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品牌:西门子
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信息标签:6SL3130-7TE31-2AA3,供应,电子、电工,工控系统及装备

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可编程自动化控制器PAC的在工控领域的特点和优势

PAC目前锁定的**应用领域仍是工控，而来自工厂的实时数据可以令管理阶层拥有更丰富的信息资源，以便借此进行决策，但是要安装能够提供工厂数据的系统可能相当困难。企业系统通常会通过ODBC、ADO及XML等标准输入来自自动化系统的数据。PLC的做法是通过OPC之类的标准提供通信能力，也就是说，必须加入PC才能使用
OPC来取得数据，并且使用ODBC、ADO和刀ilL之类的标准将数据反馈给企业。而PAC可 以有效地将工厂数据整合至ERP系统中，让控制系统能够直接和外部数据库通信。而当控制系统连接至数据库及网站时，安全性的问题开始出现。为了获得**高的安全性，许多厂商选择不要将自动化系统与企业连接。但是大致上来说，连接的优点远超过安全问题，虽然PLC可以保护它不被工厂的入侵者偷窃，但是PLC难以对抗以以太网络连接端口未受保护封包为目标的黑客。PAC可以在利用网络传输数据之际进行编码，因此而保护资料。虽然这在今天可能不是关注的焦点，但是在将来，它可能会是影响PAC进驻工厂的主要因素。
一机多用节省成本。就成本配置来看，在小型的数字控制应用中，控制器的价格可能比VO模块的价格更高。对这些应用环境而言，一个仅控制数字VO线路的微型PLC可能是理想 的解决方案。但是，如果系统需要视觉或仪器控制，就必须为这些功能另外购置独立的控制器。PLC控制器并非为了仪器控制所需的高速模拟νo或视觉应用所需的高速数据传输速度而设计，因此PLC没有视觉或仪器控制模块，必须为这些应用配置独立的控制器，从而提高成本。而以PAC的状况来看，一部控制器和机架就可以处理数字及模拟VO、动作、视觉及仪器，因此节省多部控制器的费用，每当控制系统需要多重功能时， PAC相比之下成本**。
在工厂中，震动常常是造成PC死机的原因，这也是PLC的长项，大部分的PLC是采用NEMA封装。在这种环境中，具备额外冷却设计、坚固外壳、加强震动及冲撞规格的P泪平 台可以提供近似于PLC的可靠性，不过此类的PXI平台上面无法配置硬盘，而用内存来取代，以避免震动所带来的不稳定。目前，甚至有厂商将软件刻录在FPGA上来取代硬盘，如此一来可完全将机械运作排除于PAC之外，增强稳定性。
目前自动化控制在设备的升级或变动的弹性方面也相当受重视，当厂商改用具变通性的自动化功能来满足不断变动的客户需求时，希望能够推出模块化、具有弹性而且可扩展性的控制系统。虽然在νo用途上限制于数字及操作， PLC系统也具备扩展性，但是即使想要加入视觉、仪器管制或高速模拟功能， PAC系统仍然具有扩展性。多部PC可以通过以太网络连接，并依需求向上下扩展。而在换机时，工厂的工程师必须将关机时间限制在**程度。当控制系统必须升级，或是要替换VO模块时，必须能够在**短的时间内更换或加入模块。PLC的模块化本质能够达到这个目的。
储存能力与数字模拟能力。储存能力也是PAC相对于PLC的优势之一，传统PLC仅有控制器的功能，并无内建硬盘或Flash，而PAC被视为PC的延伸，因此Storage的配置早已被视为标准规格之一，因此使用PAC时，可以决定何时、如何记录数据，以及采用何种格式对于数据进行采集、汇总、整理甚至分析。对于需要使用海量存储器的高速应用(例如机器状况监视)而言，拥有高速处理器及海量存储器是很重要的。因为PAC系统使用的是市面上现有的硬件，因此PAC控制器可以采用Pentium 4处理器配备1GB内存。
在数字与模拟的处理方面，传统的PLC是惟一能够以正确的电压及电流为工业传感器及致动器提供数字ν0的平台。但是新的模块提供24V数字VO，**高可达5∞mA电流驱动及光学隔绝，同时也提供各种功能，诸如看门狗(watchdog)定时器，可程序化的运转状态及输入过滤器，以提高安全性和稳定性，其价格可低到每个通道5美元。传统上，模拟νo一直是PC平台的强项，主要是由于PCI总线的速度。现在有些PLC提供模拟VO模块，但是在设置 时相当麻烦，而且没有高分辨率及数据流通能力， PAC提供的模拟输入速度高达每秒2亿个样本，分辨率可高达24位。
实时运算**联网。在应用部分，高数据传输速率一直是在PLC平台上加入视觉功能的绊脚石。今天，模拟、数字及FireWire摄影机的影像捕捉器已经可以供PXI平台上的视觉应用程序使用，无论是要查看汽车零件或验证药品的包装都可。形态匹配、光学字符辨识、色彩匹配、测量及色彩侦测是可以整合至控制程序中许多算法的一部分。仪器控制也是PAC锁定的重点发展对象，**近燃料处理公司开始将测试功能整合至自动化系统中，为客户提供一个完整的测试及自动化方案。需要ν0的仪器包括数字器、数据来源与任意波形产生器等等，这些vo类型需要大量的数据流通量，只有PAC平台才能提供。
具备网络功能的PLC在这几年被炒起来， PLC目前多采用各式工业总线，如FoundationFieldbus、DeviceNet、C且也 Modbus、Ethernet、Profibus及串行端口等来提供连接。而PAC不 但作为分布式νo模块的中心，也可以扮演受控制者，成为现有系统的一部分，在以太网络的连接方面， PAC也比PLC要容易。
RT Linux、PharlapS、QNX以及VxWorks都是PAC上常见的实时操作系统，实时系统 一向难以用程序设置，目前市面仍以Linux、Windows CEo net、VxWorks为主，其中WindowsCEo net因为**为用户所熟悉，所以也**为普及，不过稳定性仍是一大障碍。Linux目前也开始 有多家厂商开始采用，至于VxWorks市面上则相当少见。实时控制系统开发工具虽然传统的梯式逻辑程序设计适合用于设计数字VO，但是在处理模拟vo、动作或视觉时可能略嫌笨拙。PAC可采用C与C+十来作为程序语言，值得注意的是NI的Lab VIEW R巳al- Time一类的软件 已经改变了工程师对于实时控制系统开发的看法。

读写西门子S7-214的实时时钟的举例

 怎样读和写S7-214的实时时钟?

   下面这个程序示例涉及到关于实时时钟的两种特殊指令:读和写日期及时钟时间。为了进行这些操作，需要有如下结构的8字节缓冲区:

   为了读或写方便，这些数据用BCD码存储。当操作开关10.0为1时，就将预定日期和时间写入实际时钟。为了显示当前的秒值，将其值拷贝到输出字节QB0。当10.1=1时，则用BCD码显示;当10.1=0时，则用二进制码显示。

例程：

程序框图

程序和注释

   通过按输入开关10.0可调用子程序0。这个子程序按照要求的日期和时问，预先将其值置入VB100到VB107这8个字节，然后用TODW指令，将此设置传送给实时时钟。

每个周期都读出实时时钟的值，这些数据以BCD码形式(4位代表0至9的数字)存储在VB400到VB407这8个字节中。如果输入10.1为1，这些值就被自接拷贝到输出字节QB0，以供显示。

如果输入开关10.1为0，将数据定VW404拷贝到VW204，再将包含分钟值的VB204清零。这一步是必须的，因为把秒值从BCD码形式转换成二进制码形式，只能按字来转换。现时的二进制码的秒值被传输到输出字节QB0，以供显示。

本程序长度为46个字。

移位指令——西门子S7系列PLC

 移位指令可以可以将累加器1 的低字或整个累加器的内容进行左移或右移一定的位数。二进制数左移一位相当于将原数值乘以2。右移一位相当于将原数值除以2。

    参数N 表示移位的次数。移出的空位根据不同的指令由0或符号位的状态填充。**后移出的位的状态同时被装入到状态字的CC1位，CC0和OV位被复位。

l     SSI  <number>   16位整数右移指令

l     SSD  <number>   32位整数右移指令

l     SLW  <number>  逻辑字左移指令

l     SRW  <number>  逻辑字右移指令

l     SLD  <number>   逻辑双字左移指令

l     SRD  <number>   逻辑双字右移指令

例3.8.1 

FBD符号：

                 

        STL指令格式： SSI  <number>

1．当使能输入端EN = 1时，执行整数右移指令。将来自输入端IN的16位整数右移N位后，由OUT端输出。

2．N端输入要移位的次数，如果N 大于16则其作用与N = 16 相同。

3．移出的空位由符号位的状态填充，如果是正数，以0填充，如果是负数，以1填充。

4．如果N不等于0，则执行该指令后，CC0和OV位总是等于0。

  5．ENO = EN

日时钟中断（OB10） ——西门子S7-300PLC组织块OB及其应用

OB10可按下列间隔运行：

Once（一次）：只在特定日期和时间执行一次。

Every minute：从特定日期和时间开始，每分钟执行一次。

Hourly：从某一特定日期和时间开始，每小时执行一次。

Daily：从某一特定日期和时间开始，每天执行一次。

Weekly：从某一特定日期和时间开始，每周执行一次。

Monthly：从某一特定日期和时间开始，每月执行一次。

Annually：从某一特定日期和时间开始，每年执行一次。

OB10的起始时刻和间隔时间设置：

1. 过定义OB10执行的起始时刻（日期和/或时间）和间隔时间对OB10进行配置。

2. 通过S7组态工具配置CPU的日时钟的中断参数或者在程序中调用SFC28（SET-TINT）设置时间。

3. 通过S7组态工具在CPU的日时钟中断参数块中选择激活项，

4. 在程序中调用SFC30（ACT-TINT）来激活OB10。

由调用SFC 32启动．调用SFC 32时要提供实参。

OB-NR 延时中断OB的号码

DTIME 延时长度（1至60000ms）

SIGN 延时OB被调用时进入OB的启动信息标志器

RET-VAL OB 执行过程中发生错误时的错误代码

处理延时中断的SFC

SFC32     SRT_TINT    启动延时中断   

SFC33     CAN_DINT    取消延时中断

SFC34     QRY_TINT    查询延时中断

以钻床的继电器控制电路为例讲解继电器控制线路移植为PLC梯形图的方法

将继电器控制电路直接转换为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图。

  特点:一般不需要更改控制面板，保持系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。

例:用继电器控制线路移植法设计某摇臂钻床的PLC外部硬件接线图和梯形图。

  摇臂钻床的继电器控制电路

主轴电动机一一接触器KM1控制;

摇臂升降电动机一一接触器KM2, KM3控制;

松开、夹紧(立拄、主轴箱)电动机一一KM4, KM5控制

继电器电路图

一、基本方法和步骤

  1、了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。

  2、确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的外部接线图。

  3、确定与继电器电路图中的中间继电器和时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器和定时器的元件号。

  4、根据上述对应关系画出梯形图。

二、设计注意事项

    1、应遵守梯形图语言中的语法规定

    2、设置中间单元在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为简化电路，在梯形图中可设置用该电路控制的辅助继电器，类似于继电器电路中的中间继电器。

    3、分离交织在一起的电路

    设计梯形图时以线圈为单位，分别考虑继电器电路图中每个线圈受到那些触点和电路的控制，然后画出相应的等效梯形图电路。

    4、常闭触点提供的输入信号的处理

    设计输入电路时，应尽量采用常开触点，如果只能用常闭触点，梯形图中对应触点的常开/常闭类型应与继电器电路相反。

    5、时间继电器的瞬动触点的处理

对于有瞬动触点的时间继电器，可以在梯形图中对应的定时器的线圈两端并联辅助继电器，后者的触点相当于时间继电器的瞬动触点。

6、断电延时的时间继电器的处理

用通电后延时的定时器来实现断电延时功能。

7、外部联锁电路的设计

在梯形图中设置对应的输出继电器的线圈串联的常闭触点组成的软件互锁外，还应在PLC外部设置硬件互锁电路。

热继电器过载信号的处理

    1)自动复位型热继电器，其触点提供的过载信号必须通过输入电路提供给PLC，用梯形图实现过载保护;

    2)手动复位型热继电器，其常闭触点可以在PLC的输出电路中与控制电机的交流接触器的线圈串联。

9、尽量减少PLC的输入信号和输出信号

10、注意PLC输出模块的驱动能力能否满足外部负载的要求。

PLC一般只能驱动额定电压在AC220V以下的负载线圈电压为380V的，应将线圈换成220V的，或者在PLC如果系统原来的交流接触器的外部设置中间继电器。

现代PLC与外部设备的数据交换速度高速化

与外部设备的数据交换速度高速化。

    PLC的CPU模块通过系统总线（一般做在基板的印刷电路上）与装插在基板上的各种I/O模块、特殊功能模块、通信模块等交换数据，装插的模块越多，CPU模块与那些模块之间的数据交换的时间就会增加。这种数据交换的时间的增加，在一定程度上会使PLC的扫描时间加长。因此，有必要采取以下措施使系统总线传输速度高速化：增加系统总线的带宽使一次传输的数据量增多，例如三菱电机的小Q系列PLC，增加了系统总线的带宽，使所传输的数据量是以前的2倍；在系统总线存取的方式上，采用连续成组传送技术实现连续数据的高速批量传送，大大缩短了存取每个字所需的时间；通过向与系统总线相连接的模块实现全局传送，即针对多个模块同时传送同一数据，有效地用活了系统总线。

PLC编程设备服务处理的高速化趋势简介

 编程设备服务处理的高速化。

     当扫描时间为数十毫秒时，几毫秒的编程工具和监控设备的服务处理时间不会带来什么问题。但是在执行1毫秒以下的控制任务时，就有必要大大缩短这个时间。所采用的方法是以多CPU芯片并行处理的方式，由专门处理编程及监控服务的微处理器芯片执行这类处理，以减轻对执行控制程序的CPU芯片的影响，让它只管执行顺控和逻辑运算。此外，为了提高服务处理的效率，缩短在现场读写程序的时间，以缩短操作时间，采用了高速的串行通信（**的波特率为115.2Kbps）以及将UCB口（**波特率达12Mbps）引入PLC的CPU模块，从而实现与编程工具及监控设备之间通信的高速化，并允许同时使用这两个通信端口，由多人同时进行编程和调试。