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可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù),檢查電源。     人/機(jī)接口裝置是用來實(shí)現(xiàn)操作人員與PLC控制系統(tǒng)的對話，簡單，普遍的人/機(jī)接口裝置由安裝在控制臺上的按鈕，轉(zhuǎn)換開關(guān)，撥碼開關(guān)，指示燈，LED顯示器，聲光報(bào)警器等器件構(gòu)成，對于PLC系統(tǒng)，還可采用半智能型CRT人/機(jī)接口裝置和智能型終端人/機(jī)接口裝置。     所有從業(yè)人員均來自相關(guān)的大專院校和科研院所，具有多年的經(jīng)驗(yàn)，多人接受過相關(guān)產(chǎn)品及培訓(xùn)，公司下設(shè)新研發(fā)部，工程部，非標(biāo)自動化設(shè)備開發(fā)部等部門，還有一支化的電氣自動化施工隊(duì)，公司以SIEMENS，A-B。     半智能型CRT人/機(jī)接口裝置可*安裝在控制臺上，通過通信接口接收來自PLC的信息并在CRT上顯示出來,而智能型終端人/機(jī)接口裝置有自己的微處理器和存儲器，能夠與操作人員快速交換信息，并通過通信接口與PLC相連。

5，智能接口模塊智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU，系統(tǒng)程序，存儲器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口，它作為PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。     當(dāng)PLC提供的用戶存儲器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲器擴(kuò)展功能，3，輸入/輸出單元輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件，PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)。     所以I/O接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力，另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)，PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動能力的I/O接口。

3　CPU的構(gòu)成 　　CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)

3　CPU的構(gòu)成

CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)

，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和

編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號

，去指揮有關(guān)的控制電路。 　　CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口

及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC*的組成單元。 　　在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，

由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄

存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 4　I/O模塊 　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀

態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），

開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 　　常用的I/O分類如下： 　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有

12bit,14bit,16bit等。 　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 　　按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。

西門子輸入模塊6GK7 343-1EX21-0XE0

5　電源模塊 　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流

5　電源模塊

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流

電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。 6 底板或機(jī)架 　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)

現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 7 PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 　　7.1 編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)*的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及

PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程

軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 　　7.2　人機(jī)界面：簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由

計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 8　PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 　　依靠*的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越

顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點(diǎn)說法。 　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整

體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現(xiàn)在主要采用通過多點(diǎn)

西門子PLC的選型方法在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)

。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相

關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控

制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求

，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、

部設(shè)備特性等，后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 一、輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展 余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 二、存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，

因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之

后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上

模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 三、控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 (一)運(yùn)算功 簡單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功

能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具

有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)

通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功

能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要

譯碼和編碼等運(yùn)算。

(二)控制功能 控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此

(二)控制功能

控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此

，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高

PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。 (三)通信功能 大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。

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有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用，I/O接口的主要類型有:數(shù)字量(開關(guān)量)輸入，數(shù)字量(開關(guān)量)輸出，模擬量輸入，模擬量輸出等，常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型:直流輸入接口和交流輸入接口和交/直流輸入接口。     與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動，許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電，8，其它外部設(shè)備除了以上所述的部件和設(shè)備外。     存儲器，I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤，當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序。     PLC內(nèi)部的半導(dǎo)體存儲器稱為內(nèi)存儲器，有時(shí)可用外部的磁帶，磁盤和用半導(dǎo)體存儲器作成的存儲盒等來存儲PLC的用戶程序，這些存儲器件稱為外存儲器，外存儲器一般是通過編程器或其它智能模塊提供的接口，實(shí)現(xiàn)與內(nèi)存儲器之間相互傳送用戶程序。

 西門子以太網(wǎng)通訊模塊6GK7 343-1EX21-0XE0

西門子PLC控制性能優(yōu)異，在各行業(yè)機(jī)電控制中得到了十分廣泛的應(yīng)用。本書結(jié)合一系列實(shí)例，詳細(xì)介紹了基于西門子PLC的機(jī)械電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與步驟，包括：控制系統(tǒng)的需求分析，選擇PLC機(jī)型，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)等。全書共5章，第1章是概論，介紹西門子PLC的發(fā)展歷程及應(yīng)用情況；第2章與第4章分別介紹西門子S7-200系列與S7-300/400系列PLC的基礎(chǔ)知識；第3章與第5章分別是西門子S7-200系列PLC與西門子S7-300/400系列PLC機(jī)電控制實(shí)例詳解。     在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面:1)接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，2)診斷電源，PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等，3)通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)。     能適應(yīng)各種大小規(guī)模的工業(yè)自動化控制場合，被廣泛應(yīng)用在電力，冶金，化工，造紙，環(huán)保污水處理等行業(yè)中，PLC控制柜可完成設(shè)備自動化和過程自動化控制，

而對于從站，我們只需要把Modbus的標(biāo)準(zhǔn)地址和從站的地址對應(yīng)關(guān)系建立好就可以了，S7-200的從站與Modbus標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)關(guān)系如從站右側(cè)表格所示。

表中左側(cè)是Modbus標(biāo)準(zhǔn)地址碼，其中1-128對應(yīng)于S7-200的Q0.0-Q15.7，10001-10128對應(yīng)于S7-200的I0.0-I15.7，30001-30032對應(yīng)于AIW0-AIW62，40001-4xxx對應(yīng)的是S7-200的保持寄存器（V區(qū)），它的范圍是T-T+2*(xxxx-1)，T表示的是V區(qū)的起始地址，這一點(diǎn)由Modbus從站的指令所決定的。

Modbus的主站指令叫做MBUS_MSG，通過這條指令可以將Modbus的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文發(fā)給從站，例如在上圖例子當(dāng)中從站的*個(gè)字節(jié)是03，表示的是從站的地址，F(xiàn)C功能碼為03，表示的是讀取單個(gè)/多個(gè)保存寄存器，Modbus標(biāo)準(zhǔn)地址是40001，長度是10。隨著功能碼的不同，報(bào)文的格式會發(fā)生相應(yīng)的變化，具體的報(bào)文格式需要去參閱Modbus的通訊手冊。

從站的指令時(shí)MBUS _SLAVE，在接到主站發(fā)給它的報(bào)文后會根據(jù)報(bào)文的需求返回報(bào)文，比如在上圖例子中返回的格式是*個(gè)字節(jié)為從站的地址，第二個(gè)為功能碼，第三個(gè)是數(shù)據(jù)返回給主站，這樣就完成了一次Modbus通訊的請求與應(yīng)答的過程。

（2）Modbus庫文件的安裝和調(diào)用

如果想要應(yīng)用Modbus指令庫，那么首先需要到因特網(wǎng)上或者向西門子的客服人員申請名稱為'Toolbox_V32-STEP 7-Micro WIN' 的指令庫，將它解壓并且安裝到Micro WIN當(dāng)中就可以使用了，安裝后會在Micro WIN的庫文件當(dāng)中出現(xiàn)上圖標(biāo)記的三個(gè)庫，其中Port0和Port1都可以做Modbus Master，而Slave只有Port0口可以做。

 西門子以太網(wǎng)通訊模塊6GK7 343-1EX21-0XE0

（3）Modbus庫文件的使用

使用方法很簡單，打開Modbus主站指令庫會有相應(yīng)的指令塊出現(xiàn)，直接把指令塊拖拽到程序當(dāng)中進(jìn)行調(diào)用就可以了。

在調(diào)用Modbus庫指令的時(shí)候，需要注意一定記得為Modbus庫文件分配庫存儲區(qū)。具體的方法是右鍵單擊庫，然后選擇庫存儲區(qū)，在彈出來的對話框當(dāng)中可以選擇建議地址，自動分配一個(gè)程序里面不會用到的地址區(qū)間，也可以人為地手動填寫起始地址，這個(gè)區(qū)間在程序當(dāng)中不可以和其他的數(shù)據(jù)區(qū)相沖突，否則Modbus功能將不正常。

編寫、編譯并下載程序 編寫好的程序如下圖：

西門子以太網(wǎng)通訊模塊6GK7 343-1EX30-0XE0

編寫、編譯并下載程序

編寫、編譯并下載程序 可在PLC變量表里面為變量命名

西門子以太網(wǎng)通訊模塊6GK7 343-1EX30-0XE0

變量命名

編寫、編譯并下載程序 編譯并下載程序

編譯并下載程序

在下面的示例中數(shù)據(jù)被從三個(gè)不同的優(yōu)化的數(shù)據(jù)塊中讀出或?qū)懭?。三個(gè)數(shù)據(jù)塊"Silo_Water", "Silo_Sugar" 和"Silo_Milk"都包含相同的變量聲明：

• DB 變量1："MyBool" Bool類型
• DB 變量2："MyInt"  Int類型
• DB 變量3："MyWord"  Word類型

創(chuàng)建的PLC數(shù)據(jù)類型"SiloUDT"用于尋址包含不同數(shù)據(jù)類型的DB變量。 "AccessGroupSiloRead"功能塊用于讀出返回值，是由PLC 數(shù)據(jù)類型 "SiloUDT"定義的?；诖丝梢栽谝粋€(gè)FB中間接訪問，例如如圖.03所示的指令：

• "Silo_Handling_OnlyReading"("AccessGroupSiloRead"(Index:= #Silo_Index));