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类似于继电器逻辑电路中的时间继电器,有延时接通、延时断开、脉冲定时等多种形式,可以组成复杂的时间顺序逻辑。定时器指令一般由线圈、定时时间设定值和当前计时值组成,PLC专门在存储器中开辟出一个区域,用以保存各个定时器线圈当前的状态(“ON”或“OFF”)以及时间的设定值和当前值。定时器的常开、常闭触点可以在用户程序中无限次使用。
(3)计数器
用软件实现的计数器指令,用于实现脉冲计数能,有递减计数、递增计数等形式,不同的PLC在计数器数量、计数长度等方面都有所区别。计数器指令一般包含计数器线圈、计数值设定、计数器复位、计数信号输入、当前计数值等。计数器的常开、常闭触点可以在用户程序中无限次使用。
(4)触发器
该指令用于对状态位的置1和清零,状态位即为触发器线圈,它的“ON”状态一旦触发可以自保持,直至复位条件满足才变为“OFF”状态。触发器的常开、常闭触点可以无限次使用。
(5)其他元器件及指令
除上述四种逻辑元件之外,PLC指令系统一般还提供移位寄存器、数据寄存器、边沿检测、比较、运算、ASCII码处理以及数制转换等多种指令。
用户程序是必选项。用户程序在存储器空间中也称为组织块,它处于高层次,可以管理其他块,它是用各种语言(如STL、LAD或FBD等)编写的用户程序。不同机型的CPU,其程序空间容量也不同。用户程序的结构比较简单,一个完整的用户控制程序应当包含一个主程序、若干子程序和若干中断程序三部分。不同编程设备,对各程序块的安排方法也不同。
(2)数据块
数据块为可选部分,它主要存放控制程序运行所需的数据。
(3)参数块
参数块也是可选部分,它存放的是CPU组态数据,如果在编程软件或其他编程工具上未进行CPU的组态,则系统以默认值进行自动配置。第六节PLC的性能指标及分类
PLC产品种类繁多,其规格和性能也各不相同。对PLC的分类,通常根据其结构形式的不同、能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。一、按结构形式分类
根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。
整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口,以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等,没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其能得以扩展。
(2)模块式PLC
模块式PLC是将PLC各组成部分,分别做成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活,可根据需要选配不同规模的系统,装配方便,便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行连接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。二、按能分类
根据PLC所具有的能不同,可将PLC分为低档、中档、三类。
(1)低档PLC
具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本能,还可以有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
(2)中档PLC
除具有低档PLC的能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等能。有些还可增设中断控制、PID控制等能,适用于复杂控制系统。
(3)PLC
除具有中档机的能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊能函数的运算、制表及表格传送能等。PLC具有更强的通信联网能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。三、按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数的多少,可将PLC分为小型、中型和大型三类。
(1)小型PLC
I/O点数在256点以下的为小型PLC。其中,I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC。
(2)中型PLC
I/O点数在256点以上2048点以下的为中型PLC。
(3)大型PLC
I/O点数为2048点以上的为大型PLC。其中,I/O点数超过8192点的为超大型PLC。
在实际应用中,一般PLC能的强弱与其I/O点数的多少是相互关联的,即PLC的能越强,其可配置的I/O点数越多。通常我们所说的小型、中型、大型PLC,除指其I/O点数不同外,也表示其对应能为低档、中档、。
西门子公司的PLC产品有SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。
S7系列是传统意义的PLC产品,其中的S7-200系列属于整体式小型PLC,用于代替继电器的简单场合,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,多可以扩展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。
SIMATICM7-300/400PLC采用与S7-300/400相同的结构,它可以作为CPU或能模块使用。其显著特点是具有AT兼容计算机的能,使用S7-300/400的编程软件STEP7和可选的M7软包,可以用C、C++或CFC(ContinuousFunctionChart,连续能图)这类语言来对M7-300/400PLC编程。M7适合于需要处理的数据量大,对数据管理、显示和实时性有较高要求的系统使用。
SIMATICC7由S7-300PLC、HMI(人机界面)操作面板、I/O、通信和过程监控系统组成,整个控制系统结构紧凑,面向用户的配置、数据管理与通信集成在一起,具有很高的性能价格比。由于高度集成,节约了30%的安装空间,可以和谐地集成到SIMATIC控制产品家族中,保证正确的数据交换。一、SIMATICS7-200
SIMATIC S7-200如图2-1所示。
SIMATICS7-200是一种低端CPU。该CPU适用于机器与系统中的开环和闭环控制任务。它具有实时能,并通过PROFIBUS或PC/PPI电缆以及一个自由可编程接口协议提供广泛的通信能。SIMATICS7-200具有模块化扩展和集成PID闭环控制能。使用编程软件STEP 7Micro/Win,可快速地进行编程和组态。二、SIMATIC S7-300
SIMATIC S7-300如图2-2所示。
SIMATIC S7-300系列CPU适用于低中端自动化解决方案。SIMATIC S7-300的特性如下:
1)程序存储器可存储高达85K条指令。
2)高达1024点I/O。
3)配有多点接口,可用于小型网络的配置,以及使用PC/编程器进行组态
4)执行时间快;CPU可在0.1ms内执行1024条二进制指令。
5)通过带有集成背板总线的接口模块,可实现模块化配置和快速能增。
6)丰富的数字量、模拟量、仿真模块以及通信能模块和各种其他模块,可实现模块化扩展。
7)集成能:CPU 312/314 IFM集成有计数、定位、闭环控制和频率测量能。
8)3002-DP系列还集成有PROFIBUS接口;CPU也可用作从站。
9)丰富的数学公式处理。
10)在CPU操作系统中集成有循环HMI服务。
11)使用STEP 7,可实现快速、简便的组态和编程。
12)使用STEP 7,可实现丰富的诊断能。带时间戳记的错误消息缓存器以及诊断模块,有助于用户查找故障