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西門子S7-300 PLC簡(jiǎn)介    2.1  PLC技術(shù)的概念及發(fā)展過(guò)程    2.1.1  PLC技術(shù)的概念  PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。    2.1.2  PLC技術(shù)的發(fā)展歷史  *以來(lái)，計(jì)算機(jī)控制和傳統(tǒng)PLC控制一直是工業(yè)控制領(lǐng)域的兩種主要控制方法，PLC自1969年問(wèn)世以來(lái)，以其功能強(qiáng)、可靠性高、使用方便、體積小等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到迅速推廣，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中競(jìng)爭(zhēng)力的控制工具。但傳統(tǒng)的PLC體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各個(gè)PLC廠家的硬件體系互不兼容，編程語(yǔ)言及指令系統(tǒng)各異，用戶選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，學(xué)習(xí)特定的編程語(yǔ)言，不利于終端用戶功能的擴(kuò)展。近年來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，控制結(jié)構(gòu)更趨于分散化和復(fù)雜化，需要更多的用戶接口。同時(shí)，企業(yè)整合和開(kāi)放式體系的發(fā)展要求自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，使企業(yè)能及時(shí)地了解生產(chǎn)過(guò)程中的諸多信息，靈活選擇解決方案，配置硬件和軟件。此外為了擴(kuò)大控制系統(tǒng)的功能，許多新型傳感器被加裝到控制單元上。  我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。    2.1.3  PLC的發(fā)展趨勢(shì)  1、功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化的方向發(fā)展，針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出專業(yè)化

的PLC產(chǎn)品。以此來(lái)提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。  2、規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng)，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。  3、系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化方向發(fā)展，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在windows平臺(tái)上開(kāi)發(fā)符合全新一體化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過(guò)提供標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)[2]。    2.2  PLC的功能特點(diǎn)    2.2.1  PLC的功能  隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC的功能日益增多。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制；不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下： 1、開(kāi)關(guān)量邏輯控制  這是PLC的zui基本的功能。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開(kāi)關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。使用PLC提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值既可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定，其值可進(jìn)行在線修改，操作十分靈活方便。 2、模擬量控制  在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過(guò)使用這些模塊，把現(xiàn)場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送CPU處理；而CPU處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對(duì)連續(xù)量的控制。 3、閉環(huán)過(guò)程控制  使用PLC不僅可以對(duì)模擬量進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。配置PID西門子面板KTP1200按鍵+觸摸操作12寸西門子面板KTP1200按鍵6AV2124-OUCO2-OAXO   電 話：（同號(hào)）

控制單元或模塊，對(duì)控制過(guò)程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進(jìn)行PID控制。  4、定時(shí)、定位、計(jì)數(shù)控制  PLC具有定時(shí)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開(kāi)關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。PLC具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開(kāi)關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制。 5、順序（步進(jìn)）控制  在工業(yè)控制中，選用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制，可以采用IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言——順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。 6、網(wǎng)絡(luò)通信  現(xiàn)代PLC具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。PLC通過(guò)RS232接口可與各種RS232設(shè)備進(jìn)行通信。PLC還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)通信。PLC與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)化控制水平。 7、數(shù)據(jù)處理  現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票韀2]。     2.2.2  PLC的特點(diǎn)   1、通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全  PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)。通過(guò)選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時(shí)，由于PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變

PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無(wú)限制，因此，靈活性和擴(kuò)展性都很好。 2、可靠性高、抗*力強(qiáng)  為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了PLC的抗*力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電磁干擾等的干擾。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。PLC在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中除了對(duì)元器件嚴(yán)格篩選外，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動(dòng)恢復(fù)等措施，有的PLC還采用了冗余技術(shù)等，進(jìn)一步增強(qiáng)了PLC的可靠性。 3、編程簡(jiǎn)單、使用方便  PLC在基本控制方面采用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，形式簡(jiǎn)單、直觀性強(qiáng)，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯(cuò)率比匯編語(yǔ)言低得多。梯形圖、流程圖、語(yǔ)句表之間可以有條件的相互轉(zhuǎn)換，使用極其方便。 4、模塊化結(jié)構(gòu)、安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便  PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來(lái)，由于配置靈活，使擴(kuò)展、維護(hù)更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（如按鈕、開(kāi)關(guān)等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應(yīng)的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進(jìn)行測(cè)試、排錯(cuò)和修改[2]。    2.3  西門子S7-300 PLC     2.3.1  S7-300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  S7-300 PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過(guò)U形總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊總是安裝在機(jī)架的zui左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒(méi)有使用擴(kuò)展支架可以不選擇IM接口模塊。  S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時(shí)，電源，CPU和IM分別放在導(dǎo)軌的1號(hào)槽、2號(hào)   電 話：（同號(hào)）

槽和3號(hào)槽上。一條導(dǎo)軌共有11個(gè)槽號(hào)：1號(hào)槽至11號(hào)槽，其中4號(hào)槽至11號(hào)槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等[3]。    2.3.2  S7-300  CPU模塊  CPU模塊是控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的*控制責(zé)任，存儲(chǔ)并執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)通信功能，為U形總線提高5V電源。  CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)），STARTUP（啟動(dòng)），RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過(guò)MPI接口與其他設(shè)備通信。  S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：  1、6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。  2、革新的標(biāo)準(zhǔn)型CPU：CPU 312、314和315-2DP。  3、5種標(biāo)準(zhǔn)的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。 4、戶外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314戶外型和315-2DP。 5、大容量型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。 6、主從接口安全型CPU：CPU 315F-2DP[3]。   2.3.3  S7-300的模擬量輸入模塊  在生產(chǎn)過(guò)程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來(lái)測(cè)量或控制。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量物體的成分和頻率等。有的是強(qiáng)電量，例如發(fā)電機(jī)組的電流、電壓、有功功率和無(wú)功功率等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的量程的直流電流和直流電壓信號(hào)，例如DC1~5V和DC4~20mA。  模擬量輸入模塊用于將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要組成部分是A/D轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般都是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)量程的直流電壓，直流電流信號(hào)。  模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱為模擬值，模擬值用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼來(lái)表示zui高位為符號(hào)位。模擬量輸入模塊的模擬值與百分?jǐn)?shù)表示的模擬量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：雙極性模擬量量程的上下限(和-)分別對(duì)應(yīng)模擬值27648和-27648。單極性模擬量量程的上下限(和0%)分別對(duì)應(yīng)于模擬值27648和0[3]。

 

這里提供有以下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)組件，可用于各種不同的應(yīng)用： 西門子驅(qū)動(dòng)技術(shù)集團(tuán)的變速驅(qū)動(dòng)器具有多種型號(hào)，可滿足當(dāng)今工業(yè)應(yīng)用的各種需求。范圍從用于低端性能的經(jīng)濟(jì)型多功能變頻器，到兆瓦級(jí)范圍內(nèi)的可靠大型驅(qū)動(dòng)器，一直到用于機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)器的高動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)裝置。 用于整個(gè)機(jī)械工程和和工廠應(yīng)用工業(yè)的低壓和伺服電機(jī) - 未來(lái)解決之道：免維護(hù)，高動(dòng)態(tài)，功能強(qiáng)大。 AC 變頻器包含下列部分： 標(biāo)準(zhǔn)變頻器，用于簡(jiǎn)單的應(yīng)用，如泵和風(fēng)扇 變頻器和逆變器，用于單相和多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及高性能應(yīng)用系統(tǒng)。 它們可以在 24 V 到 690 V 以及 60 W 到 2.3 MW 之間連續(xù)應(yīng)用。 西門子的自動(dòng)化技術(shù)矢志不渝地為您全公司的流程的持續(xù)優(yōu)化提供支持和幫助。 全集成自動(dòng)化為制造業(yè)和過(guò)程工業(yè)提供*的、統(tǒng)一的系列產(chǎn)品和系統(tǒng)，是我們?nèi)盗挟a(chǎn)品的核心， 為按照用戶的不同需求定制解決方案奠定了zui*的基礎(chǔ)。 自動(dòng)化系統(tǒng) 市場(chǎng)決定形勢(shì) - 當(dāng)前，更加明顯： 短交貨時(shí)間 靈活的批量生產(chǎn) 具有競(jìng)爭(zhēng)性的價(jià)格 可靠的產(chǎn)品質(zhì)量 其解決方案為：縮短加工和生產(chǎn)設(shè)備調(diào)整時(shí)間、實(shí)現(xiàn)成本zui小化、積極創(chuàng)新并實(shí)現(xiàn)更高產(chǎn)能。 借助 “源于西門子” 的自動(dòng)化技術(shù)，即使zui復(fù)雜的需求，也可輕松滿足！ SIMATIC 自動(dòng)化技術(shù) SIMATIC 是一款可解決各行業(yè)自動(dòng)化任務(wù)的可靠基本自動(dòng)化系統(tǒng)，包括標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件組件，并將用于定制擴(kuò)展的所有選件*公開(kāi)。 SIMATIC 系列產(chǎn)品包括以下組件，彼此之間可相互補(bǔ)充： 可編程控制器 分布式 I/O 編程器 SIMATIC 軟件 小型自動(dòng)化解決方案套件 基于組件的自動(dòng)化 機(jī)器視覺(jué)技術(shù)（參見(jiàn)“傳感器、測(cè)試和測(cè)量技術(shù)”） SIMATIC 控制器 SIMATIC 控制器有多種多樣，包括從高性能 PLC 的書本型迷你控制器，到基于 PC 的控制器，無(wú)論什么要求，它都能滿足要求。 這些控制器的共同特點(diǎn)是，在zui小的空間里壓縮了zui大處理能力，能滿足zui苛刻的機(jī)械和氣候條件、高速及可擴(kuò)展性等要求。 這種分級(jí)的性能特征是 SIMATIC 系列產(chǎn)品的力量所在。 目前，SIMATIC PLC 正在執(zhí)行越來(lái)越多的功能，原本需要*不同技術(shù)。 對(duì)您來(lái)說(shuō)，一切都變得更加容易，更加*，更加經(jīng)濟(jì)。 結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用的低成本解決方案，用于滿足簡(jiǎn)單控制任務(wù) 結(jié)構(gòu)緊湊、易于操作，無(wú)需附件即可廣泛應(yīng)用 “一體式”產(chǎn)品，集成顯示屏和操作面板 僅需點(diǎn)擊按鈕或通過(guò) PC 軟件即可連接 36 種不同的功能；使用次數(shù)多達(dá) 130 多次 LOGO! 8: 通過(guò)按鈕或使用 PC 軟件，可鏈接 38/43 個(gè)不同功能；zui多 200/400 次 通過(guò)按鍵可以方便地更改功能。重接線無(wú)需更多耗時(shí)