西门子6SE64001PB000AA0  西门子6SE64001PB000AA0

 

西门子6SE64001PB000AA0

 plc与dcs的分析比较

dcs和plc的设计原理区别较大，plc是由继电器控制原理发展起来的，它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控 
制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入plc的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。plc的cpu内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到**终步（通常为end指令），然后再返回起始步循环运算。plc每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的plc，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。程序计数器这样的循环操作，这是dcs所没有的。这也是使plc的冗余不如dcs的原因。dcs是在运算放大器的基础上得以发展的。把所有的函数和过程变量之间的关系都做成功能块（有的dcs系统称为膨化块）。dcs和plc的表现的主要差别是在开关量的逻辑解算和模拟量的运算上，即使后来两者相互有些渗透，但是还是有区别。80年代以后，plc除逻辑运算外，控制回路用的算法功能已经大大加强，但 plc用梯形图编程，模拟量的运算在编程时不太直观，编程比较麻烦。但在解算逻辑方面，表现出**的优点，在微秒量级，解算1k逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。而dcs把所有输入都当成模拟量，1位就是开关量。解算一个逻辑是在几百微秒至几毫秒量级。对于plc解算一个pid运算在几十毫秒，这与dcs的运算时间不相上下。

在接地电阻方面，对plc也许要求不高，但对dcs一定要在几欧姆以下（通常在4欧姆以下）。模拟量隔离也是非常重要的。

相同i/o点数的系统，用plc比用dcs，其成本要低一些（大约能省40%左右）。plc没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比dcs要低很多。如果被控对象主要是设备连锁、回路相对很少，采用plc较为合适。如果主要是模拟量控制、并且函数运算很多，**采用dcs。dcs在控制器、i/o板、通讯网络等的冗余方面，一些高级运算、行业的特殊要求方面都要比plc好的多。plc由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

用西门子S7-200 PLC定时器产生断开延迟、脉冲和扩展脉冲举例

本例说明了利用S7-200的集成“接通延迟”(ON-Delayed)定时器，能够方便地产生断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)及扩展脉冲(Extended Pulse)。

为了在输出端Q0.0得到断开延迟信号，Q0.0端的输出信号的置位时问要比I0.0端的输入信号长一段定时器的时间。

为了在输出端Q0.1得到脉冲信号，I0.1端的输入信号被置位之后，信号会在输出端Q0.1停留一段定时器的时间;但是，如果输入I0.1被复位，那么输出端Q0.1脉冲信号也将被复位。

为了在输出端Q0.2得到扩展脉冲信号，一旦输入I0.2己经置位，无论输入I0.2是否复位，那么在预置定时器时问内Q0.2端输出信号将一自处于置位状态。

 

程序和注释

下列程序分为3部分，每部分都相互独立，用来实现断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)和扩展脉冲(Extended Pulse)。

一、断开延迟(OFF-Delay)

当接通输入I0.0时，输出Q0.0被置位。如果输入I0.0被复位(下降沿)，

T33，运行5秒钟后，定时器T33置位，同时使标志位M0.0和输出Q0.0

则启动定时器复位。

二、脉冲(Pulse)

当接通输入I0.1时，输出Q0.1和标志位M0.1被置位。通过对标志位M0.1置位使定时器T34启动，运行5秒钟后或输入旧.1复位，就立即使输出Q0.1复位。

三、扩展脉冲(Extended Pulse)

当接通输入I0.2时，输出Q0.2和标志位M0.2被置位。通过对标志位M0.2置位，使定时器T35启动，运行5秒钟后，立即使输出Q0.2复位。

软件PLC的优缺点 PLC的分类

      目前市场上的软PLC价格对于用户来说，性价比极高。这归根是2个主要优点

一：由于软PLC具有开放的体系结构，用户不必拘泥于厂家限制，可以根据需求，合理选择硬件和软件，从长远的目光来看，是十分节约成本的；并且由于软PLC遵循许多工业标准，能节约人员培训费用。

软件PLC的主要缺点：

但目前软PLC技术尚有许多关键技术需要解决，设备的可靠性，即能够在高温、振动、温差大、多灰尘等。实时性，即能够对现场信号作出及时和确定性响应，以防出现不测后果。

  当PLC运行时，CPU就要执行用户程序中的操作。但是CPU不可能同时执行多个操作，只能分时地一个操作一个操作地执行。PLC利用系统软件在其内部建立了输入输出映像区，当PLC的CPU执行用户程序时，从输入映像区中读取输入信号的状态，进行相应的操作。当CPU执行完**个操作后，将操作结果输出到输出映像区，然后再执行第二个操作，操作结果送到输出映像区。在程序执行过程中，PLC并不读取输入信号的真正状态，执行结果也并没有输出到PLC外部。只有当程序执行到结束指令（END）时，将输出映像区中执行结果向PLC外部输出一次，将输入信号的状态读取一次送到输入映像区。对输入输出信号的这一操作过程称为I/O刷新。I/O刷新完成后，CPU再从用户程序的**条指令开始，进行下一次程序执行。PLC的这种工作方式被称为扫描方式。
       PLC的扫描周期包括上电后初始处理、共同处理、上位链接服务、外设服务、运算处理、I/O刷新。

确定PLC型号及其硬件配置的内容和方法 PLC的分类

不同型号的PLC具有不同的硬件组成和性能指标。它们的基本I／O点数和扩展范围，程序存储容量往往差别很大。因此，在进行PLC程序设计之前，要对所用PLC的型号，硬件配置（如内装型PLC是否要增加附加I／O板，通用型PLC是否要增加I／O模板等）作出选择。

    （1）输入／输出点  输入点是与机床侧被控对象有关的按钮、开关、继电器和接触器触点等连接的输入信号接口，以及由机床侧直接连接到NC的输入信号接口（如减速信号：*DECX，*DECY…，跳过信号：SKIP等）。

输出点包括向机床侧继电器，指示灯等输出信号的接口。设计者对被控对象的上述I／O信号要逐一确认，并分别计算出总的需要数量。选用的PLC所具有的I／O点数应比计算出的    I／O点数稍多一些，以备可能追加和变更控制性能的需要。

    （2）存储容量  一般来说，普通CNC车床顺序程序的规模约1000步，小型加工中心约2000步。程序规模随机床的复杂程度变化，设计者要根据具体任务对程序规模作出估算，并据此确定合理的存储容量。   

    另外，所选择PLC的处理时间，指令功能，定时器、计数器、内部继电器的技术规格、数量等指标也应满足要求。

“内装型”PLC（或称“内含型”PLC、“集成式”PLC）从属于CNC装置，PLC与NC间的信号传送在CNC装置内部即可实现。PLC与MT间则通过CNC输入／输出接口电路实现信号传送（如图1所示）。

 

图1  具有内装型PLC的CNC机床系统框图

 内装型PLC有如下特点：

 1）内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般是作为一种基本的或可选择的功能提供给用户。

 2）内装型PLC的性能指标（如：输入／输出点数，程序**步数，每步执行时间、程序扫描周期、功能指令数目等）是根据所从属的CNC系统的规格、性能、适用机床的类型等确定的。其硬件和软件部分是被作为CNC系统的基本功能或附加功能与CNC系统其他功能一起统一设计、制造的。因此，系统硬件和软件整体结构十分紧凑，且PLC所具有的功能针对性强，技术指标亦较合理、实用，尤其适用于单机数控设备的应用场合。

 3）在系统的具体结构上，内装型PLC可与CNC共用CPU，也可以单独使用一个CPU；硬件控制电路可与CNC其他电路制作在同一块印刷板上，也可以单独制成一块附加板，当CNC装置需要附加PLC功能时，再将此附加板插装到CNC装置上，内装PLC一般不单独配置输入／输出接口电路，而是使用CNC系统本身的输入／输出电路；PLC控制电路及部分输入／输出电路（一般为输入电路）所用电源由CNC装置提供，不需另备电源。

 4）采用内装型PLC结构，CNC系统可以具有某些高级的控制功能。如：梯形图编辑和传送功能，在CNC内部直接处理NC窗口的大量信息等。

 自70年代末以来，**上**的CNC厂家在其生产的CNC产品中，大多开发了内装型PLC功能。随着大规模集成电路的开发利用，带与不带PLC功能，CNC装置的外形尺寸已没有明显的变化。一般来说，采用内装型PLC省去了PLC与NC间的连线，又具有结构紧凑、可靠性好、安装和操作方便等优点，和在拥有CNC装置后，又去另外配购一台通用型PLC作控制器的情况相比较，无论在技术上还是经济上对用户来说都是有利的。

国内常见的外国公司生产的带有内装型PLC的系统有：FANUC公司的FS-0（PMC-L／M），FS-0 Mate（PMC-L／M），FS-3（PLC-D），FS-6（PLC-A、PLC-B），FS-10／11（PMC-1）；FS-15（PMC-N）；Siemens公司的SINUMERIK 810，SINUMERIK 820；A-B公司的8200，8400，8600等。

西门子S7-200PLC由I0.1的上升沿产生的中断事件的初始化程序

分析：查表2可知，I0.1上升沿产生的中断事件号为2。所以在主程序中用ATCH指令将事件号2和中断程序0连接起来，并全局开中断。程序如图1所示。

 

梯形图（主程序）

 

图1 

语句表

LD SM0.1       //首次扫描时

ATCH INT_0 2   //将INT_0 和EVNT2连接

ENI            //并全局启用中断

LD SM5.0       //如果检测到I/O错误

DTCH 2        //禁用用于I0.1的上升沿中断

（本网络为选项）

LD M5.0       // 当M5.0=1时

DISI          //禁用所有的中断

 

表2 S7-200 PLC中断事件及优先级

优先级分组	组内优先级	中断事件号	中断事件说明	中断事件类别
通信中断	0	8	通信口0：接收字符	通信口0
	0	9	通信口0：发送完成
	0	23	通信口0：接收信息完成
	1	24	通信口1：接收信息完成	通信口1
	1	25	通信口1：接收字符
	1	26	通信口1：发送完成
I/O中断	0	19	PTO 0脉冲串输出完成中断	脉冲输出
	1	20	PTO 1脉冲串输出完成中断
	2	0	I0.0上升沿中断	外部输入
	3	2	I0.1上升沿中断
	4	4	I0.2上升沿中断
	5	6	I0.3上升沿中断
	6	1	10.0下降沿中断
	7	3	I0.1下降沿中断
	8	5	I0.2下降沿中断
	9	7	I0.3下降沿中断
	10	12	HSC0当前值=预置值中断	高速计数器
	11	27	HSC0计数方向改变中断
	12	28	HSC0外部复位中断
	13	13	HSC1当前值=预置值中断
	14	14	HSC1计数方向改变中断
	15	15	HSC1外部复位中断
	16	16	HSC2当前值=预置值中断
	17	17	HSC2计数方向改变中断
	18	18	HSC2外部复位中断
	19	32	HSC3当前值=预置值中断
	20	29	HSC4当前值=预置值中断
	21	30	HSC4计数方向改变
	22	31	HSC4外部复位
	23	33	HSC5当前值=预置值中断
定时中断	0	10	定时中断0	定时
	1	11	定时中断1
	2	21	定时器T32 CT=PT中断	定时器
	3	22	定时器T96 CT=PT中断

用PLC梯形图实现加减乘除运算的程序举例

用功能指令实现以下算式的运算： 38X/255+2 的梯形图如图所示。

梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，它是在电器控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的，形象、直观、实用。

梯形图的设计应注意以下三点：

（一）梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线，然后是触点的串、并联接，**后是线圈与右母线相联。

（二）梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。

（三）输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点可供内部编程使用。