西門子通訊模塊6ES7540-1AB00-0AA0

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PLC和工控機(jī)的硬件技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展

PLC和工控機(jī)終用戶為冶金、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)，其主要的用途為：

1、順序控制

順序控制是應(yīng)用領(lǐng)域，它包括單機(jī)控制、多機(jī)群控制、自動(dòng)生產(chǎn)線控制，如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配機(jī)械、包裝生產(chǎn)、電鍍流水線和電梯控制等。

2、運(yùn)動(dòng)控制

應(yīng)用在電力拖動(dòng)系統(tǒng)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制。

3、過程控制

采用模擬量模塊能控制物理參數(shù)，例如溫度、壓力、速度和流量等，并提供PID等閉環(huán)控制的功能。

4、數(shù)據(jù)處理

可以支持?jǐn)?shù)控機(jī)床的控制和管理、多軸控制等。

由于自動(dòng)化系統(tǒng)的要求日益提高，傳統(tǒng)的提供I/O點(diǎn)服務(wù)的PLC和工控機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿足復(fù)雜的工藝要求。因此，PLC和工控機(jī)在硬件系統(tǒng)上有了根本的變化。

PLC系統(tǒng)在模塊上的技術(shù)發(fā)展有：

1、處理器模塊

配備大容量?jī)?nèi)存，為滿足實(shí)時(shí)控制的要求而優(yōu)化設(shè)計(jì)，除了一般的I/O掃描和控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換外，支持大型的集成控制、通訊、并行運(yùn)算、處理器獨(dú)立后臺(tái)程序和處理器輸入中斷等功能。如A-B公司的ControlLogix處理器模塊在它的內(nèi)核中設(shè)計(jì)有通信功能，借助于它的無(wú)源數(shù)據(jù)總線，系統(tǒng)的瓶頸得以消除。這種靈活的結(jié)構(gòu)允許多個(gè)處理器、網(wǎng)絡(luò)以及I/O在一個(gè)機(jī)架中搭配使用而沒有限制。

2、信息協(xié)處理器模塊

讀取主處理器的數(shù)據(jù)表和狀態(tài)文件，或通過高級(jí)語(yǔ)言程序?qū)?shù)據(jù)寫入主處理器，程序可以在實(shí)時(shí)多任務(wù)環(huán)境下以及獨(dú)立于PLC處理器的方法，單獨(dú)在協(xié)處理器中運(yùn)行。

3、高級(jí)語(yǔ)言協(xié)處理器

通過C和Basic的接口來進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算和算法實(shí)現(xiàn)。

4、網(wǎng)絡(luò)適配模塊

在現(xiàn)場(chǎng)總線與處理器之間提供通訊接口，以便PLC處理器和I/O模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)交換。

5、具有特殊功能的I/O模塊

如A-B公司在其產(chǎn)品中提供了智能變送器模塊、溫度控制模塊、稱重模塊、開環(huán)速度控制模塊、塑料制造模塊、力矩控制模塊、編碼模塊、可組態(tài)流量計(jì)模塊、電流同步模塊等。這些模塊的設(shè)計(jì)考慮了特殊行業(yè)的需要，使得復(fù)雜的控制功能以模塊化的方式得以解決，提高了可靠性水平。

同樣，工控機(jī)也從I/O板卡的基礎(chǔ)上飛速向前發(fā)展，大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)本身的革命性發(fā)展給工控機(jī)提供了舞臺(tái)。工控機(jī)系列產(chǎn)品除了全系列的I/O板卡外，還發(fā)展了一體化工作站、帶電子盤的工控機(jī)、遠(yuǎn)程RTU、適用于儀表行業(yè)的微型工控機(jī)、適用于視頻和多媒體行業(yè)的工控機(jī)、適用于通訊行業(yè)的帶監(jiān)控液晶屏的工控機(jī)、與PLC合一的特殊工控機(jī)以及防爆型工控機(jī)。

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用環(huán)境要求PLC和工控機(jī)具有很高的可靠性，而可靠性是靠電磁兼容特性（EMC）和容錯(cuò)技術(shù)來保證的。PLC和工控機(jī)要經(jīng)過嚴(yán)格的電磁兼容檢測(cè)，如輻射敏感度檢測(cè)、諧波/電壓波動(dòng)/電壓驟降檢測(cè)、靜電/快速脈沖/雷擊檢測(cè)、電磁干擾檢測(cè)等。EMC保證了設(shè)備在本質(zhì)上的抗干擾特性。但是，要保證控制設(shè)備不出故障是不可能的。因此，采用容錯(cuò)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)要求不能停機(jī)、不能失控的高可靠系統(tǒng)是十分重要的。目前重要的容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)有Watchdog和雙機(jī)熱備（包括主機(jī)、模塊和通訊介質(zhì)的熱備）。熱備系統(tǒng)的工作對(duì)用戶來說是透明的：即當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，所有對(duì)故障點(diǎn)的切除和數(shù)據(jù)的備份都是在短的控制周期內(nèi)自動(dòng)完成的。此項(xiàng)技術(shù)的完成包括了設(shè)備硬件和軟件二個(gè)方面。圖2給出了PLC雙機(jī)冗余系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

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西門子PLC進(jìn)行安裝的時(shí)候，要注意其輸出有多種不同的類型，有繼電器類型的輸出，還有晶體管類型的輸出，還有能夠直接帶輕負(fù)載的輸出，不同的輸出方式其適用的范圍是不同的，比如晶體管型的輸出，一般適合在一些高速輸出的情況下選用，而直接帶輕負(fù)載型的輸出，一般在LED指示燈情況下使用。在PLC進(jìn)行輸入和斷開的時(shí)候。