SIMATIC PCS 7 自动化系统可以采用不同的设计:模块化 S7-400 系统以及小型箱式系统
SIMATIC PCS 7 过程控制系统的自动化系统有不同的设计形式。因此,可以在较宽范围内对自动化性能进行精细扩展。
所提供的自动化系统可以分为以下几类:
配备“标准型”、“高可用性型”或“安全型”PLC 的 S7‑400 系列模块化系统
AS 410-5H/AS 410E 自动化系统
软冗余式 S7-400 系统
带软控制器的嵌入式系统
小型箱式自动化系统 SIMATIC PCS 7 RTX,产品型号为 SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFIBUS 和 SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFINET
SIMATIC PCS 7 自动化系统的混合组态典型限值,基于 SIMATIC PCS 7 高级过程库 (APL)
1) 多 200 个过程对象
注:
这里引用的值不是特定项目的与 AS 相关的大值。它们代表一个相邻块的所有项的混合运行期间可用 AS 总容量的典型分布。
过程对象的数量不是**值,而是取决于在应用中所使用的库以及所用块的数量和类型。
S7-400 系列自动化站坚固耐用,具有通用性。它们的特点是具有较高处理和通信性能。该产品系列包括:
AS 410‑5H/AS 410E 自动化系统
适用于采用 SIMATIC PCS 7 的新工厂的系统
适用于 SIMATIC PCS 7 V8.0+SP1 及高版本1)或 V9.0 及高版本(AS 410E)
标准型系统、容错性型系统和安全型系统都基于相同 CPU
通用型 CPU 410-5H 的性能可基于过程对象的数量进行扩展
SIMATIC PCS7 Engineering System V8.1 及以上版本,在运行中可改模块类型 (TCiR)
在单独和冗余应用中的 PROFINET 运行期间,可进行冗余 PROFINET 配置和配置改
可用于采用 SIMATIC PCS 7 V8/V7 的工厂
可替代 AS 410‑5H/AS 410E,主要用于采用 SIMATIC PCS 7 V7 的系统
可基于 CPU 的类型进行扩展,在性能上有所不同
所有 S7‑400 系列自动化系统的 CPU 都标配有一个内置 PROFIBUS DP 现场总线接口。根据 CPU 的型号,可使用附加的 IF 964 DP 接口模块再增加 1 个或 2 个 PROFIBUS DP 接口。根据需要,每个 CPU 可另外连接多达 10 个 PROFIBUS 通信模块。
S7-400 自动化系统可通过 PROFINET 接口集成到 PROFINET IO 中的 CPU 中,某些型号也通过通信模块 CP 443-1 进行集成。
1) 对于 SIMATIC PCS 7 V8.0+SP1,需要提供一个附加的硬件升级包 (HUP CPU 410-5H)
嵌入式自动化站 SIMATIC PCS 7 AS RTX 是用一种低价格的紧凑型小型箱式系统,具有优异的物理特性。它尤其适合低到中等性能范围内的设备级应用,或作为 OEM 产品使用(例如在成套设备中)。根据所选的产品类型,可通过具有路由功能的 PROFIBUS DP 接口 (SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFIBUS) 或 PROFINET 接口 (SIMATIC PCS 7 AS RTX PROFINET) 来连接过程 I/O。
所选 SIMATIC S7-400 组件可根据模块化 SIMATIC PCS 7 自动化系统所涉及的相关任务组合成“AS 套件”。选型软件通过网上商城提供。用户借助这些选型软件,可以组装不同的 AS 套件:
AS 410 自动化系统在线选型软件
SIMATIC PCS 7 AS 410 单站组态器
SIMATIC PCS 7 AS 410 冗余站组态工具
软冗余式 S7‑400 系统在线选型软件
SIMATIC PCS 7 AS 单站组态器
SIMATIC PCS 7 AS 冗余站组态工具
下面从8个方面对PLC与继电器控制逻辑的性能和价格进行相比较:
① 控制逻辑:继电器控制逻辑采用硬接线逻辑,利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑,其连线多而复杂,体积大,功耗大,一旦系统构成后,想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限,每只一般只有4~8对触点,因此灵活性和扩展性都很差。而PLC采用存储逻辑,其控制逻辑以程序方式存储在内存中,要改变控制逻辑,只需改变程序,故称为“软接线”,其连线少,体积小,加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制,因此灵活性和扩展性都很好。PLC由中大规模集成电路组成,功耗小。
② 工作方式:当电流接通时,继电控制线路中各继电器都处于受约状态,即该吸合的都应吸合,不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。而PLC的控制逻辑中,各继电器都处于周期性循环扫描接通之中,从宏观上看,每个继电器受制约接通的时间是短暂的。
③ 控制速度:继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制,工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的,速度快,一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步,不会出现抖动问题。
④ **控制:继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行**控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等,其定时精度不高,定时时间易受环境湿度和温度变化的影响,调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂,不便维护。
PLC使用半导体集成电路作定时器,时基脉冲由晶体振荡器产生,精度相当高,定时范围一般从0.1 s到若干分钟甚至长,用户可根据需要在程序中设定定时值,然后由软件和硬件计数器来控制定时时间,定时精度小于10 ms且定时时间不受环境的影响。
⑤ 计数控制:PLC能实现计数功能,而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能。
⑥ 设计与施工:使用继电控制逻辑完成一项控制工程,其设计、施工、调试必须依次进行,周期长,而且修改困难。工程越大,这一点就越**。而用PLC完成一项控制工程,在系统设计完成以后,现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图和程序设计)可以同时进行,,且调试和修改都很方便。
⑦ 可靠性和可维护性:继电控制逻辑使用了大量的机械触点,连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏,并**械磨损,寿命短,因此可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,它体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配备有自检和监督功能,能检查出自身的故障,并随时显示给操作人员,还能动态地监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便。
⑧ 价格:继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器,价格比较便宜。而PLC使用中大规模集成电路,价格比较昂贵。
1.PLC的类型
PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类;按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发,通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统;模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活,一般用于大中型控制系统。
2.输入输出模块的选择
输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块,应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块,应考虑选用的输出模块类型,通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点;可控硅输出模块适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等,与应用要求应一致。可根据应用要求,合理选用智能型输入输出模块,以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。
3.电源的选择
PLC的供电电源,除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外,一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源,与国内电网电压一致。重要的应用场合,应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时,应核对提供的电流是否满足应用要求,否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC,对输入和输出信号的隔离是必要的,有时也可采用简单的二管或熔丝管隔离。
4.存储器的选择
由于计算机集成芯片技术的发展,存储器的价格已下降,因此,为保证应用项目的正常投运,一般要求PLC的存储器容量,按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时,应选择容量大,档次高的存储器。
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. 按I/O点数和功能分类
可编程控制器用于对外部设备的控制,外部信号的输入、PLC的运算的输出都要通过PLC输入输出端子来进行接线,输入、输出端子的数目之和被称作PLC的输入、输出点数,简称I/O点数。
由I/O点数的多少可将PLC的I/O点数分成小型、中型和大型。
小型PLC的I/O点数小于256点,以开关量控制为主,具有体积小、价格低的优点。可用于开关量的控制、定时/计数的控制、顺序控制及少量模拟量的控制场合,代替继电器-接触器控制在单机或小规模生产过程中使用。
中型PLC的I/O点数在256~1024之间,功能比较丰富,兼有开关量和模拟量的控制能力,适用于较复杂系统的逻辑控制和闭环过程的控制。
大型PLC的I/O点数在1024点以上。用于大规模过程控制,集散式控制和工厂自动化网络。
2. 按结构形式分类
PLC可分为整体式结构和模块式结构两大类。
整体式PLC是将CPU、存储器、I/O部件等组成部分集中于一体,安装在印刷电路板上,并连同电源一起装在一个机壳内,形成一个整体,通常称为主机或基本单元。整体式结构的PLC具有结构紧凑、体积小、重量轻、价格低的优点。一般小型或小型PLC多采用这种结构。
模块式PLC是把各个组成部分做成独立的模块,如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等。各模块作成插件式,并将组装在一个具有标准尺寸并带有若干插槽的机架内。模块式结构的PLC配置灵活,装配和维修方便,易于扩展。一般大中型的PLC都采用这种结构。