湖南省西門子PLC模塊授權(quán)一級(jí)總代理
S7-1200可以通過(guò)成熟的S7通信協(xié)議連接到多個(gè)S7控制器和HMI設(shè)備。將來(lái)還可以通過(guò)PROFINET接口將分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到S7-1200,或?qū)7-1200作為一個(gè)PROFINET IO設(shè)備,連接到作為PROFINET IO主控制器的PLC。它將為S7-1200系統(tǒng)提供從現(xiàn)場(chǎng)級(jí)到控制級(jí)的統(tǒng)一通信,以滿足當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化的通信需求。
STEP 7 Basic中的網(wǎng)絡(luò)視圖使用戶能夠輕松地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化組態(tài)。
為了使布線最少并提供最大的組網(wǎng)靈活性,可以將緊湊型交換機(jī)模塊CSM 1277和S7-1200一起使用,以便組建成一個(gè)具有線形、樹形或星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。CSM 1277是一個(gè)4端口的緊湊型交換機(jī),用戶可以通過(guò)它將S7-1200連接到最多3個(gè)附加設(shè)備。除此之外,如果將S7-1200和SIMATIC NET工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)組件一起使用,還可以構(gòu)建一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)。2.通信模塊
S7-1200最多可以增加3個(gè)通信模塊,它們安裝在CPU模塊的左邊。
RS-485和RS-232通信模塊為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)的串行通信提供連接(見圖2-5)。STEP 7Basic工程組態(tài)系統(tǒng)提供了擴(kuò)展指令或庫(kù)功能、USS驅(qū)動(dòng)協(xié)議、Modbus RTU主站協(xié)議和Modbus RTU從站協(xié)議,用于串行通信的組態(tài)和編程。
此外還有計(jì)劃中的PROFINET(控制器/IO設(shè)備)模塊和PROFIBUS主站/從站模塊。
PLC編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
為了電子技術(shù)能夠好地發(fā)展,國(guó)際電工委員會(huì)為其定制了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),名稱為IEC61131。它由5部分組成,分別是:通用信息、設(shè)備與測(cè)試要求、編程語(yǔ)言、用戶指南和通信。
在IEC 61131中的三部分(IEC 61131-3)是PLC的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61131-3是世界上一個(gè),也是至今為止唯一的工業(yè)控制系統(tǒng)的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。
目前已有越來(lái)越多的生產(chǎn)PLC的廠家提供符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,IEC 61131-3已經(jīng)成為DCS(集散控制系統(tǒng))、IPC(工業(yè)控制計(jì)算機(jī))、FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))、SA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)事實(shí)上的軟件標(biāo)準(zhǔn)。
有的廠家推出的在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的“軟件PLC”軟件包也是按IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。IEC 61131-3詳細(xì)地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述5種編程語(yǔ)言:
1)指令表(Instruction List,IL)。
2)結(jié)構(gòu)文本(Structured Text,ST)。
3)梯形圖(Ladder Diagram,LD):西門子公司簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)AD。
4)功能塊圖(Function Block Diagram,F(xiàn)BD)。
5)順序功能圖(Sequential Function Chart,SFC)。2.S7-1200的編程語(yǔ)言
S7-200只有梯形圖和功能塊圖這兩種編程語(yǔ)言。
(1)梯形圖
梯形圖(LAD)是使用得最多的PLC圖形編程語(yǔ)言。有時(shí)把梯形圖稱為電路或程序。
由1章的介紹可以知道,梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的指令框組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件,例如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯運(yùn)算的結(jié)果,常用它控制外部的負(fù)載和內(nèi)部的標(biāo)志位等。指令框用來(lái)表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算等指令。使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖,并將它下載到PLC。觸點(diǎn)和線圈等組成的電路稱為程序段,英語(yǔ)名稱為Network(網(wǎng)絡(luò)),STEP 7 Basic自動(dòng)地為程序段編號(hào)。
為了程序的可讀性,可以在程序段編號(hào)的右邊加上程序段的標(biāo)題,在程序段編號(hào)的下面為程序段單擊編輯器工具欄上的按鈕,可以顯示或關(guān)閉程序段的注釋。本書中的梯形圖一般沒有標(biāo)出程序段編號(hào)。
在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí),為了借用繼電器電路圖的分析方法,可以想象在梯形圖的左右兩側(cè)垂直“電源線”之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓,當(dāng)圖2-6中I0.0與I0.1的觸點(diǎn)同時(shí)接通,或Q0.0與I0.1的觸點(diǎn)同時(shí)接通時(shí),有一個(gè)想的“能流”(Power Flow)流過(guò)Q0.0的線圈。利用能流這一概念,可以借用繼電器電路的術(shù)語(yǔ)和分析方法,幫助我們好地理解和分析梯形圖。
程序段內(nèi)的邏輯運(yùn)算按從左往右的方向執(zhí)行,與能流的方向一致。如果沒有跳轉(zhuǎn)指令,程序段之間按從上到下的順序執(zhí)行,執(zhí)行完所有的程序段后,下一次掃描循環(huán)返回最上面的程序段1,重新開始執(zhí)行。
(2)功能塊圖
由1章的介紹可知,在功能塊圖中,用類似于與門(帶有符號(hào)“&”)、或門(帶有符號(hào)“>=1”)的方框來(lái)表示邏輯運(yùn)算關(guān)系,方框的左邊為輸入變量,右邊為邏輯運(yùn)算的輸出變量,輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算,方框被“導(dǎo)線”連接在一起,信號(hào)自左向右流動(dòng)。指令框用來(lái)表示一些復(fù)雜的功能,例如數(shù)學(xué)運(yùn)算等。圖2-7是圖2-6中的梯形圖對(duì)應(yīng)的功能塊圖,圖2-7同時(shí)顯示絕對(duì)地址和符號(hào)地址。3.在編程軟件中切換編程語(yǔ)言
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在線時(shí)可以用CPU操作員面板上的“MRES”按鈕復(fù)位存儲(chǔ)器,只能在STOP模式復(fù)位存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器復(fù)位使CPU進(jìn)入所謂的“初始狀態(tài)”,所有的工作存儲(chǔ)器,包括保持和非保持的存儲(chǔ)區(qū),將裝載存儲(chǔ)器的內(nèi)容復(fù)制給工作存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)塊中變量的值被初始值替代。編程設(shè)備與CPU的在線連接被中斷,診斷緩沖區(qū)、時(shí)間、IP地址、硬件組態(tài)和的強(qiáng)制任務(wù)保持不變。
如果在CPU斷電時(shí)換了存儲(chǔ)卡,CPU上電時(shí)將復(fù)位存儲(chǔ)器。
PLC是Programmable Logic Controller的縮寫,意思就是可編程邏輯控制器。其實(shí)這是早期的PLC,由于它僅僅是用來(lái)進(jìn)行邏輯控制的,所以稱為可編程邏輯控制器。但是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元,使PLC不僅可以進(jìn)行邏輯控制,而且可以進(jìn)行模擬量的控制。所以在1980年美國(guó)電器制造協(xié)會(huì)(NEMA)又重新命名為可編程控制器(Programmable Controller),但是為了避免和個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC,Personal Computer)混淆,繼續(xù)沿用PLC。
上面只是對(duì)它的字面意思的解釋,那到底什么是可編程控制器呢?它的定義是可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng),是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。
對(duì)于這個(gè)定義有幾點(diǎn)說(shuō)明。
(1)西門子KP1200控制面板
(1)模式選擇器。用于手動(dòng)選擇操作模式:
STOP=停機(jī)模式;不執(zhí)行程序
TERM=運(yùn)行程序;可以通過(guò)編程器進(jìn)行讀/寫訪問(wèn)
RUN=運(yùn)行程序;通過(guò)編程器僅能進(jìn)行讀操作
狀態(tài)指示器 SF=系統(tǒng)錯(cuò)誤;CPU內(nèi)部錯(cuò)誤
(LED)RUN=運(yùn)行模式;綠燈
STOP=停機(jī)模式;黃燈
DP=分布式I/O(僅對(duì)CPU 215)
(2)存儲(chǔ)器卡。存儲(chǔ)器卡的插槽。存儲(chǔ)器卡用來(lái)在沒有供電的情況下不需要電池就可以保存用戶程序。
(3)PPI連接。編程設(shè)備、文本顯示器或其他的CPU通過(guò)這里連接
到目前為止,PLC的發(fā)展經(jīng)歷了五個(gè)階段:
一階段:從一臺(tái)PLC到20世紀(jì)70年初期,CPU是采用中小規(guī)模集成電路,存儲(chǔ)器為磁芯存儲(chǔ)器(抗電磁干擾能力差)。
二階段:20世紀(jì)70年代初期到70年代末期。CPU是采用微處理器,存儲(chǔ)器是EPROM。
三階段:20世紀(jì)70年代末期到80年代中期。CPU采用8位和16位微處理器,有些還采用多微處理器。存儲(chǔ)器采用EPROM、EAROM、CMOS RAM。
四階段:20世紀(jì)80年代中期到90年代中期。PLC全面采用8位、16位的微處理芯片的位片式芯片,處理速度達(dá)到1ns/步。
五階段:20世紀(jì)90年代中期到現(xiàn)在。PLC采用16位和32位微處理芯片,有的已經(jīng)使用RISC芯片。
PLC的發(fā)展與PC的發(fā)展相比較是落后一點(diǎn),主要原因不是CPU裝不上去,而是PLC的發(fā)展一定要和外圍設(shè)備的發(fā)展相配套。
PLC會(huì)向哪個(gè)方向發(fā)展呢?
同計(jì)算機(jī)的發(fā)展類似,目前,可編程序控制器正朝著兩個(gè)方向發(fā)展。
一是朝著小型、簡(jiǎn)易、價(jià)格低廉的方向發(fā)展。如OMRON公司的CQM1、SIEMENS公司的S7-200一類可編程序控制器,2009年又推出了S7-1200,SIEMENS公司將會(huì)把最新的通信和控制技術(shù)應(yīng)用在S7-1200這款產(chǎn)品上,同樣,SIEMENS也將會(huì)用S7-1200這款產(chǎn)品強(qiáng)力打造全球PLC中低端市場(chǎng)。這種可編程序控制器可以廣泛地取代繼電器控制系統(tǒng),用于單機(jī)控制和規(guī)模比較小的自動(dòng)化生產(chǎn)線控制。