不带控制柜的 SIMATIC ET 200 系统具有一个玻璃纤维强化的坚固塑料外壳,这使得它抗冲击、抗污染、不透水。并且,所需使用的附加部件也较少,节省了电缆,并可获益于它的快响应时间。
SIMATIC ET 200pro – 模块化和多功能:
具有紧凑外壳的模块化设计。
安装方便。
因具有广泛的模块而功能多样 – 从简单的输入和输出、安全系统、电机起动器和变频器,一直到 MOBY 识别系统。
可进行热插拔和固定接线,提高了工厂可用性。
具有广泛的诊断功能。
SIMATIC ET 200AL – 配备小型 I/O 模块的模块化 I/O 系统:
安装方式简便而且灵活
重量低
带多 16 个通道的数字量和模拟量模块。
故障安全模块和 IO-Link 主站。
SIMATIC ET 200eco PN – 带 PROFINET 接口的 I/O 设备:
紧凑型块式 I/O。
带多 16 个通道的数字量和模拟量模块。
故障安全模块和 IO-Link 主站。
总线系统连接支持基于以太网的协议 PROFINET、EtherNet/IP 和 Modbus TCP
从PLC的工作原理知,PLC的输入与输出在物理上是彼此隔开的,其间的联系是靠运行存储于它的内存中的程序实现。它的入出相关,不是靠物理过程,不是用线路;而是靠信息过程,用软逻辑联系。它的工作基础是用好信息。
信息不同于物质与能量,有自身的规律。信息便于处理,便于传递,便于存储;信息还可重用,等等。正是由于信息的这些特点,决定了PLC的基本特点。
下面介绍PLC的四个特点:
2.1功能丰富
PLC的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。
它的指令多达几十条、几百条,可进行各式各样的逻辑问题的处理,还可进行各种类型数据的运算。凡普通计算机能做到的,它也都可作到。
它的内部器件,即内存中的数据存储区,种类繁多,容量宏大。I/O继电器,可以用以存储入、出点信息的,少的几十、几百,多的可达几千、几万,以至10几万。这意味着它可进行这么多I/O点的入出信息变换,进行这么大规模的控制。
它的内部种种继电器,相当于中间继电器,数量多。内存中一个位就可作为一个中间继电器,怎么不多!
它的计数器、定时器也很多,是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块,其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字,再加一些标志位,即可成为定时器、计数器,所以才那么多。
而且,这些内部器件还可设置成丢电保持的,或丢电不保持的,即上电后予以清零的。以满足不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。
它的数据存储区还可用以存储大量数据,几百、几千、几万字的信息都可以存,而且,掉电后还不丢失。
PLC还有丰富的外部设备,可建立友好的人机界面,以进行信息交换。可送入程序,送入数据,可读出程序,读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后,可转储,可打印。数据送入可键入,可以读卡入,等等。
PLC还具有通讯接口,可与计算机链接或联网,与计算机交换信息。自身也可联网,以形成单机所不能有的大的、地域广的控制系统。
PLC还有强大的自检功能,可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度,提供了方便。
丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能;同时,也为工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。
像PLC这样集丰富功能于一身,是别的电控制器所没有的;是传统的继电控制电路所无法比拟的。
2.2使用方便
用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为:首先PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线,改程序比改接线,当然要方便得多!
其次PLC的硬件是高度集成化的,已集成为种种小型化的模块。而且,这些模块是配套的,已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块,PLC厂家多有现货供应,市场上即可购得。所以,硬件系统配置与建造也非常方便。
正因如此,用可编程序控制器才有这个"可"字。对软件讲,它的程序可编,也不难编。对硬件讲,它的配置可变,而且也易于变。
具体地讲,PLC有五个方面的方便:
(1)配置方便:可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC,那种类型的,用什么模块,要多少模块,确定后,到市场上定货购买即可。
(2)安装方便:PLC硬件安装简单,组装容易。外部接线有接线器,接线简单,而且一次接好后,换模块时,把接线器安装到新模块上即可,都不必再接线。内部什么线都不要接,只要作些必要的DIP开关设定或软件设定,以及编制好用户程序就可工作。
(3)编程方便:PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器,但它通过程序(软件)与系统内存,这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。即使是小型的PLC,内部继电器数都可以千计,时间继电器、计数也以百计。而且,这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多,用户用起来已不感到有什么限制。一考虑的只是入出点。而这个内部入出点即使用得再多,也无关紧要。大型PLC的控制点数可达万点以上,哪有那么大的现实系统?若实在不够,还可联网进行控制,不受什么限制。PLC的指令系统也非常丰富,可毫不困难地实现种种开关量,以及模拟量的控制。PLC还有存储数据的内存区,可存储控制过程的所有要保存的信息。……总之,由于PLC功能之强,发挥其在控制系统的作用,所受的限制已不是PLC本身,而是人们的想象力,或与其配套的其它硬件设施了。
PLC的外设很丰富,编程器种类很多,用起来都较方便,还有数据监控器,可监控PLC的工作。使用PLC的软件也很多,不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言,有的还可用BASIC语言、C语言,以至于自然语言。这些也为PLC编程提供了方便。
PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后,凡这种产品都可使用。生产一台,拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试,要省事及简单得多。
(4)维修方便:这是因为:
①PLC工作可靠,出现故障的情况不多,这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的三个特点时,还将进一步介绍。
②即使PLC出现故障,维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号,如PLC支持内存保持数据的电池电压不足,相应的就有电压低信号指示。而且,PLC本身还可作故障情况记录。所以,PLC出了故障,很易诊断。同时,诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故,而模块的备件市场可以买到,进行简单的换就可以。至于软件,调试好后不会出故障,再多只要依据使用经验进行调整,使之完善就是了。
(5)改用方便:PLC用于某设备,若这个设备不再使用了,其所用的PLC还可给别的设备使用,只要改编一下程序,就可办到。如果原设备与新设备差别较大,它的一些模块还可重用。
2.3工作可靠
用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施,确保它能可靠工作。事实上,如果PLC工作不可靠,就无法在工业环境下运用,也就不成其为PLC了。
(1) 在硬件方面:
PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且,CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰,能正常地工作。
PLC使用的元器件多为无触点的,而且为高度集成的,数量并不太多,也为其可靠工作提供了物质基础。
在机械结构设计与制造工艺上,为使PLC能地工作,也采取了很多措施,可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度,有的PLC可高达80--90度。
有的PLC的模块可热备,一个主机工作,另一个主机也运转,但不参与控制,仅作备份。一旦工作主机出现故障,热备的可自动接替其工作。
还有进一步冗余的,采用三取一的设计,CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作,终输出取决于三者中的多数决定的。这可使系统出故障的机率几乎为零,做到万无一失。当然,这样的系统成本是很高的,只用于特别重要的场合,如铁路车站的道叉控制系统。
(2)软件方面:
PLC的工作方式为扫描加中断,这既可保证它能有序地工作,避免继电控制系统常出现的"冒险竞争",其控制结果总是确定的;而且又能应急处理急于处理的控制,保证了PLC对应急情况的及时响应,使PLC能可靠地工作。
为监控PLC运行程序是否正常,PLC系统都设置了""(Watchingdog)监控程序。运行用户程序开始时,先清""定时器,并开始计时。当用户程序一个循环运行完了,则查看定时器的计时值。若时(一般不过100ms),则报警。严重时,还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不时,则重复起始的过程,PLC将正常工作。显然,有了这个""监控程序,可保证PLC用户程序的正常运行,可避免出现"死循环"而影响其工作的可靠性。
PLC还有很多防止及检测故障的指令,以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序,对PLC的工作状况,以及PLC所控制的系统进行监控,以确保其可靠工作。
PLC每次上电后,还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的,用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。
正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施,才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上;出了故障平均修复时间也很短,几小时以至于几分钟即可。
曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中,多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因,即把PLC能可靠工作,作为它的指标。
2.4经济合算
的使用必将带来巨大的社会效益与经济效益,这是科技是一生产力的体现,也是生命力之所在。PLC也是如此。
尽管使用PLC**投资要大些,但从全面及长远看,使用PLC还是经济的。这是因为:
使用PLC的投资虽大,但它的体积小、所占空间小,辅助设施的投入少;使用时省电,运行费少;工作可靠,停工损失少;维修简单,维修费少;还可再次使用以及能带来附加价值等等,从中可得大的回报。所以,在多数情况下,它的效益是可观的。
西门子plc的定时器是有限的,并且使用起来并不是太方便,尤其是在FB程序模块中使用时必须通过引脚*定时器编号,当使用较多时非常麻烦。由于我使用定时器的场合对时间精度要求不高,一般以秒为单位就足够,比如计算设备的运行台时,通过时间周期控制设备等,因此我习惯使用秒脉冲计数的方式代替计时器功能,这样封装在FB程序块中只需要通过引脚输入一个秒时钟信号就可以了。
脉冲计数代替定时器的一个关键就是时钟脉冲要准确,曾经在AB的1769PLC上使用秒脉冲计数的方式计算设备运行时间时,发现设备连续运行一天计算的运行台时竟然比24小时要少,后发现就是秒脉冲时基不准确。当时是使用了2个500毫秒定时器产生秒时基信号,因为扫描周期的存在,每个秒时基的实际时间是1秒+扫描周期,后误差累积造成计时不准确,后来为了避免这种情况只好把时基发生程序放在周期任务里。
西门子plc相比较而言就方便多了,因为西门子200系列有系统时间标志位可以直接产生时基信号,300和1500等有时钟存储器功能可以设置,如下图。一般设置MB0为时钟存储器字节地址,这样就有8个占空比为50%的时基信号可以使用,时基短0.1秒,长2秒,可以满足大多数情况。
如果要想生成小于0.1秒的时基信号,好用循环中断的方法实现,如果要生成分钟时基、小时时基甚至日、月时基怎么办呢?也很简单,结合系统时钟读取程序,把CPU的系统时间读取出来,然后根据时间数据就可以很容易产生,如下图。当秒数据=0时就可以驱动分钟脉冲信号;当分数据
在发达的工业国家,PLC已经广泛地应用在所有的工业部门,随着其性能价格比的不断提高,应用范围不断扩大,主要有以下几个方面:
1.开关量逻辑控制
PLC具有“与”、“或”、“非”等逻辑指令,可以实现触点和电路的串、并联,代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。开关量逻辑控制可以用于单台设备,也可以用于自动生产线,其应用领域已遍及各行各业,甚至深入到家庭。
2.运动控制
PLC使用**的指令或运动控制模块,对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制,可实现单轴、双轴、3轴和多轴位置控制,使运动控制与顺序控制功能**地结合在一起。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械,如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。
3.闭环过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I/O模块,实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换与D/A转换,并对模拟量实行闭环PID(比例-积分-微分)控制。现代的大中型PLC一般都有PID闭环控制功能,这一功能可以用PID子程序或**的PID模块来实现。其PID闭环控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备,以及轻工、、机械、冶金、电力、建材等行业。
4.数据处理
现代的PLC具有数学运算(包括四则运算、矩阵运算、函数运算、字逻辑运算、求反、循环、移位和浮点数运算等)、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较,也可以用通信功能传送到别的智能装置,或者将它们打印制表。
5.通信联网
PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC与其他智能控制设备(如计算机、变频器、数控装置)之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起,可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。
必须指出,并不是所有的PLC都有上述全部功能,有些小型PLC只有上述的部分功能,但是价格较低。