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SIEMENS 可编程控制器
1、 SIMATIC S7 系列PLC:S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-200
2、 逻辑控制模块 LOGO!230RC、230RCO、230RCL、24RC、24RCL等
3、 SITOP直流电源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A可并联.
4、HMI 触摸屏TD200 TD400C K-TP OP177 TP177,MP277 MP377,
SIEMENS 交、直流传动装置
1、 交流变频器 MICROMASTER系列:MM420、MM430、MM440、G110、G120.
MIDASTER系列:MDV
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70、6SE70系列
SIEMENS 数控 伺服
SINUMERIK:801、802S 、802D、802D SL、810D、840D、611U、S120
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西门子是全球较大的电气化公司自1872年进入中国以来卓越的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持,目前西门子在中国已经有6家分公司如:苏州电器、南京电机、上海、武汉、大连、成都西门子在中国已拥有64个办事处,2014年西门子在中国的销售额就高达720亿人民币不包括(中国香港,中国澳门,中国**)的销售额。
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3、 SITOP 系列直流电源 24V DC 1.3A、2.5A、3A、5A、10A、20A、40A
4、HMI 触摸屏TD200 TD400C TP177,MP277 MP377
SIEMENS 交、直流传动装置
1、 交流变频器 MICROMASTER系列:MM、MM420、MM430、MM440、ECO
MIDASTER系列:MDV
6SE70系列(FC、VC、SC)
2、全数字直流调速装置 6RA23、6RA24、6RA28、6RA70 系列
SIEMENS 数控 伺服
1、840D、802S/C、802SL、828D 801D :6FC5210,6FC6247,6FC5357,6FC5211,6FC5200,6FC5510,
2、伺服驱动: 6SN1123,6SN1145,6SN1146,6SN1118,6SN1110,6SN1124,6SN1125,6SN1128
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相似图像 SIMATIC S7-300, CPU 312 CPU WITH MPI INTERFACE, INTEGRATED 24 V DC POWER SUPPLY 32 KBYTE WORKING MEMORY, MICRO MEMORY CARD NECESSARY
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(SIEMENS) 诚信走天下,走遍天下有朋友;虚伪的人,踏破铁鞋无知己。
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扩展
若用户的自动化任务需要 8 个以上的 SM、FM 或 CP 模块插槽时,则可对 S7-300(除 CPU 312 和 CPU 312C 外)进行扩展:
机械装置 | |
连接技术 | 螺栓连接 |
接口/电源输入 | L, N, PE: 每 0.5 ... 2.5 mm2 1个螺钉型端子 单芯/多股 |
接口/输出 | L+, M: 每 0.5... 2.5 mm2 3个螺钉型端子 |
接口/辅助触点 | - |
宽度 / 外壳的 | 60 mm |
高度 / 外壳的 | 125 mm |
深度 / 外壳的 | 120 mm |
安装宽度 | 60 mm |
安装高度 | 205 mm |
重量,大约 | 0.6 kg |
产品特点 / 外壳的 / 可顺序排列的壳体 | 是 |
固定类型 / 墙壁安装 | 否 |
固定类型 / 导轨安装 | 否 |
固定类型 / S7-300 异型汇流排安装 | 是 |
安装 | 可安装在S7 导轨上 |
机械附件 | 标准导轨安装适配器 (6EP1971-1BA00) |
其他说明 | 在额定输入电压和环境温度25℃的参数(除非另有规定) |
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PLC控制器的CPU简介
CPU是可编程控制器的控制中枢,相当于人的大脑。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有:它在系统监控程序的控制下工作,通过扫描方式,将外部输入信号的状态写入输入映象寄存区域,PLC进入运行状态后,从存储器逐条读取用户指令,按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等,然后将结果送到输出映像寄存区域。
CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。通用型微处理器常见的如Intel公司的8086、80186、到Pentium系列芯片,单片机型的微处理器如Intel公司的MCS-96系列单片机,位片式微处理器如AMD 2900系列的微处理器。小型PLC 的CPU多采用单片机或专用CPU,中型PLC的CPU大多采用16位微处理器或单片机,大型PLC的CPU多用高速位片式处理器,具有高速处理能力。
编程器是PLC的重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器,还可以用编程器检查程序,修改程序,监视PLC的工作状态。
常见的给PLC编程的装置有手持式编程器和计算机编程方式。在可编程序控制器发展的初期,使用专用编程器来编程。小型可编程序控制器使用价格较便宜、携带方便的手持式编程器,大中型可编程序控制器则使用以小CRT作为显示器的便携式编程器。专用编程器只能对某一厂家的某些产品编程,使用范围有限。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图,只能输入和编辑指令,但它有体积小,便于携带,可用于现场调试,价格便宜的优点。
计算机的普及,使得越来越多的用户使用基于个人计算机的编程软件。目前有的可编程序控制器厂商或经销商向用户提供编程软件,在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包,即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器,可以直接编制并显示梯形图,程序可以存盘、打印、调试,对于查找故障非常有利。
西门子PLC循环左、右移位指令的使用
循环移位将移位数据存储单元的首尾相连,同时又与溢出标志SM1.1连接,SM1.1用来存放被移出的位。指令格式见表6。
(1)循环左移位指令(ROL)
使能输入有效时,将IN输入无符号数(字节、字或双字)循环左移N位后,将结果输出到OUT所指定的存储单元中,移出的**后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时,零标志位SM1.0为1。
(2)循环右移位指令(ROR)
使能输入有效时,将IN输入无符号数(字节、字或双字)循环右移N位后,将结果输出到OUT所指定的存储单元中,移出的**后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时,零标志位SM1.0为1。
(3)移位次数N≥数据类型(B、W、D)时的移位位数的处理
如果操作数是字节,当移位次数N≥8时,则在执行循环移位前,先对N进行模8操作(N除以8后取余数),其结果0-7为实际移动位数。
如果操作数是字,当移位次数N≥16时,则在执行循环移位前,先对N进行模16操作(N除以16后取余数),其结果0-15为实际移动位数。
如果操作数是双字,当移位次数N≥32时,则在执行循环移位前,先对N进行模32操作(N除以32后取余数),其结果0-31为实际移动位数。
(4)使ENO = 0的错误条件:0006(间接寻址错误),SM4.3(运行时间)。
表6 循环左、右移位指令格式及功能
LAD |
|
|
|
STL |
RLB OUT,N RRB OUT,N |
RLW OUT,N RRW OUT,N |
RLD OUT,N RRD OUT,N |
操作数及数据类型 |
IN:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,常量。 OUT:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC。 数据类型:字节 |
IN:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, 常量。 OUT:VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC。 数据类型:字 |
IN:VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, HC, 常量。 OUT:VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC。 数据类型:双字 |
N:VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, 常量;数据类型:字节。 |
|||
功能 |
ROL:字节、字、双字循环左移N位;ROR:字节、字、双字循环右移N位。 |
PLC的硬件组成
PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中,CPU是PLC的核心,输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路,通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。
对于整体式PLC,所有部件都装在同一机壳内,其组成框图如图1所示;对于模块式PLC,各部件独立封装成模块,各模块通过总线连接,安装在机架或导轨上,其组成框图如图2所示。无论是哪种结构类型的PLC,都可根据用户需要进行配置与组合。
图1 整体式PLC组成框图
图2 模块式PLC组成框图
尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样,但各部分的功能作用是相同的,下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。
1.中央处理单元(CPU)
同一般的微机一样,CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同,常用有三类:通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC大多采用高速位片式微处理器。
目前,小型PLC为单CPU系统,而中、大型PLC则大多为双CPU系统,甚至有些PLC中多达8 个CPU。对于双CPU系统,一般一个为字处理器,一般采用8位或16位处理器;另一个为位处理器,采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器,用于执行编程器接口功能,监视内部定时器,监视扫描时间,处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器,主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度,使PLC更好地满足实时控制要求。
在PLC中CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来主要有以下几个方面:
1) 接收从编程器输入的用户程序和数据。
2) 诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。
3) 通过输入接口接收现场的状态或数据,并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。
4) 从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。
5) 根据执行的结果,更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容,通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。
2.存储器
存储器主要有两种:一种是可读/写操作的随机存储器RAM,另一种是只读存储器ROM、PROM、EPROM 和EEPROM。在PLC中,存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。
系统程序是由PLC 的制造厂家编写的,和PLC的硬件组成有关,完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能,提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能,而且在PLC使用过程中不会变动,所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中,用户不能访问和修改。
用户程序是随PLC的控制对象而定的,由用户根据对象生产工艺的控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改,用户程序一般存于CMOS静态RAM中,用锂电池作为后备电源,以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏,当用户程序经过运行正常,不需要改变,可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。
工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中,以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中,设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区,这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要,部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态,这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。
由于系统程序及工作数据与用户无直接联系,所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用,许多PLC还提供有存储器扩展功能。
3.输入/输出单元
输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块,是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据,以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据;同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象,以实现控制目的。
由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的,而PLC内部CPU的处理的信息只能是标准电平,所以I/O接口要实现这种转换。I/O接口一般都具有光电隔离和滤波功能,以提高PLC的抗干扰能力。另外,I/O接口上通常还有状态指示,工作状况直观,便于维护。
PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口,有各种各样功能的I/O接口供用户选用。I/O接口的主要类型有:数字量(开关量)输入、数字量(开关量)输出、模拟量输入、模拟量输出等。
常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型:直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口,其基本原理电路如图3所示。
图3 开关量输入接口
a)直流输入 b)交流输入 c)交/直流输入
常用的开关量输出接口按输出开关器件不同有三种类型:是继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出,其基本原理电路如图4所示。继电器输出接口可驱动交流或直流负载,但其响应时间长,动作频率低;而晶体管输出和双向晶闸管输出接口的响应速度快,动作频率高,但前者只能用于驱动直流负载,后者只能用于交流负载。
图4 开关量输出接口
a)继电器输出 b)晶体管输出 c)晶闸管输出
PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数称为PLC输入/ 输出(I/O)点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。当系统的I/O点数不够时,可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。
4.通信接口
PLC配有各种通信接口,这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它PLC、计算机等设备实现通信。PLC与打印机连接,可将过程信息、系统参数等输出打印;与监视器连接,可将控制过程图像显示出来;与其它PLC连接,可组成多机系统或连成网络,实现更大规模控制。 与计算机连接,可组成多级分布式控制系统,实现控制与管理相结合。
远程I/O系统也必须配备相应的通信接口模块。
5.智能接口模块
智能接口模块是一独立的计算机系统,它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个模块,通过总线与PLC相连,进行数据交换,并在PLC的协调管理下独立地进行工作。
PLC的智能接口模块种类很多,如:高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。
6.编程装置
编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序,也可在线监控PLC内部状态和参数,与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。编程装置可以是专用编程器,也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器是由PLC厂家生产,**该厂家生产的某些PLC产品使用,它主要由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类。
简易型编程器只能联机编程,而且不能直接输入和编辑梯形图程序,需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜,它可以直接插在PLC的编程插座上,或者用专用电缆与PLC相连,以方便编程和调试。有些简易编程器带有存储盒,可用来储存用户程序,如三菱的FX-20P-E简易编程器。
智能编程器又称图形编程器,本质上它是一台专用便携式计算机,如三菱的GP-80FX-E智能型编程器。它既可联机编程,又可脱机编程。可直接输入和编辑梯形图程序,使用更加直观、方便,但价格较高,操作也比较复杂。大多数智能编程器带有磁盘驱动器,提供录音机接口和打印机接口。
专用编程器只能对指定厂家的几种PLC进行编程,使用范围有限,价格较高。同时,由于PLC产品不断更新换代,所以专用编程器的生命周期也十分有限。因此,现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置,用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置。这样,用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。
基于个人计算机的程序开发系统功能强大。它既可以编制、修改PLC的梯形图程序,又可以监视系统运行、打印文件、系统仿真等。配上相应的软件还可实现数据采集和分析等许多功能。
7.电源
PLC配有开关电源,以供内部电路使用。与普通电源相比,PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高,一般允许电源电压在其额定值±15% 的范围内波动。许多PLC还向外提供直流24V稳压电源,用于对外部传感器供电。
8.其它外部设备
除了以上所述的部件和设备外,PLC还有许多外部设备,如EPROM写入器、外存储器、人/机接口装置等。
EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种PLC外部设备。为了使调试好用户程序不易丢失,经常用EPROM写入器将PLC内RAM保存到EPROM中。
PLC内部的半导体存储器称为内存储器。有时可用外部的磁带、磁盘和用半导体存储器作成的存储盒等来存储PLC的用户程序,这些存储器件称为外存储器。外存储器一般是通过编程器或其它智能模块提供的接口,实现与内存储器之间相互传送用户程序。
人/机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制系统的对话。**简单、**普遍的人/机接口装置由安装在控制台上的按钮、转换开关、拨码开关、指示灯、LED显示器、声光报警器等器件构成。对于PLC系统,还可采用半智能型CRT人/机接口装置和智能型终端人/机接口装置。半智能型CRT人/机接口装置可长期安装在控制台上,通过通信接口接收来自PLC的信息并在CRT上显示出来;而智能型终端人/机接口装置有自己的微处理器和存储器,能够与操作人员**交换信息,并通过通信接口与PLC相连,也可作为独立的节点接入PLC网络。
开放式PLC的概念及设计
目前,国内用户选用的可编程控制器(PLC)仍以国外产品为主,造成这种局面的一个重要原因是欧、美、日等发达工业国家掌握了高端PLC的核心技术,其硬软件技术对应用者来说完全是封闭的,使用者只能从应用的角度学习PLC,而不能参与PLC的开发[1-2]。近年来,IEC61131-3国际标准的颁布和实施为各PLC生产厂家提供了统一的软件开发准则,开放的高性能单片机技术的发展,为硬件开发提供了有效的物质基础[3]。在这样的背景下,研制开放的PLC系统无论对于科学研究还是促进PLC行业的发展都有积极的现实意义。
PLC是一种专用于工业控制的计算机,其硬件主要由中央处理器、存储器、输入/输出接口等组成[4],其硬件结构如图1所示。
1 开放式可编程控制器
开放式PLC硬件结构采用CPU+外围模块+接口构成,各个接口都按标准设计,大大提高了PLC的开放性,使其能方便地与大系统连接。编程语言遵循国际标准IEC61131-3,并将基于PC的编程软件作为PLC**编程工具。系统硬件部分采用高性能51内核处理器STC89C51,其为模块化设计,采用滤波、隔离电路,以降低成本。主要电路有:微控制器STC89C51RC、开关量输入电路、继电器输出电路、晶体管输出电路、RS232通信接口电路、电源电路、时钟复位电路和USB通信接口电路等,PLC硬件系统框图如图2所示,软件采用Borland公司集成开发软件C++ Builder,通过集成平台对51内核处理器指令集进行解释、编译,使梯形图语言转换为能被51内核处理器识别的代码。
2 系统硬件设计
可编程控制器单片机部分电路图如图3所示。
USB通信部分选择Philips公司的PDIUSBD12[5]芯片作为系统的USB接口器件,片内集成了高性能USB接口电路、SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器等,可与任何外部控制器或微处理器实现高速并行通信,其速率为2 Mb/s,完全能够满足设计所要求的数据传输速度。USB通信接口模块电路如图4所示。
3 系统软件设计
系统软件结构如图5所示。图中,系统编辑模块为用户提供编辑环境,接收用户的梯形图程序输入,并将其存储为相应的文件。梯形图语言为一种图形语言,要直接对其进行编译十分困难,因此并不是直接对梯形图程序进行编译,而是先将其翻译成指令语言的文本形式,再对指令语言进行编译。图形语言编译问题的解决,提高了代码的利用率[6-7]。通过提取数据结构中的数据,形成C语言程序文件,经过C51编译器、连接器、转换器的编译、连接、转换过程,生成能够在PLC硬件上运行的可执行文件。
3.1 用户界面
PLC用户界面是实现可编程人机交互的重要部分,它以梯形图语言的形式录入用户控制程序,以二进制形式通过串口下载到PLC硬件,其梯形图表示的用户编程区如图6所示。
PLC在进行逻辑运算之前,必须对外部信号进行采样[8],若要实现指令的功能,首先要设置外部I/O在梯形图中的地址,系统才能够对用户程序中所使用的I/O地址与单片机的引脚地址相匹配。本设计在I/O设置对话框底层设计了如表1所示的数据处理函数。
3.2 USB通信
PDIUSBD12的固件设计成完全的中断驱动,当CPU处理前台任务时,USB的传输可在后台进行;后台中断服务程序和前台主程序循环之间的数据交换可以通过事件标志和数据缓冲区来实现。当PDIUSBD12从USB收到一个数据包,即对CPU产生一个中断请求,CPU立刻响应中断。在中断服务程序中,固件将数据包从PDIUSBD12内部缓冲区移到循环数据缓冲区,并将PDIUSBD12的内部缓冲区清零,以便接收新的数据包,使CPU可以继续执行当前的前台任务直到完成。本文利用PDIUSBD12的端点1进行命令的传输和应答,端点1每次接收计算机发送过来的8 B指令,其指令格式如表2所示。例如,接收到十六进制码52 01 00 03 00 07 00 50,表示读24C01器件从03字节开始的7个字节的数据。52H为R的ASCII码,57H为W的ASCII码。端点2用于数据的传输。
本文在了解PLC国内外研究状况以及其市场需求的基础上,提出了研发开放式PLC的概念,完成了PLC集成开发系统的C51模块实现方案的设计,将USB通信方式引入PLC领域,所设计的梯形图编辑器提供了梯形图编辑平台,实现了PLC的基本逻辑指令,完成计算机与控制器的USB通信。
西门子STEP 7-Micro/WIN 32编程软件的安装与参数设置
1 系统要求
操作系统:Windows 95、Windows 98、Windows ME或 Windows 2000
计算机:IBM 486以上兼容机,内存8MB以上,VGA显示器,至少50MB以上硬盘空间,Windows 支持的鼠标。
通信电缆:PC/PPI电缆(或使用一个通信处理器卡),用来将计算机与PLC连接。
2 软件安装
STEP 7-Micro/WIN 32编程软件在一张光盘上,用户可按以下步骤安装:
①将光盘插入光盘驱动器。
②系统自动进入安装向导,或单击“开始”按钮启动Windows 菜单。
③单击“运行”菜单。
④按照安装向导完成软件的安装。
⑤在安装结束时,会出现是否重新起动计算机选项 。
3 硬件连接
可以用PC/PPI电缆建立个人计算机与PLC之间的通信。这是单主机与个人计算机的连接,不需要其他硬件,如调制解调器和编程设备等。
典型的单主机连接及CPU组态如下图所示。
4 参数设置
安装完软件并且设置连接好硬件之后,可以按下面的步骤核实默认的参数:
(1)在STEP 7-Micro/WIN 32运行时单击通信图标,或从菜单中选择View中选择选项Communications,则会出现一个通信对话框。
(2)在对话框中双击PC/PPI电缆的图标,将出现PG/PC接口的对话框。
(3)单击Properties按钮,将出现接口属性对话框,如图8.16所示。检查各参数的属性是否正确,其中通信波特率默认值为9600波特。