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編程概念

設計 PLC 系統(tǒng)的指南

設計 PLC 系統(tǒng)有很多種方法。 以下這些通用的指南適用于許多設計項目。

當然，您還必須遵守您所在公司的規(guī)程以及您在培訓中和現(xiàn)場積累的實踐經驗。

分解過程或機器

將您的過程或者機器分解成相互獨立的部分。

這些獨立部分決定了控制器之間的界限，并將影響功能描述規(guī)范和資源的分配。

創(chuàng)建功能規(guī)范

寫出過程或者機器每一部分的操作描述。 包括下列主題： I/O

點、操作的功能描述、允許每個執(zhí)行器（例如螺線管、電機和驅動器）動作之前必須達到

的狀態(tài)、操作員界面的描述以及與過程或機器其它部分相連的任何接口的描述。

設計安全電路

出于安全考慮，應識別出需要硬接線邏輯的設備。

控制設備若發(fā)生故障可能出現(xiàn)不安全狀況，造成機器意外啟動或運行變化。

若是意外或錯誤的機械運轉可能導致人員身體受傷或重大財產損失，應考慮使用獨立于

CPU 運行的機電超馳裝置，以防止不安全的運行。

安全電路的設計中應包含以下任務：

● 確定可能造成危險的不正確或意外的執(zhí)行器操作。

● 確定可確保操作不危險的條件，并確定如何獨立于 CPU 檢測這些條件。

● 確定上電和斷電時 CPU 和 I/O 如何影響過程，并確定檢測錯誤的時間。

此信息僅用于設計正常和可預期的異常操作，不能用于保障安全的目的。

● 設計獨立于 CPU 的手動或機電安全超馳來阻止危險的操作。

● 向 CPU

提供獨立電路的相應狀態(tài)信息，便于程序和任何操作員界面都獲得必需的信息。

● 標識其它與過程安全操作相關的安全要求。

儲過程，它的執(zhí)行不是由程序調用，也不是手工啟動，而是由事件來觸發(fā)，比如當對一個表進行操作（ insert，delete， update）時就會激活它執(zhí)行。觸發(fā)器經常用于加強數(shù)據(jù)的完整性約束和業(yè)務規(guī)則等。 觸發(fā)器可以從 DBA_TRIGGERS ，USER_TRIGGERS 數(shù)據(jù)字典中查到。SQL3的觸發(fā)器是一個能由系統(tǒng)自動執(zhí)行對數(shù)據(jù)庫修改的語句。
觸發(fā)器可以查詢其他表，而且可以包含復雜的SQL語句。它們主要用于強制服從復雜的業(yè)務規(guī)則或要求。例如：您可以根據(jù)客戶當前的帳戶狀態(tài)，控制是否允許插入新訂單。
觸發(fā)器也可用于強制引用完整性，以便在多個表中添加、更新或刪除行時，保留在這些表之間所定義的關系。然而，強制引用完整性的方法是在相關表中定義主鍵和外鍵約束。如果使用數(shù)據(jù)庫關系圖，則可以在表之間創(chuàng)建關系以自動創(chuàng)建外鍵約束。
觸發(fā)器與存儲過程區(qū)別是觸發(fā)器不能執(zhí)行EXECUTE語句調用，而是在用戶執(zhí)行Transact-SQL語句時自動觸發(fā)執(zhí)行。編程容易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數(shù)量比微型機指令要少得多，除中、高檔PLC外，一般的小型PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡單，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要計算機專業(yè)知識，就可進行編程。

2、組態(tài)靈活。由于PLC采用積木式結構，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模，因此，可適用于任何控制系統(tǒng)。

3、安裝方便。與計算機系統(tǒng)相比，PLC的安裝既不需要機房，也不需要嚴格的屏蔽措施。使用時只需把檢測器件與執(zhí)行機構和PLC的I/O接口端子正確連接，便可正常工作。

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（1）增量型：就是每轉過單位的角度就發(fā)出一個脈沖信號(也有發(fā)正余弦信號，然后對其進行細分，斬波出頻率更高的脈沖)，通常為A相、B相、Z相輸出，A相、B相為相互延遲1/4周期的脈沖輸出，根據(jù)延遲關系可以區(qū)別正反轉，而且通過取A相、B相的上升和下降沿可以進行2或4倍頻；Z相為單圈脈沖，即每圈發(fā)出一個脈沖。
（2）值型：就是對應一圈，每個基準的角度發(fā)出一個與該角度對應二進制的數(shù)值，通過外部記圈器件可以進行多個位置的記錄和測量。
2、按信號的輸出類型分為：電壓輸出、集電極開路輸出、推拉互補輸出和長線驅動輸出。
3、以編碼器機械安裝形式分類
（1）有軸型：有軸型又可分為夾緊法蘭型、同步法蘭型和伺服安裝型等。 [2]
（2）軸套型：軸套型又可分為半空型、全空型和大口徑型等。
4、以編碼器工作原理可分為：光電式、磁電式和觸點電刷式。
常見故障編輯

1、編碼器本身故障：是指編碼器本身元器件出現(xiàn)故障，導致其不能產生和輸出正確的波形。這種情況下需更換編碼器或維修其內部器件。
2、編碼器連接電纜故障：這種故障出現(xiàn)的幾率 ，維修中經常遇到，應是優(yōu)先考慮的因素。通常為編碼器電纜斷路、短路或接觸不良，這時需更換電纜或接頭。還應特別注意是否是由于電纜固定不緊，造成松動引起開焊或斷路，這時需卡緊電纜。
3、編碼器+5V電源下降：是指+5V電源過低， 通常不能低于4.75V，造成過低的原因是供電電源故障或電源傳送電纜阻值偏大而引起損耗，這時需檢修電源或更換電纜。

4、式編碼器電池電壓下降：這種故障通常有含義明確的報警，這時需更換電池，如果參考點位置記憶丟失，還須執(zhí)行重回參考點操作。
5、編碼器電纜屏蔽線未接或脫落：這會引入干擾信號，使波形不穩(wěn)定，影響通信的準確性，必須保證屏蔽線可靠的焊接及接地。
6、編碼器安裝松動：這種故障會影響位置控制 精度，造成停止和移動中位置偏差量超差，甚至剛一開機即產生伺服系統(tǒng)過載報警，請?zhí)貏e注意。
7、光柵污染 這會使信號輸出幅度下降，必須用脫脂棉沾*輕輕擦除油污。

簡單的結構使得 S7-300 使用靈活且易于維護：

安裝模塊：

只需簡單地將模塊掛在安裝導軌上，轉動到位然后鎖緊螺釘。 集成的背板總線：

背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。 模塊采用機械編碼，更換極為容易：

更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。 現(xiàn)場證明可靠的連接：

對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。 TOP 連接：

為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統(tǒng)提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。 規(guī)定的安裝深度：

所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因此，所有模塊應有明確的安裝深度。 無插槽規(guī)則:

信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統(tǒng)可自行組態(tài)。

擴展

若用戶的自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：

中央控制器和3個擴展機架**多可連接32個模塊：

總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到中央控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。 通過接口模板連接：

每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在中央控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。 通過 IM 365 擴展：

1 個擴展裝置**遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。 通過 IM 360/361 擴展：

3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的**遠距離為 10m。 單獨安裝：

對于單獨的 CC/EU，也能夠以更遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。 靈活的安裝選項：

CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以**限度滿足空間要求。

通信

S7-300 具有不同的通信接口：

連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)的通信處理器。 用于點到點連接的通信處理器 多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中；

是一種經濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統(tǒng)和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統(tǒng)。

PROFIBUS DP進行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

以下設備可作為主站連接：

SIMATIC S7-300

（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S7-400

（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC C7

（通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308 SIMATIC 505

出于性能原因，每條線路上連接的主站不得超過 2 個。

以下設備可作為從站連接：

ET 200 分布式 I/O 設備 S7-300，通過 CP 342-5 CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636 現(xiàn)場設備

雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

通過 PROFINET IO 進行過程通信

SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統(tǒng)。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統(tǒng)，并且使得操作大大簡化。

從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區(qū)別（相同的組態(tài)，編址及編程）。

可將下列設備作為 IO 控制器進行連接：

SIMATIC S7-300

（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU） SIMATIC ET 200

（使用配備 PROFINET 接口的 CPU） SIMATIC S7-400

（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）

可將下列設備作為 IO 設備進行連接：

ET 200 分布式 I/O 設備 ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU SIMATIC S7-300

（使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU） 現(xiàn)場設備

通過 AS-Interface 進行過程通信

S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現(xiàn)場設備（AS-Interface 從站）。

更多信息，請參見通信處理器。

通過 CP 或集成接口（點對點）進行數(shù)據(jù)通信

通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質支持不同的通信協(xié)議：

20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341） RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341） RS 422/RS 485

可以連接以下設備：

SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統(tǒng)和其他公司的系統(tǒng) 打印機 機器人控制 掃描器，條碼閱讀器，等

特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內。

使用多點接口 (MPI) 進行數(shù)據(jù)通信

MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口 。它可用于簡單的網(wǎng)絡任務。

MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統(tǒng)（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。 全局數(shù)據(jù)：

“全局數(shù)據(jù)通信"服務可以在聯(lián)網(wǎng)的 CPU 間周期性地進行數(shù)據(jù)交換。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數(shù)據(jù)包交換數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)包含有 22 字節(jié)數(shù)據(jù)，可同時有 16 個 CPU 參與數(shù)據(jù)交換（使用 STEP 7 V4.x）。

例如，可以允許一個 CPU 訪問另一個 CPU 的輸入/輸出。只可通過 MPI 接口進行全局數(shù)據(jù)通信。 內部通信總線(C-bus)：

CPU 的 MPI 直接連接到 S7-300 的 C 總線。因此，可以通過 MPI 從編程器直接找到與 C 總線連接的 FM/CP 模塊的地址。 功能強大的通信技術： 多達 32 個 MPI 節(jié)點。 使用 SIMATIC S7-300/-400 的 S7 基本通信的每個 CPU 有多個通信接口。 使用編程器/PC、SIMATIC HMI 系統(tǒng)和 SIMATIC S7-300/400 的 S7 通信的每個 CPU 有多個通信接口。 數(shù)據(jù)傳輸速率 187.5 kbit/s 或 12 Mbit/s 靈活的組態(tài)選項：

可靠的組件用于建立 MPI 通信： PROFIBUS 和“分布式 I/O"系列的總線電纜、總線連接器和 RS 485 中繼器。使用這些組件，可以根據(jù)需求實現(xiàn)設計的**化調整。例如，任意兩個MPI節(jié)點之間**多可以開啟10個中繼器，以橋接更大的距離。

SIMATIC S7-300，SM 322 數(shù)字量輸出，光電隔離，16 DO，24V DC，0.5A，20針，輸出電流總和 4A/組（8A/模塊）

詳細介紹編輯

1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡都能實現(xiàn)復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。

2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨
西門子PLC之S7家族西門子PLC之S7家族

的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統(tǒng)內，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。

3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。

4工作原理編輯

當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。

輸入采樣

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執(zhí)行

在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。