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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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西門子 S7-1500控制器提供了更高性能，位指令的處理時(shí)間至1ns，浮點(diǎn)運(yùn)算的指令處理時(shí)間至10ns(取決于CPU類型，這在次上市發(fā)布的產(chǎn)品中是不可能的)。背板總線的速度是S7-400PLC的40倍;由于代碼生成得到優(yōu)化，CPU的響應(yīng)速度與現(xiàn)有控制器的CPU相比更快。

　　每個(gè)CPU都配有一個(gè)PROFINET IO (2端口交換機(jī))標(biāo)準(zhǔn)接口。CPU 1516-3PN/DP另外還具有一個(gè)集成PROFINET基本接口，例如，可用于網(wǎng)絡(luò)隔離。

　　除集成接口外，每個(gè)西門子 S7-1500控制器還可通過(guò)通信模塊或通信處理器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣就提供了很多其它連接方法，例如，通過(guò)PROFIBUS進(jìn)行連接，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，或通過(guò)采用協(xié)議USS或Modbus RTU的串行接口進(jìn)行連接。

　　西門子S7-1500PLC集成技術(shù)

　　西門子S7-1500可以不使用任何附加模塊而在PLC中集成運(yùn)動(dòng)控制功能。通過(guò)PLCopen，該控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的塊，可用來(lái)連接模擬驅(qū)動(dòng)器和PROFIdrive驅(qū)動(dòng)器。運(yùn)動(dòng)控制功能支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸以及外部編碼器。

圖 1 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟

（ 1 ）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求

a ．被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過(guò)程。

b ．控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。

（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備

根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

（ 3 ）選擇合適的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（ 4 ）分配 I/O 點(diǎn)

分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。

（ 5 ）設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當(dāng)使用簡(jiǎn)易編程器將程序輸入 PLC 時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（ 7 ）進(jìn)行軟件測(cè)試

程序輸入 PLC 后，應(yīng)*行測(cè)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。

（ 8 ）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試，然后再連接起來(lái)總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。

（ 9 ）編制技術(shù)文件

系統(tǒng)技術(shù)文件包括說(shuō)明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。

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PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 ． PLC 型號(hào)的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。

在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國(guó)內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無(wú)所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。

（ 1 ）對(duì)輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。

要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。

6ES75225FH000AB0 DQ 16：數(shù)字量輸出模塊，可控硅  DQ 16x 230 VAC/ 1A ST (TRIAC), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225HH000AB0 DQ 16：數(shù)字量輸出模塊，繼電器  DQ 16x 230 VAC/ 2A ST (RELAY), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225EH000AB0 DQ 16：數(shù)字量輸出模塊，晶體管 DQ16 X 24...48VUC/125VDC/0.5A, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75221BF000AB0 DQ 8：數(shù)字量輸出模塊，高性能    DQ 8x 24VDC/ 2A HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225FF000AB0 DQ 8：數(shù)字量輸出模塊，可控硅   DQ 8 x 230 VAC/ 2A ST (TRIAC), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225HF000AB0 DQ 8：數(shù)字量輸出模塊，繼電器  DQ 8x 230VAC/ 5A ST (RELAY), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211BL000AB0 DI 32：數(shù)字量輸入模塊，高性能   DI 32x 24VDC HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211BL100AA0 DI 32：數(shù)字量輸入模塊，DI 32x 24VDC BA, 25mm模塊，含前連接器

6ES75211BH000AB0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，高性能  DI 16x 24VDC HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211BH100AA0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，DI 16x 24VDC BA, 25mm模塊，含前連接器

6ES75211BH500AA0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，源型，DI 16x 24VDC SRC BA, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211FH000AA0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，DI 16x 230V AC BA, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75217EH000AB0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，DI 16 X 24...125V UC HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75231BL000AA0 DI16/DQ16：數(shù)字量輸入/輸出模塊，16x 24VDC/16x 24VDC/ 0.5A BA, 25mm模塊，含前連接器

　　每個(gè)CPU都配有一個(gè)PROFINET IO (2端口交換機(jī))標(biāo)準(zhǔn)接口。CPU 1516-3PN/DP另外還具有一個(gè)集成PROFINET基本接口，例如，可用于網(wǎng)絡(luò)隔離。

　　除集成接口外，每個(gè)西門子 S7-1500控制器還可通過(guò)通信模塊或通信處理器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣就提供了很多其它連接方法，例如，通過(guò)PROFIBUS進(jìn)行連接，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接，或通過(guò)采用協(xié)議USS或Modbus RTU的串行接口進(jìn)行連接。

　　西門子S7-1500PLC集成技術(shù)

　　西門子S7-1500可以不使用任何附加模塊而在PLC中集成運(yùn)動(dòng)控制功能。通過(guò)PLCopen，該控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的塊，可用來(lái)連接模擬驅(qū)動(dòng)器和PROFIdrive驅(qū)動(dòng)器。運(yùn)動(dòng)控制功能支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸以及外部編碼器。

　　為了有效調(diào)試和快速優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器和閉環(huán)控制器，西門子 S7-1500還針對(duì)所有CPU變量提供了廣泛的跟蹤功能，既可用于實(shí)時(shí)，又可用于不定時(shí)故障檢測(cè)。

　　除驅(qū)動(dòng)器功能外，S7-1500還提供了豐富的閉環(huán)控制功能，例如，可通過(guò)便于組態(tài)的塊來(lái)自動(dòng)優(yōu)化控制參數(shù)以獲得控制質(zhì)量。

　　此外，還可利用工藝模塊來(lái)執(zhí)行高速計(jì)數(shù)、位置捕獲等功能，或針對(duì)24V直至200kHz的信號(hào)執(zhí)行測(cè)量。

　　西門子S7-1500PLC集成了功能

　　與STEP7結(jié)合使用時(shí)，每個(gè)CPU都會(huì)提供基于密碼的知識(shí)保護(hù)，可防止未經(jīng)*而讀出并更改程序塊的內(nèi)容。

　　復(fù)制保護(hù)加強(qiáng)了防護(hù)，防止未經(jīng)*而復(fù)制程序塊?？梢詫⒕唧w程序塊鏈接至存儲(chǔ)卡的序列號(hào)，以便只有在將組態(tài)的存儲(chǔ)卡插到CPU中之后，才會(huì)執(zhí)行該程序塊。

　　并且，控制器具有四個(gè)不同的訪問(wèn)級(jí)別，以便向不同用戶組分配不同的訪問(wèn)權(quán)限。

　　由于操作保護(hù)得到改進(jìn)，因此，控制器可以檢測(cè)到數(shù)據(jù)更改或未經(jīng)*的組態(tài)數(shù)據(jù)傳輸。