西门子S7-300CPU317-2DP模块控制器

PLC控制系统可靠性降低的主要原因

虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。

    影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：

    1)造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错；

    2)机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果；

    3)现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。

    影响执行机构出错的主要原因有：

    1)控制负载的接触不能可靠动作，PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作；

    2)控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作；

    3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。

基于PLC的主轴轴承温度的检测系统

数控机床可用测量法对主轴轴承温度进行监测。通过测量主轴轴承运转中的温升，来了解主轴轴承是否正常。轴承温度一般限制在温度升高不超过45℃，监测中若发现轴承的温度超过70-80℃，应立即停机检查。

1 安装及接线

数控机床可利用热电阻、多通道数字仪表及PLC控制系统的结合，来实现主轴轴承温度的检测。

在主轴前、中、后轴承处，安装4个热电阻。PLC控制系统采集4个测量点的温度，来监测不同位置处轴承温升情况。

2 控制要求及原理

温度控制系统利用热电阻进行测量点的温度测量，利用多通道数字仪表来显示主轴轴承的温度值。PLC实现参数设定、远程监控、数据存储和报警处理等功能。在实际编程过程中，不需要编写读写PLC寄存器的程序，通过数据定义的方法，在定义了I/O变量后，可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、数据记录和报警等。

系统设置一个启动按钮来启动控制程序，设置红、绿2个指示灯来显示温度状态。4个测量点的温度在要求范围内，绿灯亮，表示主轴可正常运转；当某一个被测点温度达到上限时，即便主轴转速还未达到要求，则红灯亮，同时数控系统显示器上相对应的轴承报警。操作者将主轴立即停止运转，并根据对应报警号检查主轴轴承对应位置处的状况，从而避免主轴轴承研伤现象。

3 结束语

现代PLC具有功能强、集成度高、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定等显著特点，广泛应用于现代工业的自动控制中。PLC可扩展一些智能控制模块，构成不同的控制系统，本文提到的主轴轴承温度的检测就是以PLC为核心的智能温度控制系统，操作方便，可靠性好，具有重要的现实意义。

可编程控制器的工作方式和工作过程

（1）PLC的工作方式：采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

注意：

由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。循环扫描过程如下：

（2） 工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。

1）  内部处理阶段：

在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。

2）  通信服务阶段

在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。

3）  输入处理

输入处理也叫输入采样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序的执行阶段。

4）  程序执行

根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。若用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。

5）  输出处理

程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。

（3）PLC的运行方式：

1）  运行工作模式

当处于运行工作模式时，PLC要进行从内部处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理，然后按上述过程循环扫描工作。

在运行模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能，为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。

注：PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。

2）  停止模式

当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。

S7-300 PLC通讯接口简介

SIMATIC S7-300具有多种不同的通讯接口：

    多种通讯处理器用来连接AS-i接口、PROFIBUS 和工业以太网总线系统。

    通讯处理器用来连接点到点的通讯系统。

    多点接口(MPI) 集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。

---- 用户可以方便的使用Step7软件进行通讯组态。

---- CPU 支持下列通讯类型：

    过程通讯

通过总线(AS-i或PROFIBUS)对I/O模块周期寻址(过程映象交换) 。

    数据通讯

在自动控制系统之间或人机界面(HMI)和几个自动控制系统之间，数据通讯会周期地进行或被用户程序或功能块调用。

通过PROFIBUS的过程通讯

-- -- S7-300通过通讯处理器，或通过集成在CPU上的 PROFIBUS-DP接口连接到PROFIBUS-DP网络上。

---- 带有PROFIBUS-DP主站/从站接口的CPU可以使用户能够方便高效地进行组态。

---- 而且，用户通过PROFIBUS-DP分布式I/O就像处理集中的I/O一样，具有相同的组态、地址和编程。

---- 下列设备可以作为通讯的主站：

SIMATIC S7-300

(通过带PROFIBUS-DP 接口CPU或通过 PROFIBUS-DP)

SIMATIC S7-400

(通过带PROFIBUS-DP 接口的CPU或通过PROFIBUS-DP CP)

SIMATIC C7

(通过带PROFIBUS-DP接口的C7或通过PROFIBUS-DP CP)

S5-115U/h，S5-135U和 带IM308的S5-155U/H

带PROFIBUS-DP接口的 S5-95U

SIMATIC 505

---- 需要说明的是，在一条线上不要连接2个以上的主站。

---- 下列设备可以作为从站：

ET200B/L/M/S/X分布式 I/O设备

通过CP342-5的S7-300

CPU315-2 DP，CPU316-2 DP 和CPU318-2 DP

C7-633/p CP，C7-633 DP，C7-634/P DP，C7-634 DP，C7-626 DP

虽然带有STEP7的编程器PG/PC或OPPROFIBUS- DP运行的MPI功能。。

 通过AS-i的过程通讯

---- 对于AS-i接口总线，S7-300有合适的通讯处理器(CP342-2)用来连接现场设备。

      数据通讯概述

---- S7-300 具有多样的通讯方式。

用全局数据通讯联网的CPU之间可以通过联网进行数据包的交换；

用通讯功能块对网络其他站点进行由事件驱动的通讯。

- MPI， PROFIBUS或工业以太网。

- 全局数据，通过全局数据通讯服务，联网的CPU可以相互之间周期性交换数据(**到4gd包，每包有22字节/周期)。例如：一个CPU可以访问另一个CPU的数据、存储位和过程映象。全局数据通讯只可以通过MPI进行。在Step7中的GD表中进行组态。。

-通讯功能，对S7/M7/C7的通讯服务可以使用系统内部块建立起来。

MPI的标准通讯

扩展通讯通过MPI、K总线、PROFIBUS和工业以太网网(S7-300只能作为服务器)

对于s5系列及第三方的通讯服务，可以使用非驻留块建立。

PROFIBUS和工业以太网实现现S5兼容的通讯

通过PROFIBUS和工业以太网实现标准通讯 (第三方设备)

---- 与全局数据进行对比，必须为通讯功能建立通讯连接。

      通过CP的数据通讯(点对点)

---- 用CP 340/CP 341通讯处理模块可以建立起经济而方便的点到点链接。在3种通讯接口的基础上，有多种通讯协议可以使用。

20 mA(TTY)

RS 232C/V.24

RS 422/RS 485

可连接下列设备：

S7 PLC和S5 PLC及第三方系统

打印机

机器人控制

扫描仪、条码阅读器等

    通过多点接口(MPI) 的数据通讯

---- 多点接口(MPI)通讯口集成在 S7-300 CPU上。它可以用于简单联网。

MPI能同时连接几个带 STEP 7的编程器/PC、人机界面(HMI)

全局数据

联网的CPU(GD)服务，周期性地相互进行数据交换(每个程序周期**多允许16个GD包，每包**多64字节)。S7-300 cpu每次**多可以交换4个含22个字节的数据包，而且**多可以有16个CPU参与数据交换(用step7 v4.x以上版编程软件)。全局数据通讯只能通过MPI接口。。

内部通讯总线(K-总线)

CPU的MPI是直接与S7-300的K总线连接。即可以用k总线接口从编程器直接通过MPI对FM/CP模块进行编址。

功能强大的通讯技术

- **多32个MPI站

- 每个CPU**多有8个动态通

- 讯连接用于与SIMATIC S7/M7 300/ 400、C7进行标准通讯

- 每个CPU**多有4个静态通讯连接用于与编程器、PC机、SIMATIC HMI系统和 SIMATIC S7/M7-300/ 400、C7进行扩展通讯 。

- 数据传输速度187.5千位/秒或12兆位/秒

灵活的扩展能力

用下列可靠的部件来配置MPI通讯：LAN电缆，LAN连接器和 RS 485中继器均采用PROFIBUS和"分布式 I/O"系列产品。这些部件保证了**的配置。例如，在任意两个给定的MPI节点之间可串联**多10个中继器来跨越长距离。

      通过CP进行数据通讯(PROFIBUS或工业以太网)

---- 可通过CP 342/343通讯处理器将SIMATIC S7-300与 PROFIBUS 和工业以太网总线系统相连。

可连接的包括：

SIMATIC S7－300

数控系列

SIMATIC S7－400

机械手控制系统

SIMATIC S5-115U/H

工业PC机

编程器

个人计算机

驱动控制器

SIMATIC HMI

非西门子装置

电梯PLC控制简介

电梯是现代建筑内关系到人民生命财产安全的重要交通工具。如何提高电梯的运行效率、降低电梯能耗以及减少机械磨损、延长电梯的使用寿命，都是非常重要的研究课题。电梯是楼层用以固定提升的成套设备，具有安全可靠、乘坐舒适、停层准确、操作简便、运输效率高等特点。它由提升曳引系统、引导系统、安全装置和电控系统组成。

目前电梯的控制普遍采用了两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能，拖动控制则由变频器来完成；第二种控制方式用可编程控制器（PLC）取代微机实现信号集选控制。从控制方式和性能上来说，这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择第二种方式，其原因在于生产规模较小，自己设计和制造微机控制装置成本较高；而PLC可靠性高，程序设计方便灵活。本设计在用三菱 FX2系列PLC控制静磁栅位移传感器实现电梯平层控制。

静磁栅位移传感器在电梯控制系统中的作用为电梯平层控制的调整，电控系统是电梯的“**”，其质量的好与坏直接影响电梯质量。客梯和医用梯都讲究乘坐舒适，而舒适感与运行时间有关。要想乘坐舒适，就要延长加、减速时间，因而使运行时间随之延长，电梯运行效率降低。所以，为了使电梯具有较高的运行效率，加减速度应该有一个合适的限度，而且变化要平稳，这就对电控系统提出了如下要求：

安全可靠，排除故障方便，在满足使用要求前提下，线路越简单越好。

噪声和振动小，选择元件要合理，电磁声不能大，安装零件的结构件要有足够刚度，且有防松措施。

能适应频繁起动、停止、调整及换向的工作要求，调速性能好，工作方式易于转换。加、减速和等速要平稳，速度曲线平滑，到站前无微动。

能实现自动平层，且平层必须准确。

能适应在较大范围内变动地提升载荷，能重载起动。

根据电梯运行的特点及以上要求，电梯的运行速度应当符合图1所示曲线。平层误差应符合表1规定。

西门子PLC触点并联指令：O（Or）/ON（Or not）功能举例说明

（1）指令功能

O：或操作，在梯形图中表示并联连接一个常开触点。

     ON：或非操作，在梯形图中表示并联连接一个常闭触点。

（2）指令格式如图1所示

梯形图                                     

 语句表

图1  O/ON 指令的使用

（3）O/ON指令使用说明：

2        2        O/ON指令可作为并联一个触点指令，紧接在LD/LDN指令之后用，即对其前面的LD/LDN指令所规定的触点并联一个触点，可以连续使用。

2        2        若要并联连接两个以上触点的串联回路时，须采用OLD指令。

2        2        ON操作数：I、Q、M、SM、V、S

立即类指令是指执行指令时不受S7-200循环扫描工作方式的影响，而对实际的I/O点立即进行读写操作。分为立即读指令和立即输出指令两大类。

立即读指令用于输入I接点，立即读指令读取实际输入点的状态时，并不更新该输入点对应的输入映像寄存器的值。如：当实际输入点（位）是1时，其对应的立即触点立即接通；当实际输入点（位）是0时，其对应的立即触点立即断开。

立即输出指令用于输出Q线圈，执行指令时，立即将新值写入实际输出点和对应的输出映像寄存器。

立即类指令与非立即类指令不同，非立即指令仅将新值读或写入输入/输出映像寄存器。

立即类指令的格式及说明如表1所示。

表1 立即类指令的格式及说明