200 6SE6440-2UD42-0GA1 124,740 200 6SE6440-2UD42-0GA1 124,740
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S7-300是SIMATIC控制器中销售量**多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台。这就是说，S7-300 是用于集中式或分布式结构的优化解决方案。坚持不懈的创新和改革使S7-300这个广泛应用的自动化平台能持续不断的升值概述。
一、S7-300 PLC系统组成
系统组成：
|
电源模块 (PS)
（选件） |
|
为S7-300/ET 200M 提供电源
将120/230V交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压 输出电流2A、5A、10A |
| 中央处理单元 (CPU) |
|
多种CPU，有各种不同的性能，例如，有的CPU 上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通讯接口等。 |
|
接口模块 (IM) ? |
|
用于连接多机架配置的 SIMATIC S7-300 的机架。 **多配置4个机架。每个机架**多可以插入8个模块。在4个机架上**多可安装32个模块。
IM 365
IM 365/IM 361 |
| 信号模块 (SM) |
|
用于数字量和模拟量输入/输出 |
| 通讯处理器 (CP) |
|
用于连接网络和点对点连接 |
| 功能模块 (FM) |
|
用于高速计数，定位操作 (开环或闭环控制) 和闭环控制。 |
| 存储器 |
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MMC |
| DIN标准导轨 |
|
用于模块安装 |
| 前连接器 |
|
用于简单而方便地连接传感器和执行器
更换模块时允许保持接线
采用编码元件以避免更 分为20针、40针两种 |
S7－300主要支持的硬件有：
??（1）电源（PS）
??电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源，置于1号机架的位置。
??（2）中央处理器（CPU）
??CPU存储并处理用户程序，为模块分配参数，通过嵌入的MPI总线处理编程设备和PC、模块、其它站点之间的通讯，并可以为进行DP主站或从站操作装配一个集成的DP接口。置于2号机架。
??（3）接口模块（IM）
??接口模块将各个机架连接在一起。不同型号的接口模块可支持机架扩展或PROFIBUS?DP连接。置于3号机架，没有接口模块时，机架位置为空。
??（4）信号模块（SM）
??通常称为I/O（输入/输出）模块。测量输入信号并控制输出设备。信号模块可用于数字信号和模拟信号，还可用于进行连接，如传感器和启动器的连接。
??（5）功能模块（FM）
??用于进行复杂的、重要的但独立于CPU的过程，如：计算、位置控制和闭环控制。
??（6）通讯处理器（CP）
??模块化的通讯处理器通过连接各个SIMATIC站点，如：工业以太网，PROFIBUS或串行的点对点连接等。
??后三个模块在机架上可以任意放置，系统可以自动分配模块的地址。
??需要说明的是，每个机架**多只能安装8个信号模块、功能模块或通讯模块。如果系统任务超过了8个，则可以扩展机架（每个带CPU的中央机架可以扩展3个机架）。?
?各个模块的性能具体如下：
??（1）电源模块（PS）
??电源模块用于将SIMATIC S7-300 连接到120/230V AC电源。
??（2）CPU模块
??各种CPU 有各种不同的性能，例如，有的CPU 上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通讯接口等。
?以上只是列出了部分指标，设计时还要参看相应的手册。
??（3）接口模块
??接口模块用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架 (ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。
??（4）信号模块
??信号模块用于数字量和模拟量输入/输出，又分DI/DO（数字量输入/输出）和AI/AO（模拟量输入/输出）模块。
??①数字量输入模块：
??②数字量输出模块：
??③数字输入/输出模块：
??④继电器输出模块：
??⑤模拟量输入模块
??⑥模拟量输出模块：
??⑦模拟量输入/输出模块：
??（5）功能模块
??西门子S7－300功能模块模块适用于各种场合，功能块的所有参数都在STEP7中分配，操作方便，而且不必编程。包括：计数器模块（FM350），定位模块（FM351），凸轮控制模块（FM352），闭环控制模块（FM355）等许多用于特定场合的模块。
??（6）通讯模块（CP）
??S7－300通讯模块是用于连接网络和点对点通讯用的专用模块，比如：用于S7－300和SIMATIC C7通过PROFIBUS通讯的模块CP343－5，用于S7－300和工业以网通讯的模块CP343－1及CP343－1 IT等
| 6ES7312-1AE13-0AB0 | CPU312，32K内存 |
| 6ES7312-5BE03-0AB0 | CPU312C，32K内存 10DI/6DO |
| 6ES7313-5BF03-0AB0 | CPU313C，64K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO |
| 6ES7313-6BF03-0AB0 | CPU313C-2PTP，64K内存 16DI/16DO |
| 6ES7313-6CF03-0AB0 | CPU313C-2DP，64K内存 16DI/16DO |
| 6ES7314-1AG13-0AB0 | CPU314,96K内存 |
| 6ES7314-6BG03-0AB0 | CPU314C-2PTP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO |
| 6ES7314-6CG03-0AB0 | CPU314C-2DP 96K内存 24DI/16DO / 4AI/2AO |
| 6ES7315-2AG10-0AB0 | CPU315-2DP, 128K内存 |
| 6ES7315-2EH13-0AB0 | CPU315-2 PN/DP, 256K内存 |
| 6ES7317-2AJ10-0AB0 | CPU317-2DP,512K内存 |
| 6ES7317-2EK13-0AB0 | CPU317-2 PN/DP,1MB内存 |
| 6ES7318-3EL00-0AB0 | CPU319-3 PN/DP,1.4M内存 |
| 6ES7 953-8LF20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡 64kByte(MMC) |
| 6ES7 953-8LG11-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡128KByte(MMC) |
| 6ES7 953-8LJ20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡512KByte(MMC) |
| 6ES7 953-8LL20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡2MByte(MMC) |
| 6ES7 953-8LM20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡4MByte(MMC) |
| 6ES7 953-8LP20-0AA0 | SIMATIC Micro内存卡8MByte(MMC) |
| 开关量模板 | |
| 6ES7 321-1BH02-0AA0 | 开入模块（16点，24VDC） |
| 6ES7 321-1BH10-0AA0 | 开入模块（16点，24VDC） |
| 6ES7 321-1BH50-0AA0 | 开入模块（16点，24VDC，源输入） |
| 6ES7 321-1BL00-0AA0 | 开入模块（32点，24VDC） |
| 6ES7 321-7BH01-0AB0 | 开入模块（16点，24VDC，诊断能力） |
| 6ES7 321-1EL00-0AA0 | 开入模块（32点，120VAC） |
| 6ES7 321-1FF01-0AA0 | 开入模块（8点，120/230VAC） |
| 6ES7 321-1FF10-0AA0 | 开入模块（8点，120/230VAC）与公共电位单独连接 |
| 6ES7 321-1FH00-0AA0 | 开入模块（16点，120/230VAC） |
| 6ES7 321-1CH00-0AA0 | 开入模块（16点，24/48VDC） |
| 6ES7 321-1CH20-0AA0 | 开入模块（16点，48/125VDC） |
| 6ES7 322-1BH01-0AA0 | 开出模块（16点，24VDC） |
| 6ES7 322-1BH10-0AA0 | 开出模块（16点，24VDC）高速 |
| 6ES7 322-1CF00-0AA0 | 开出模块（8点，48-125VDC） |
| 6ES7 322-8BF00-0AB0 | 开出模块（8点，24VDC）诊断能力 |
| 6ES7 322-5GH00-0AB0 | 开出模块（16点，24VDC，独立接点，故障保护） |
| 6ES7 322-1BL00-0AA0 | 开出模块（32点，24VDC） |
| 6ES7 322-1FL00-0AA0 | 开出模块（32点，120VAC/230VAC） |
| 6ES7 322-1BF01-0AA0 | 开出模块（8点，24VDC，2A） |
| 6ES7 322-1FF01-0AA0 | 开出模块（8点，120V/230VAC） |
| 6ES7 322-5FF00-0AB0 | 开出模块（8点，120V/230VAC，独立接点） |
| 6ES7 322-1HF01-0AA0 | 开出模块（8点,继电器,2A） |
| 6ES7 322-1HF10-0AA0 | 开出模块（8点,继电器,5A，独立接点） |
| 6ES7 322-1HH01-0AA0 | 开出模块(16点,继电器) |
| 6ES7 322-5HF00-0AB0 | 开出模块（8点,继电器,5A，故障保护） |
| 6ES7 322-1FH00-0AA0 | 开出模块（16点，120V/230VAC） |
| 6ES7 323-1BH01-0AA0 | 8点输入，24VDC；8点输出，24VDC模块 |
| 6ES7 323-1BL00-0AA0 | 16点输入，24VDC；16点输出，24VDC模块 |
| 模拟量模板 | |
| 6ES7 331-7KF02-0AB0 | 模拟量输入模块(8路，多种信号) |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0 | 模拟量输入模块(2路，多种信号) |
| 6ES7 331-7NF00-0AB0 | 模拟量输入模块(8路，15位精度) |
| 6ES7 331-7NF10-0AB0 | 模拟量输入模块(8路，15位精度)4通道模式 |
| 6ES7 331-7HF01-0AB0 | 模拟量输入模块(8路，14位精度，**) |
| 6ES7 331-1KF01-0AB0 | 模拟量输入模块(8路, 13位精度) |
| 6ES7 331-7PF01-0AB0 | 8路模拟量输入,16位,热电阻 |
| 6ES7 331-7PF11-0AB0 | 8路模拟量输入,16位,热电偶 |
| 6ES7 332-5HD01-0AB0 | 模拟输出模块(4路) |
| 6ES7 332-5HB01-0AB0 | 模拟输出模块(2路) |
| 6ES7 332-5HF00-0AB0 | 模拟输出模块(8路) |
| 6ES7 332-7ND02-0AB0 | 模拟量输出模块(4路，15位精度) |
| 6ES7 334-0KE00-0AB0 | 模拟量输入(4路RTD)/模拟量输出（2路） |
| 6ES7 334-0CE01-0AA0 | 模拟量输入(4路)/模拟量输出（2路） |
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三相异步电动机反接制动控制
反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。
单向反接制动的控制线路
图 2.30 为单向反接制动控制线路，电动机正常运转时， KM1通电吸合， KS 的一对常开触点闭合，为反接制动作准备。
图 2.30 电动机单向反接制动的控制线路
当按下停止按钮 SB1 时， KM1 断电，电动机定子绕组脱离三相电源，但电动机因惯性仍以很高速度旋转， KS 原闭合的常开触点仍保持闭合，当将 SB1 按到底，使 SB1 常开触点闭合， KM2 通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反序电源，电动机进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近 100r/min时， KS 常开触点复位， KM2 断电，电动机断电，反接制动结束。
电动机可逆运行的反接制动控制线路
如图 2.31 所示，。当按下停止按钮 SB1 时， KM1 线圈断电， KM2 线圈随之通电，定子绕组得到反序的电源，电动机进入正向反接制动状态。由于 KS1 常闭触头已打开，所以此时 KM2 自锁触头无法锁住电源。当电动机转子惯性速度接近于零时， KS1 的正转常闭触头和常开触头复位， KM2 断电，正向反接制动结束。该线路的缺点是主电路没有限流电阻，冲击电流大。
图 2.32 为具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路，图中电阻 R 是反接制动电阻，同时也具有限制起动电流的作用，该线路工作原理如下：合上电源开关 QS ，按下正转起动按钮 SB2 ， KA3 通电并自锁，其常闭触头断开，互锁 KA4 线圈电路， KA3 常开触头闭合，使 KM1 线圈通电， KM1 的主触头闭合，电动机串入电阻接入正序电源开始降压起动，当电动机转速上升到一定值时， KS 的正转常开触头 KS-1 闭合， KA1 通电并自锁，接触器 KM3 线圈通电，于是电阻 R 被短接，电动机在全压下进入正常运行。需停车时，按下停止按钮SB1 ，则 KA3 、 KM1 、 KM3 三只线圈相继断电。由于此时电动机转子的惯性转速仍然很高， KS-1 仍闭合，KA1 仍通电， KM1 常闭触头复位后， KM2 线圈随之通电，其常开主触头闭合，电动机串接电阻接上反序电源进行反接制动。转子速度迅速下降，当其转速小于 100r/min 时， KS-1 复位， KA1 线圈断电，接触器 KM2释放，反接制动结束。
初学者如何选择PLC的厂家进行学习
学习PLC首先要选好学习那一个厂家的PLC，日系的 PLC内部软件集成度高应用简单．早期的OMRON、三菱应 用比较多、现在由于贸易和国际间的合作关系应用西门 子PLC、罗克韦尔的多一点，（尽管说学一种品牌学精深 了，其他的也会很快上手，但人的精力是有限的，一定 要把有限的精力用在应用**广泛、有潜力、有发展的一 个方向上，不过对于各个牌子的PLC都有所了解，包括进 口的，国产的，这些都有相对应了解，对于每个PLC的特 性，优点缺点，这些有更好的了解，那么以后将是市场 上不可多得的人才。）
PLC在某机械手控制系统中的组成如下：
1、输入单元
输入单元由8个按扭、8个开关和16个接插件组成，它们分别与PLC的16个输入点相接。改变这些开关或按扭的通断状态，即可对主机输入所需要的开关量。16个接插件可外接其它直流或开关量输入信号。
2、输出单元
输出单元由24个二极管和24个接插件组成，它们分别与PLC的24个输出点相连。发光二极管是否发光，即可表示输出点的状态，使用者可得到主机的输出信息。24个输出接插件可外接其它需要控制的设备。输出单元的4个地端，分别引出到面板，其中只有C4与3V电源共地。
3、电源单元
PLC主机左边有外接220V/AV的电源插座，作为PLC的工作电源。内装变压器，输出3V电源，供二极管使用。另外PLC的24VDC和24GND已引出到面板，供外接输入器件（如传感器）的工作电源用.
工控领域中对射式光电传感器的安装及使用方法
对射式光电传感器的发射器和接收器是分离的。在发射器与接收器之间如果没有物体遮挡，发射器发出的光线能被接收器接收到，开关不动作，如图1（a）图所示。当有物体遮挡时，接收器接收不到发射器发出的光线，传感器产生输出信号，开关动作，如图1（b）图所示。这种光电传感器能辨别不透明的反光物体，有效距离大。因为发射器发出的光束只跨越感应距离一次，因此不易受干扰，可以可靠地用于野外或者粉尘污染较严重的环境中。
参考方案：
根据传感器的结构和安装支架的结构，要完成安装，首先要将传感器连接导线按图2a）所示从孔中穿过，再将传感器的固定孔和安装支架上的安装孔对准后，插入螺丝并固定，传感器就固定在支架上了。参考的具体安装方法和步骤如图2所示。
１．图形符号
图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。
电气控制系统图中的图形符号必须按国家标准绘制，
２．文字符号
文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，也可表示在电气设备、装置和元件上或其近旁以标明它们的名称、功能、状态和特征。
３．主电路各接点标记
三相交流电源引入线采用 L1 、 L2 、 L3 标记。
电源开关之后的三相交流电源主电路分别按 U 、 V 、 W 顺序标记。
分级三相交流电源主电路采用三相文字代号 U 、 V 、 W 的前边加上阿拉伯数字 1 、 2 、 3 等来标记，如 1U 、 1V 、 1W； 2U 、 2V 、 2W 等。
二、 绘图原则
电气控制系统图包括电气原理图、电气安装图（电器安装图、互连图）和框图等。各种图的图纸尺寸一般选用 297 × 210 、297 × 420 、 297 × 630 、 297 × 840 （ mm ）四种幅面，特殊需要可按 GB126 — 74 《机械制图》国家标准选用其他尺寸。
PLC程序设计一般分为以下几个步骤
PLC程序设计一般分为以下几个步骤：
1. 程序设计前的准备工作
程序设计前的准备工作就是要了解控制系统的全部功能、规模、控制方式、输入/输出信号的种类和数量、是否有特殊功能的接口、与其它设备的关系、通信的内容与方式等，从而对整个控制系统建立一个整体的概念。接着进一步熟悉被控对象，可把控制对象和控制功能按照响应要求、信号用途或控制区域分类，确定检测设备和控制设备的物理位置，了解每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模及之间的关系。
2. 设计程序框图
根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后再根据工艺要求，绘出各功能单元的功能流程图。
3. 编写程序
根据设计出的框图逐条地编写控制程序。编写过程中要及时给程序加注释。
4. 程序调试
调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。程序调试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果在现场进行测试，需将可编程控制器系统与现场信号隔离，可以切断输入/输出模板的外部电源，以免引起机械设备动作。程序调试过程中先发现错误，后进行纠错。基本原则是“集中发现错误，集中纠正错误”。
5. 编写程序说明书
在说明书中通常对程序的控制要求、程序的结构、流程图等给以必要的说明，并且给出程序的安装操作使用步骤等.
可编程控制器控制系统设计方法
一、问题提出
可编程控制器技术**主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统， 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。
二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤
1 ．系统设计的主要内容
（ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；
（ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；
（ 3 ）选定 PLC 的型号；
（ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；
（ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；
（ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；
（ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；
（ 8 ）编写设计说明书和使用说明书；
根据具体任务，上述内容可适当调整。
2 ． 系统设计的基本步骤
可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤，如图 1 所示。
图 1 可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤
（ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求
a ．被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。
b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。
（ 2 ）确定 I/O 设备
根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
（ 3 ）选择合适的 PLC 类型
根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。
（ 4 ）分配 I/O 点
分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
（ 5 ）设计应用系统梯形图程序
根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的**核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。
（ 6 ）将程序输入 PLC
当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。
（ 7 ）进行软件测试
程序输入 PLC 后，应**行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。
（ 8 ）应用系统整体调试
在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可**行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。
（ 9 ）编制技术文件
系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。
用PLC实现步进电机的直接控制
步进电机的可编程控制器直接控制，可使组合机床自动生产线控制系统的成本显著下降。文章介绍了用PLC控制步进电机驱动的数控滑台方法，伺服控制、驱动及接口以及步进电机PLC控制的软件逻辑。
1 概述
在组合机床自动线中，一般根据不同的加工精度要求设置三种滑台（1）液压滑台，用于切削量大，加工精度要求较低的粗加工工序中；（2）机械滑台，用于切削量中等，具有一定加工精度要求的半精加工工序中；（3）数控滑台，用于切削量小，加工精度要求很高的精加工工序中。可编程控制器（简称PLC）以其通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场接口安装方便等一系列优点，被广泛应用于工业自动控制中。特别是在组合机床自动生产线的控制及CNC机床的S、T、M功能控制更显示出其卓越的性能。PLC控制的步进电机开环伺服机构应用于组合机床自动生产线上的数控滑台控制，可省去该单元的数控系统使该单元的控制系统成本降低70~90%，甚至只占用自动线控制单元PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。特别是大型自动线中可以使控制系统的成本显著下降。
2 PLC控制的数控滑台结构
一般组合机床自动线中的数控滑台采用步进电机驱动的开环伺服机构。采用PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分配器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传动机构等部分组成，见图1。
图1
伺服传动机构中的齿轮Z1、Z2应该采取消隙措施，避免产生反向死区或使加工精度下降；而丝杠传动副则应该根据该单元的加工精度要求，确定是否选用滚珠丝杠副。采用滚珠丝杠副，具有传动效率高、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长的优点，但成本较高且不能自锁。
3 数控滑台的PLC控制方法
数控滑台的控制因素主要有三个：
3.1 行程控制
一般液压滑台和机械滑台的行程控制是利用位置或压力传感器（行程开关/死挡铁）来实现；而数控滑台的行程则采用数字控制来实现。由数控滑台的结构可知，滑台的行程正比于步进电机的总转角，因此只要控制步进电机的总转角即可。由步进电机的工作原理和特性可知步进电机的总转角正比于所输入的控制脉冲个数；因此可以根据伺服机构的位移量确定PLC输出的脉冲个数：
n= DL/d （1）
式中 DL——伺服机构的位移量（mm），d ——伺服机构的脉冲当量（mm/脉冲）
3.2 进给速度控制
伺服机构的进给速度取决于步进电机的转速，而步进电机的转速取决于输入的脉冲频率;因此可以根据该工序要求的进给速度,确定其PLC输出的脉冲频率:
f=Vf/60d (Hz) （2）
式中 Vf——伺服机构的进给速度(mm/min)
3.3 进给方向控制
进给方向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以通过改变步进电机各绕组的通电顺序来改变其转向;如三相步进电机通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A…时步进电机正转;当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A…顺序通电时步进电机反转。因此可以通过PLC输出的方向控制信号改变硬件环行分配器的输出顺序来实现，或经编程改变输出脉冲的顺序来改变步进电机绕组的通电顺序实现。
4 PLC的软件控制逻辑
由滑台的PLC控制方法可知，应使步进电机的输入脉冲总数和脉冲频率受到相应的控制。因此在控制软件上设置一个脉冲总数和脉冲频率可控的脉冲信号发生器；对于频率较低的控制脉冲，可以利用PLC中的定时器构成，如图2所示。脉冲频率可以通过定时器的定时常数控制脉冲周期，脉冲总数控制则可以设置一脉冲计数器C10。当脉冲数达到设定值时，计数器C10动作切断脉冲发生器回路，使其停止工作。伺服机构的步进电机无脉冲输入时便停止运转，伺服执行机构定位。当伺服执行机构的位移速度要求较高时，可以用PLC中的高速脉冲发生器。不同的PLC其高速脉冲的频率可达4000~6000Hz。对于自动线上的一般伺服机构，其速度可以得到充分满足。
图2
5 伺服控制、驱动及接口
5.1 步进电机控制系统的组成
步进电机的控制系统由可编程控制器、环行脉冲分配器和步进电机功率驱动器组成，其结构见图1。
控制系统中PLC用来产生控制脉冲；通过PLC编程输出一定数量的方波脉冲，控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量；同时通过编程控制脉冲频率——既伺服机构的进给速度；环行脉冲分配器将可编程控制器输出的控制脉冲按步进电机的通电顺序分配到相应的绕组。PLC控制的步进电机可以采用软件环行分配器，也可以采用如图1所示的硬件环行分配器。采用软环占用的PLC资源较多，特别是步进电机绕组相数M>4时，对于大型生产线应该予以充分考虑。采用硬件环行分配器，虽然硬件结构稍微复杂些，但可以节省占用PLC的I/O口点数，目前市场有多种专用芯片可以选用。步进电机功率驱动器将PLC输出的控制脉冲放大到几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力。一般PLC的输出接口具有一定的驱动能力，而通常的晶体管直流输出接口的负载能力仅为十几~几十伏特、几十~几百毫安。但对于功率步进电机则要求几十~上百伏特、几安~十几安的驱动能力，因此应该采用驱动器对输出脉冲进行放大。
5.2 可编程控制器的接口
如伺服机构采用硬件环行分配器，则占用PLC的I/O口点数少于5点，一般仅为3点。其中I口占用一点，作为启动控制信号；O口占用2点，一点作为PLC的脉冲输出接口，接至伺服系统硬环的时钟脉冲输入端，另一点作为步进电机转向控制信号，接至硬环的相序分配控制端，如图3所示；伺服系统采用软件环行分配器时，其接口如图4。
6 应用实例与结论
将PLC控制的开环伺服机构用于某大型生产线的数控滑台，每个滑台仅占用4个I/O接口，节省了CNC控制系统，其脉冲当量为0.01~0.05mm,进给速度为Vf=3~15m/min,完全满足工艺要求和加工精度要求。
设计PLC控制系统时的故障防范
在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制系统，可编程序控制器能在恶劣的工作环 境下正常工作，但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问 题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训，本文阐述可编程序控制系统 设计时应注意的问题。
1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上
“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。设计的硬件系 统和编程软件，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件，后果难以预料。
2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰
硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自 身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。
3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限
由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失 去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外，在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外，**有使用它的I/O点做成的硬件联 锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停 止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并未收到已停止的信息 而照常运行，其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其信号送入可编程序控制器，这样可取得设备安全保护的时间。
4、可编程序控制器的程序要简明且可读
用户软件的编写是“平铺直叙”，用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“ 黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调 ，但一定要明确。在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语 句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器 的用户软件的可读性，即编写的软件能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语 句时，“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅，这是软件在使用和维护时的重要条件。
5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置，有运行检测的关键监视条件
可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕监视尚不方便。关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来监视程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。
6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源
对于设计的新系统，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在软件编制时，同样要估计用户软件对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地 。因为在调试和运行后，软件总会被修改、补充，甚至重新编制。已编制的软件让人无法修改和完善，在工程上是不实际的。
7、合理地配置可编程序控制器系统的冗余
可编程序控制系统可能做出多种方式的冗余，中央处理器的双机热备、冷备冗余是常见的方式。另外，双系统冗余，即中央处理器和全部的输入、输出、组网通信完全冗余，其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受，但在有毒、有害的化工生产环境这种冗余很有必要。在设计系统中，要使配置冗余方式较为经济而又实用，力求使故障缩小在本设备身上。不要因某一设备发生故障，引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。
以上阐述的几个方面，是在可编程序控制系统总体方案设计时，要格外重视的问题，只有在设计系统时，考虑周到，系统投入运行之后，设计人员才能少些遗憾。
S7-300 PROFIBUS DP系统组态
PROFIBUS DP系统组态可分为带DP口的主站系统，采用通讯模板CP的主站系统以及带智能从站的DP系统。三种DP系统中带DP口的主站系统，采用通讯模板CP的主站系统在硬件组态时基本相同。
1. PROFIBUS DP系统之一：带DP口的主/从系统
带DP口的主/从系统设计十分灵活，它允许用CPU中不同的数据区域来储存DP过程数据。对数据区域的选择取决于CPU的类型和应用。过程映像区，位存储器以及数据块都可用于DP输入，输出数据。
过程映像是标准的数据分配。在CPU的过程映像中须有充分的空间为DP保留一个连续的输入区域和一个连续的输出区域。这可能受中央配置中过程映像大小和信号模块数量的限制。
位存储器与过程映像相同，这个区域适合于DP信号的全局存储。例如，如果过程映像可利用的空间(没有被中央信号模块占据的空间)不够用，则可以使用位存储区。
数据块也可以用来存储DP信号。**在有关的DP数据区只被一个程序调用时使用这种存储。
F 建立S7-300 PLC主站的硬件组态（带DP口）：双击“X2/DP”栏或“CP342-5”栏，在对话框内选中“DP-Master”
F 在PROFIBUS总线上添加ET-200 从站：
主站/从站的I/O地址不能重复，它是由系统软件分配的。如果用户需要对地址进行修改，可以通过模板特性对话框重新设置。
2．PROFIBUS DP系统之二：带通讯模板CP的主站系统。
采用通讯模板CP的主站/从站系统，则主站/从站的I/O地址可以重复，因为此时的PLC系统相当于两个CPU。用户可以通过模板特性对话框任意设置I/O地址，只是主站或从站内的I/O地址不能重复。
当配置CP时，必须设定操作模式。（Operating Mode）
CP342-5 DP总是需要DP-SEND和DP-RECV。这些组块通过底板总线在CPU和CP之间转移数据．
CP342-5的数据总是连续地传输。主站**数据长度是240字节，从站**数据长度是86字节。
DP-SEND（发送）将CPU中的指定的DP数据区的数据发送到PROFIBUS CP的发送缓冲器，以便传送给DP从站；DP-RECV（接收）从DP从站中读出数据，将PROFIBUSCP接收缓冲区的数据放入CPU指定的DP数据区中。
DP-SEND（发送块）和DP-RECV（接收块）结构
DP-RECV（接收块）各端子参数的类型及功能
DP-SEND（发送块）各端子参数的类型及功能
3. PROFIBUS DP系统之三：带智能从站的DP系统。
智能从站的主要特点是：DP主站需要的输入／输出数据不是直接来自于真正的输入输出口，而是来自于预处理的CPU。
