带 I/O 模块的远程 I/O 站、变送器、驱动器、阀或操作员终端等分布式外设通过功能强大的实时总线系统与现场级自动化系统(控制器)进行通信。这种通信具有以下特点:
周期性地传输过程数据
非周期性地传输报警、参数和诊断数据
由于 PROFIBUS 能够通过通信协议 (PROFIBUS DP) 与智能分布式 I/O 进行高速通信,也可为发送器和执行器 (PROFIBUS PA) 进行通信并为其供电,因此 PROFIBUS 特别适合于完成上述任务。
PROFIBUS 简单、坚固且可靠,可使用其它分布式组件进行在线扩展,既可用于标准环境,也可用于危险区域。它允许来自不同供应商的现场设备共存于一条总线上(互操作性),并可在一个行规体系内实现与供应商无关的设备换。
SIMATIC PCS 7 自始至终利用了 PROFIBUS 的优点:
规划和工程组态开销小且调试
佳化分布式系统结构,对硬件和空间要求不高
接线、插接、分配、电源和现场安装的费用显著降低
高速通信,高测量精度
由于与供应商无关的设备说明,可有效地实施工程组态且使设备具有良好的互操作性和可替换性
由于执行短回路测试、简单参数分配且*执行校准,调试时间较短
双向通信和丰富的信息内容提供了增强诊断功能,用于快速故障识别及消除
通过维护站处理并评估诊断和状态信息,优化了生命周期管理
用户可获得大量通信和总线诊断功能,以及对所连接的智能现场设备进行诊断的功能。同时,PROFIBUS 可以完全集成到 SIMATIC PCS 7 过程控制系统维护站的总体资产管理系统中。
除了这些特性外,还具有以下与过程自动化相关的 PROFIBUS 功能:
集成已安装的 HART 设备
冗余
通过符合 IEC 61508 SIL 3 的 PROFIsafe 进行安全型通信
时间同步
时间戳
PROFIBUS DP
RS 485
基于2 芯屏蔽电缆的简单、电气传输系统。
RS 485-iS
适用于高为防爆型 Zone 1 或 21 的本安电气传输系统,采用 2 芯屏蔽电缆,传输速率达 1.5 Mbps。
光纤
使用玻璃或塑料光纤电缆的光纤传输系统,适用于在强干扰环境下快速传输大容量数据或进行远距离传输。
PROFIBUS PA
MBP(曼彻斯特编码,总线供电)
本安传输系统,允许在一条双线电缆上同时进行数据传输和为现场设备供电。它适用于直接连接 Ex 区域 1 或 21 环境中的设备或 Ex 区域 0 或 20 环境中的相关传感器/执行器。
可编程控制器的工作过程分以下三个阶段:
( 1 ) 输入处理
程序执行前,可编程控制器的全部输入端子的通/断状态读入输入映像寄存器。在程序执行中,即使输入状态变化,输入映像寄存器的内容也不变。直到下一扫描周期的输入处理阶段才读入这变化。另外,输入触点从通( ON )→断( OFF )或从断( OFF )→通( ON )变化到处于确定状态止,输入滤波器还有一响应延迟时间(约 10ms )。
( 2 ) 程序处理
对应用户程序存储器所存的指令,从输入映像寄存器和其它软元件的映像寄存器中将有关软元件的通/断状态读出,从 0 步开始顺序运算,每次结果都写入有关的映像寄存器,因此,各软元件( X 除外)的映像寄存器的内容随着程序的执行在不断变化。
输出继电器的内部触点的动作由输出映像寄存器的内容决定。
( 3 )输出处理
全部指令执行完毕,将输出映象寄存器的通/断状态向输出锁存寄存器传送,成为可编程控制器的实际输出。
可编程控制器的外部输出触点对输出软元件的动作有一个响应时间,即要有一个延迟才动作。
可编程序控制器的输入信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入单元从广义包含两部分:一是与被控设备相连接的接口电路,另一部分是输入映像寄存器。
输入单元接收来自用户设备的各种控制信号,如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成*处理器能够识别和处理的信号,并存到输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理,将处理存放到输出映像寄存器。
为防止各种干扰信号和高电压信号进入PLC,影响其可靠性或造成设备损坏,现场输入接口电路一般由光电耦合电路进行隔离。光电耦合电路的关键器件是光耦合器,一般由发光二管和光电三管组成。
通常PLC的输入类型可以是直流(DC24V)、交流和交直流。输入电路的电源由外部供给。有的也可由PLC内部提供。对于直流输入,根据现场输入接口电路形式的不同,分为源型输入和漏型输入两种形式。大部分的欧美品牌的PLC采用漏型输入,而大部分的亚洲品牌的PLC采用源型输入。
PLC通过输入/输出端子与控制对象取得联系的,PLC的输入/输出端子的组织形式通常有三种,即汇点式、分组式和分隔式。大部分的PLC的输入端子采用汇点式,也有的PLC为了增加使用的灵活性采用分组式。
6ES72111BE400XB0 | CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI |
6ES72111AE400XB0 | CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI |
6ES72111HE400XB0 | CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI |
6ES72121BE400XB0 | CPU 1212C AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI |
6ES72121AE400XB0 | CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI |
6ES72121HE400XB0 | CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI |
6ES72141BG400XB0 | CPU 1214C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI |
6ES72141AG400XB0 | CPU 1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI |
6ES72141HG400XB0 | CPU 1214C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI |
6ES72151BG400XB0 | CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO |
6ES72151AG400XB0 | CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO |
6ES72151HG400XB0 | CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO |
6ES72171AG400XB0 | CPU 1217C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO |
1. PLC控制系统的设计内容
(1)根据设计任务书,进行工艺分析,并确定控制方案,它是设计的依据。
(2)选择输入设备(如按钮、开关、传感器等)和输出设备(如继电器、接触器、指示灯等执行机构)。
(3)选定PLC的型号(包括机型、容量、I/O模块和电源等)。
(4)分配PLC的I/O点,绘制PLC的I/O硬件接线图。
(5)编写程序并调试。
(6)设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。
(7)编写设计说明书和使用说明书。
2. PLC控制系统设计步骤
(1)工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求,并划分控制的各个阶段,归纳各个阶段的特点,和各阶段之间的转换条件,画出控制流程图或功能流程图。
(2)选择合适的PLC类型
在选择PLC机型时,主要考虑下面几点:
1功能的选择。 对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能(如中断、PID等)。
2I/O点数的确定。 统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数,并考虑以后的扩充(一般加上10%~20%的备用量),从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
3内存的估算。 用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算:存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。
(3)分配I/O点。 分配PLC的输入/输出点,编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图,接着就可以进行PLC程序设计,同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
(4)程序设计。 对于较复杂的控制系统,根据生产工艺要求,画出控制流程图或功能流程图,然后设计出梯形图,再根据梯形图编写语句表程序清单,对程序进行模拟调试和修改,直到满足控制要求为止。
(5)控制柜或操作台的设计和现场施工。 设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图;设计控制系统各部分的电气互锁图;根据图纸进行现场接线,并检查。
(6)应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成,则应先作局部调试,然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可先进行分段调试,然后连接起来总调。
(7)编制技术文件。技术文件应包括:可编程控制器的外部接线图等电气图纸,电器布置图,电器元件明细表,顺序功能图,带注释的梯形图和说明。