PLC的发展趋势
随着控制技术的发展,PLC的结构和功能得到了不断改进,各生产厂家不断推出功能更强的PLC产品,平均3~5年更新换代一次。PLC的发展可归纳为以下几个方面。1.小型化、专用化、低成本
随着微电子技术的发展,新型电子器件的广泛应用,PLC的功能大幅度提高,而成本却大幅降低。PLC的功能不断加强,将原来大、中型PLC才有的功能移植到小型PLC上。PLC结构更加紧凑、小巧,体积更小,安装和使用十分简便。由于PLC价格的不断下降,使其真正成为继电器控制系统的替代产品。2.系列化、标准化、模块化
每个生产PLC的厂家几乎都有自己的系列产品,同一系列的产品指令及使用向上兼容,以满足新机型的推广和使用。为了推动技术标准化的进程,一些国际性组织,如国际电工委员会(IEC),不断为PLC的发展制定一些新的标准,对各种类型的产品做一定的归纳或定义,对PLC的未来制定发展方向(或框架)。模块式结构使系统的构成更加灵活、方便;功能明确化,专用化的复杂功能由专门模块来完成。一般的PLC可分为主模块、扩展模块、I/O模块,以及各种高性能模块等,每种模块的体积都较小,相互连接方便,使用更简单,通用性更强。主机仅仅通过通信设备向模块发布命令和测试状态,这样使得PLC的系统功能增强,控制系统设计简化。3.高速化、大容量化和高性能化
大型PLC采用多微处理器系统,如有的采用了32位微处理器,可进行多任务操作,处理速度提高,存储容量大大增加。PLC的功能加强,以适应各种控制需要,使计算、处理功能完善,特别是增强了过程控制和数据处理的功能。PLC可以代替计算机进行管理、监控。智能I/O组件也将发展,用来完成各种专门的任务(如位置控制、PID调节、远程通信等)
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S7-300/400与HMI(Human MachineInterface,人机界面)产品之间的MPI通信不需要STEP7软件组态,也不需要编写任何程序,只需在HMI组态软件上设置下相关通信参数即可。4.S7-200和S7-300进行MPI通信
S7-200与S7-300之间采用MPI通信方式时,S7-200PLC中不需要编写任何与通信有关的程序,只需要将要交换的数据整理到一个连续的V存储区当中即可,而S7-300中需要在OB1(或是定时中断组织块OB35)当中调用系统功能X_GET(SFC67)和X_PUT(SFC68),实现S7-300与S7-200之间的通信,调用SFC67和SFC68时,VAR_ADDR参数填写S7-200的数据地址区,由于S7-200的数据区为V区,这里需填写P#DB1.×××BYTEn,对应的就是S7-200 V存储区当中VB××到VB(××+n)的数据区。
根据S7-300的硬件配置,在STEP7当中组态S7-300站并且下载,注意S7-200和S7-300出厂默认的MPI地址都是2,必须先修改其中一个PLC的站地址,例子程序当中将S7-300MPI地址设定为2,S7-200地址设定3,要分别将S7-300和S7-200的通信速率设定一致,可设为9.6kbit/s,19.2kbit/s,187.5kbit/s三种波特率,例子程序当中选用了19.2kbit/s的速率。
传统的生产机械多采用继电器、接触器控制,这种控制系统通常称为继电器控制系统。继电器控制系统具有结构简单、价格低廉、容易操作等优点,但它又具有体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差等缺点,比较适用于工作模式固定、控制逻辑简单的工业应用场合。
随着工业生产的迅速发展,生产规模不断扩大,控制技术不断提高,传统的继电器控制系统越来越不适应现代工业发展的需要,迫切需要设计一种先进的自动控制装置。于是,1968年美国通用汽车公司(GM)便提出一种设想:把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,采用面向控制过程、面向对象的语言编程。
从PLC的控制功能来分,PLC的发展经历了以下4个阶段。第一阶段:从第一台PLC问世到20世纪70年代中期,是PLC的初创阶段。
该时期的PLC产品主要用于逻辑运算、定时和计数,它的CPU由中小规模的数字集成电路组成,它的控制功能比较简单。该阶段的代表产品有MODICON公司的084、AB公司的PDQII、DEC公司的PDP-14和日立公司的SCY-022等。第二阶段:从20世纪70年代中期到末期,是PLC的实用化发展阶段。
该时期PLC产品的主要控制功能得到了较大的发展。随着多种8位微处理器的相继问世,PLC技术产生了飞跃。在逻辑运算功能的基础上,增加了数值运算、闭环调节功能,提高了运算速度,扩大了I/O规模。该阶段的代表产品有MODICON公司的184、284、384,西门子公司的SYMATICS3系列,富士电动机公司的SC系列等。第三阶段:从20世纪70年代末期到80年代中期,是PLC通信功能的实现阶段。
与计算机通信的发展相联系,PLC也在通信方面有了很大的发展,初步形成了分布式的通信网络体系。由于生产厂家各自为政,通信系统自成系统,不同生产厂家的产品互相通信较困难。在该阶段,由于生产过程控制的需要,对PLC的需求大大增加,产品的功能也得到了发展,数学运算的功能得到了较大的扩充,产品的可靠性提高。该阶段的代表产品有富士电动机公司的MI-CREX和德州仪器公司的TI530等。第四阶段:从20世纪80年代中期开始,是PLC的开放阶段。
由于开放系统的提出,使PLC得到了较大的发展。主要表现为通信系统的开放,使各生产厂家的产品可以互相通信,通信协议的标准化使用户得到了好处。在这一阶段,产品的规模增大,功能不断完善,大中型产品多数有CRT屏幕的显示功能,产品的扩展也因通信功能的改善而变得方便,还采用了标准的软件系统,增加了**编程语言等。该阶段的代表产品有西门子公司的SYMATICS5、S7系列和AB公司的PLC-5等。
PLC的分类
PLC发展至今已经有多种形式,其功能也不尽相同,一般按以下原则进行分类。1.按结构形式分
按结构形式可以将PLC分为以下两类。
(1)紧凑型PLC
这种PLC的特点是电源、CPU、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子公司的S7-200系列,OMRON公司的C系列,三菱公司的F1、F2、FX0系列,东芝公司的EX20/40系列和AB公司的SLC500等。
(2)模块式PLC
这种PLC的特点是电源模块、CPU模块、开关量I/O模块、模拟量I/O模块等在结构上是相互独立的,可根据实际需要,选择合适的模块,安装在固定的机架(或导轨)上,构成一个完整的PLC系统。例如,西门子公司的S7-300/400系列,OMRON公司的C200H系列,三菱公司的FX2、FX2N、FXON、A系列,AB公司的SLC5/05系列,松下电工的FP3系列等。