7-1200所有的模块都具有内置的安装夹，能方便地安装在一个标准的35mm DIN 导轨上。S7-1200的硬件可以竖直安装或水平安装。

  所有的S7-1200硬件都配备了可拆卸的端子板，不用重新接线，就能迅速地更换组件。① 信号板 信号板可以用于只需要少量附加1/O的情况。所有的S7-1200 CPU模块都可以安装1块信号板，并且不会增加安装的空间。在某些情况下使用信号板，可以提高控制系统的性能价格比。只需要添加1块信号板，就可以根据需要增加CPU的数字量和模拟量I/O点。

  安装时将信号板直接插入S7-1200 CPU正面的槽内。信号板有可拆卸的端子，因此可以很容易地更换信号板。信号板有8种。

  a.SB1223数字量输入/输出信号板如图2-113所示。它的两点DC24V输入有上升沿、下降沿中断和脉冲捕获功能。输入参数与CPU集成的输入点基本上相同。用作高速计数器的时钟输入时，高输入频率为30kHz。

  两个DC24V MOSFET输出点的大输出电流为0.5A，大白炽灯负载为DC5W，可以输出高 20kHz的脉冲列。

  b.SB1232模拟量输出信号板如图2-114所示。其分辨率为12位的-10～ 10V电压，负载阻抗≥1000Ω;或输出分辨率为11位的0～20mA电流信号，负载阻抗≤600Q，不需要附加的放大器。25℃满量程的大误差为±0.5%，0～55℃满量程的大误差为±1.0%。有超上限/超下限、电压模式对地短路和电流模式断线的故障诊断功能。

  S7-1200后来又增加了3种高速数字量输入和3种高速数字量输出信号板，工作频率为200kHz。

  ②数字量I/O模块数字量输入/输出(DI/DO)模块和模拟量输入/输出(AI/AO)模块统称为信号模块，可以选用8点、16点和32点的数字量输入/输出模块(见表2-57)。

  ③PLC对模拟量的处理 在工业控制中，某些输入量(例如压力、温度、流量、转速等)是模拟量，某些执行机构(例如电动调节阀和变频器等)要求PLC输出模拟量信号，而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量被传感器和变送器转换为标准量程的电流或电压，例如4～20mA、1～5V、0～10V、PLC用模拟量输入模块的A/D转换器将它们转换成数字量。带正负号的电流或电压在A/D转换后用二进制补码来表示。

  模拟量输出模块的D/A转换器将PLC中的数字量转换为模拟量电压或电流，再去控制执行机构。模拟量1/O模块的主要任务就是实现A/D转换(模拟量输入)和D/A转换(模拟量输出)。

  A/D转换器和D/A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率，位数越多，分辨率越高。模拟量输入/输出模块的另一个重要指标是转换时间。

  ④模拟量模块 S7-1200有3种模拟量模块，此外还有计划中的热电阻/热电偶模块。a.4通道模拟量输入模块SM1231AI4×13bit。该模块的模拟量输入可选±10V、±5V、±2.5V，或0～20mA电流。分辨率为12位加上符号位，电压输入的输入电阻≥9MQ，电流输入的输入电阻为250Ω。模块有中断和诊断功能，可监视电源电压和断线故障。所有通道的大循环时间为625μs。额定范围的点压转换后对应的数字为-27648～27648。25℃或55℃满量程的大误差为±0.1%或±0.2%。

  可按弱、中、强3个级别对模拟量信号做平滑(滤波)处理，也可以选择不做平滑处理。模拟量模块的电源电压均为DC24V。

  安装其硬件升级包后，可以使用8通道模拟量输入模块SM1231A18×13bit，其通道参数与4通道模拟量输入模块SM1231AI4×13bit相同。

  b.2通道模拟量输出模块2×14bit。该模块的输出电压为-10～ 10V时，分辨率为14位，小负载阻抗1000Ω。输出电流为0～20mA时，分辨率为13位，大负载阻抗600Ω。有中断和诊断功能，可监视电源电压、短路和断线故障。数字-27648～27648被转换为一10～ 10V的电压，数字0～27648被转换为0～20mA的电流。

  电压输出负载为电阻时转换时间为300μs，负载为1μF电容时转换时间为750μs。电流输出负载为1mH电感时转换时间为600μs，负载为10mH电感时转换时间为2ms。安装其硬件升级包后，可以使用4通道模拟量输出模块4×14bit，其通道参数与2通道模拟量输出模块2×14bit相同。

  c.4通道模拟量输入/2通道模拟量输出模块SM1234。模块SM1234的模拟量输入和模拟量输出通道的性能指标分别与SM1231AI4×13bit和2×14bit相同，相当于这两种模块的结合。

PLC的基本工作原理简要介绍

 PLC以微处理器为核心，具有微机的许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。
   微机一般采用等待命令的工作方式工作。
   PLC是按集中输入、集中输出，周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次循环扫描所用的时间称为一个扫描周期。
   对每个程序，CPU从条指令开始执行，按顺序逐条地执行指令做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至结束又返回条指令，如此周而复始不断循环。
   PLC在每次扫描工作过程中除了执行用户程序外，还要完成内部处理、输入采样、通信服务、程序执行、自诊断、输出刷新等工作。PLC工作的全过程包括三个部分，即上电处理、扫描过程和出错处理。PLC工作的全过程可用图4所示的运行框图来表示。
   PLC通电后，CPU在系统程序的控制下行内部处理，包括硬件初始化、I/O模块配置检查、停电保持范围设定及其他初始化处理等工作。
    PLC有很强的自诊断功能，PLC每扫描一次执行一次自诊断检查，确定PLC自身的动作是否正常，如电源检测、内部硬件是否正常、程序语法是否有错等。如检查出异常时，CPU面板的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码；CPU能根据错误类型和程度发出信号，甚至进行相应的出错处理，使PLC停止扫描或强制变成STOP状态。
   PLC运行正常时，扫描周期的长短与用户应用程序的长短、CPU的运算速度、I/O点的情况等有关。通常用PLC执行1KB指令所需时间来说明其扫描速度（一般1-10ms/KB）。值得注意的是，不同指令执行时间是不同的，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。若用于高速系统要缩短扫描周期时，可从软硬件上同时考虑。PLC周期性循环扫描工作方式的显著特点是：可靠性高、抗干扰能力强，但响应滞后、速度慢。

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