西门子触摸屏一级总代理
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PLC的产生与发展
美国的汽车工业的发展促进了PLC的产生,20世纪60年代,美国通用汽车公司(GM)发现继电器和接触器体积大、噪声大、维护复杂并且可靠性不强,于是提出了的“通用十条指标”,即:
1)编程方便,可在现场修改程序;
2)维护方便,好是插件式;
3)可靠性高于继电器控制柜;
4)体积小于继电器控制柜;
5)可将数据直接送入管理计算机;
6)在成本上可与继电器控制柜竞争;
7)输入为交流115V;
8)输出为交流115V/2A以上,能直接驱动电磁阀、接触器等;
9)在扩展时原有系统改变少;
10)用户程序存储器至少可扩展到4KB。
按照“通用十条指标”,美国设备公司(DEC)于1969年研制出了台控制器,PDP-14。随后,20世纪70年代日本研发出台可编程控制器。20世纪70年代末期,可编程逻辑控制器进入了实用化的阶段,人们敏锐地意识到计算机能够引入可编程逻辑控制器,从而使得可编程逻辑控制器的能大大地加强。20世纪80年代初,西方发达国家在工业生产中广泛应用可编程逻辑控制器。20世纪80年代到90年代这一阶段是可编程逻辑控制器发展快的时期,年增长率保持在30%~40%。20世纪末期,可编程逻辑控制器发展了大型机和超小型机,诞生了许多特殊能。
PLC是一种存储程序的控制器,需要根据用户的要求,将编制好的程序通过计算机下载到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制能就是通过运行用户程序实现的。
PLC和微型计算机的运行程序不同,微型计算机运行程序时,是从开始执行到END指令。PLC从0号存储地址所存放的条用户程序开始,如果没有中断或者跳转的情况下,按存储地址递增的方向顺序逐条执行用户程序,直到结束。当程序执行完一遍后,再从头开始执行,并且循环重复,直到停机。PLC的这种工作方式我们称为扫描工作方式。每执行完一遍就是一个扫描周期,即顺序扫描,不断循环。
PLC扫描工作方式分为3个阶段,即输入扫描、程序执行和输出刷新3个阶段。完成上述3个阶段称作一个扫描周期,如图1-1所示。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复上述3个阶段。
1. 输入扫描
PLC在开始执行程序时,会按顺序将所有输入信号读入输入映像寄存器,这个阶段称为输入扫描,也称为输入采样阶段。PLC在运行程序时,处理输入映像寄存器中的信息。在每一个周期内采样结果不会改变,只有在下一个周期输入扫描阶段才会被刷新。2.程序执行
PLC将所有输入状态采集完毕后即开始执行程序,在系统程序的指示下,CPU从用户程序存储区逐条读取用户指令,进行运算处理,把处理结果写入输出映像寄存器中保存。经解释后执行相应动作,产生相应结果,刷新相应的输出映像寄存器,期间需要用到输入映像寄存器、输出映像寄存器的响应状态。
当CPU在系统程序的管理下扫描用户程序时,按照先下后上、先左后右的顺序依次读取梯形图中的指令。当用户程序被完全扫描一遍后,所有的输出映像都被依次刷新,系统将进入下一个阶段,即输出刷新。3.输出刷新
在这个阶段,系统程序将输出映像寄存器中的内容传送到输出锁存器中,经过输出接口或输出端子输出,驱动外部负载。输出锁存器一直将状态保持到下一个循环周期,而输出映像寄存器的状态在程序执行阶段是动态的。
西门子公司从1958年开始发布SIMATIC系列PLC。到1975年,西门子公司发布了投入市场的代产品,带有简单操作接口的二进制控制器的SIMATICS3。1994年,西门子公司发布了S7系列产品,该系列产品具有高性能、高稳定性能、用户界面良好等优点。
从初的C3、S3、S5到S7系列,西门子公司的每一代产品都带来了新的能,逐渐成为应用非常广泛的可编程逻辑控制器。西门子公司早期发布的产品S3、S5系列PLC已经退出市场,现阶段,市场上较为常用的西门子PLC产品有SIMATICS7、M7和C7等几大系列。其中传统意义上的PLC产品——S7系列PLC则成为了西门子公司核心的可编程逻辑控制器。
其中S7-200系列属于整体式小型PLC,用于替代继电器的简单场合,也可以用于复杂的自动控制系统。S7-300系列是模块化的中小型PLC,多可扩展32个模块,适用于中等性能的控制要求。S7-400是具有中高性能的PLC,采用模块化无风扇设计,可以扩展200多个模块,适用于对可靠性要求极高的大型复杂控制系统。S7-300/400可以组成MPI(多点接口)、PROFIBUS网络和工业以太网等。
西门子PLC具有很强的操作性,不仅编程简单,可以直接显示输入程序,能方便地调试程序;维修方便、快捷,模块化强,采用了一系列可靠性设计的方法,如断电保护、故障诊断、信息恢复等;一般不容易发生操作错误。若出现故障,可使用PLC自诊断能通过软硬件寻找故障位,对的维修人员技能要求降低。
1.3 PLC系统硬件结构
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,
1. 中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC控制的核心,每台PLC至少有一个CPU。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现他们之间联系的数据、控制及状态总线构成,还包括外围芯片、总线接口以及有关电路。CPU确定了控制的规模、工作速度、内存容量等。