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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的,则应先做局部调试,再进行整体调试;如果控制程序的步数较多,则可先进行分段调试,再连接起来总调试。调试中发现的问题要逐一排除,直至调试成功L2和SINEC H1总线系统进行通信。
1.5 PLC控制系统设计1.设计的基本原则
任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则。
①*大限度地满足被控对象和用户的控制要求。设计前,应深入现场进行调查研究,搜集资料,并与相关的设计人员和实际操作人员密切配合,共同拟定控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。
② 在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,使用及维修方便。
③ 保证控制系统的安全、可靠。
④ 考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC容量时,应适当留有余量。2.设计的基本内容
PLC控制系统是由PLC与用户I/O设备连接而成的。PLC控制系统设计的基本内容应包括以下几个方面。
① PLC可构成各种各样的控制系统,如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时,要确定系统的构成形式。
② 系统运行方式与控制方式的选择。
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研制和生产PLC产品的主要厂家之一,其产品具有多种型号,以适应各种不同的应用场合,有适合于起重机械或各种气候条件的坚固型,也有适用于
小空间具有高处理性能的密集型,有的运行速度极快且具有优异的扩展能力。它包括从简单的小型控制器到具有过程计算机功能的大型控制器,可以配置各种I/O模块、编程器、过程通信和显示部件等。西门子公司的PLC发展到现在已有很多系列产品,如S5、S7、C7、M7系列等,本书主要以S7-300/400系列为例讲解PLC的理论和应用。
S7系列PLC是在S5系列基础上研制出来的,它由S7-200、S7-300/400 PLC组成。1.S7-200 PLC
微型 S7-200 PLC结构紧凑、价格低廉,适用于小型的自动化控制系统。其指令处理时间短,减少了循环时间,高速计数器使其可应用于更广泛的领域,高速中断处理能分别响应各种过程事件;对性能的扩展提供了模块化的扩展能力,用于控制步进电动机的脉冲输出,同样可用于脉宽调制,为快速方便地解决*复杂问题提供高效的指令集。附加性能有:点对点接口(PPI)支持编程;操作员接口与串行设备接口;用户界面好的STEP 7Micro/DOS软件和高效的编程器简化了编程;
② CPU将输出映像区中的数据写到输出模块。
③ CPU读取输入电路的接通/断开状态并存入输入映像区
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序,执行用户程序中的指令,并实时更新内存映像区。
在①阶段,操作系统启动用户设置的监控循环时间。
在②阶段,CPU将输出映像区中的数据状态传送到输出模块,用于控制与输出点连接的继电器线圈。若上次循环工作周期中输出映像区中Q0.0状态为“0”,而这次Q0.0得电,其状态变为“1”时,控制电动机的继电器线圈通电,其常开触点闭合,电动机正转;控制电动机的继电器线圈断电,其常开触点断开,电动机停止工作。
在③阶段,PLC通过输入模块采集外部电路的接通/断开状态,并写入到输入映像区中。若外部电路开关SBl闭合时,对应的输入映像位I0.0状态为“1”,在梯形图中对应的I0.0常开触点闭合,常闭触点断开,亦然。
在④阶段,当CPU执行程序指令时,从映像区特别是输入映像区中读出程序中种执行元件,如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀、调速装置等。4.电源适配器
电源适配器一方面可为CPU板、I/O板及扩展单元提供工作电源(DC5V),另一方面可为外部输入元件提供DC24V电源。5.I/O扩展接口
I/O扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连,使PLC的配置更加灵活。6.设备通信接口
PLC配有多种通信接口,PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机、其他PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连时,可将过程信息、系统参数等输出打印;当与监视器(CRT)相连时,可将过
出来;当与其他PLC相连时,可以组成多机系统或连成网络,实现更大规模的控制;当与计算机相连时,可以组成多级控制系统,实现控制与管理相结合的综合系统。7.编程器
编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程,且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符(指令表)后,才能输入。一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器,可以联机,也可以脱机编程,具有LCD或CRT图形显示功能,可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。目前,大部分PLC可以利用微机作为编程器,这时微机应配有相应的编程软件包,若要直接与PLC通信,还要配置相应的通信电缆及通信卡。8.其他设备(F1ash)作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池,掉电时数据也不会丢失。
(3)系统RAM存储区
系统RAM存储区包括I/O映像区及各类软元件,如逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等存储器。
1)I/O映像区。由于PLC投入运行后,只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据,在输出刷新阶段将输出的状态和数据送至相应的外设。它需要一定数量的存储单元(RAM)以存放I/O的状态和数据,这些单元称做I/O映像区。一个开关量I/O占用存储单元中的一位(bit),一个模拟量I/O占用存储单元中的一个字节(16bit)。整个I