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PLC与监视器相连时,可将过程映像显示出来;当PLC与其他PLC相连时,可组成多机系统或连成网络,实现更大规模的控制;当PLC与计算机相连时,可组成多级控制系统,实现控制与管理相结合的综合系统。7.编程装置
系统应用程序是通过编程装置送入的,对程序的修改也是通过编程装置实现的。编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序,也可在线监控PLC内部状态和参数,与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。
基于个人计算机的程序开发系统功能强大。它既可以编制、修改PLC的梯形图程序,也可以监视系统运行、打印文件、系统仿真等。它配上相应的软件还可以实现数据采集和分析等许多功能。
1.3.2 PLC的工作原理
下面以控制电动机正反转为例来说明PLC的工作原理,了解CPU是如何执行程序的。
输入I0.0、I0.1和I0.2分别采集电动机停止、正转和反转的输入信号,输出Q0.0和Q0.1控制电动机的正转和反转。
系统上电或由STOP模式切换到RUN模式时,CPU要执行一次复位操作,包含以下两个操作步骤。
(1)清除没有保持功能的位存储器状态、定时器和计数器状态,清除中断堆栈和块堆栈的内容等。
(2)执行系统启动组织块OB100。如果用户想使系统在上电后做一些初始化操作,可以在OB100中编写程序,否则用户完全可以忽略这个组织块。需要注意的是,OB100只在复位后被执行一次。
整个PLC的工作过程是以循环扫描的方式进行的,重复执行一个循环工作周期。以下4个步骤就是PLC程序执行的一个循环工作周期。
①操作系统启动循环时间监控。
②CPU将输出映像区中的数据写到输出模块。
③CPU读取输入电路的接通/断开状态并存入输入映像区。
④CPU处理用户程序,执行用户程序中的指令,并实时更新内存映像区。
在第一阶段,操作系统启动用户设置的监控循环时间。
在第二阶段,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。例如,上次循环工作周期中输出映像区的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;反之,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。
在第三阶段,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。例如,外部电路开关SB闭合,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。
在第四阶段,在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所用元件的“0”“1”状态,并执行指令,将运算结果实时写入到对应的映像区中。需要注意的是,在程序执行阶段,即使外部输入信号的状态发生了变化,输入映像区对应的元件位也不会随之立即改变,只能等到这个循环扫描周期结束,下个循环扫描周期开始时才能被更新。
在S7-300中,系统不断地调用组织块OB1(相当于C语言中的主函数),在主函数中调用其他子程序,包括用户自己编制的子程序(逻辑块FC或FB)和系统自带的子程序(系统逻辑块SFC或SFB)。
在实际工程应用中,中断是不可缺少的工作方式,循环工作过程可以被某些事件中断。S7-300和S7-400的CPU为用户提供了多种中断方式,以下几种较为常用。
(1)中断源通过外部电路的输入进入系统,中断服务程序需事先存入组织块OB40。
编程装置可以是专用编程器,也可以是配有专用编程软件包的通用计算机系统。专用编程器由PLC厂家生产,**该厂家生产的某些PLC产品使用,它由键盘、显示器和外存储器接插口等部件组成。专用编程器有简易编程器和智能编程器两类
简易编程器只能联机编程,而且不能直接输入和编辑梯形图程序,需将梯形图程序转化为指令表程序才能输入。简易编程器体积小、价格便宜,它可以直接插在PLC的编程插座上,或者用专用电缆与PLC相连,以方便编程和调试。
智能编程器又称图形编程器,本质上它是一台专用便携式计算机,如三菱公司的GP-80FX-E智能编程器。它既可联机编程,又可脱机编程。它可直接输入和编辑梯形图程序,使用更加直观、方便,但价格较高,操作也比较复杂。
专用编程器只能对指定厂家的几种PLC进行编程,使用范围有限,价格较高。同时,由于PLC产品不断更新换代,所以专用编程器的生命周期也十分短暂。因此,现在的趋势是使用以个人计算机为基础的编程装置,用户只要购买PLC厂家提供的编程软件和相应的硬件接口装置即可。这样,用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。
这些基于 PC 的控制器将基于 PC 的软控制器的功能与可视化、PC 应用程序和集中式 I/O(输入/输出)组合到一个紧凑型装置中。SIMATIC ET 200SP 开放式控制器是一种工业 PC,其具有 ET 200SP I/O 系统的设计形式,并预装有 S7-1500 软控制器。
机架式 PC 能够提供灵活、高可用性的工业 PC 系统,用于需要 19" 规格、功能强体积小的应用。
针对不同要求,这些设备可分为以下 5 个等级:
SIMATIC IPC347 – 高性价比
SIMATIC IPC547 –*新技术和*高性能,价格颇具吸引力
SIMATIC IPC647– 结构极为紧凑,具有极强的工业功能
SIMATIC IPC847 – 结构极为紧凑,具有极强的工业功能
SIMATIC IPC1047 – 极高的性能与可扩展性
IPC 系列 547、647 和 847 的共享工业功能
使用 Intel Core 处理器,可针对工业环境中的复杂自动化任务和计算量很大的 PC 任务实现*高系统性能
设计 24 小时运行
具有监视和诊断功能(如针对温度、风扇、加密狗)
采用前部 LED 概念,实现有效的自诊断,例如,监视 RAID1 组态器中的硬盘、风扇或以太网状态显示器
RAID1 配置(镜像磁盘),可以选用“热插拔”可移动硬盘托架
硬盘*大容量高达 2 TB,可用于存储大批量数据
SSD (固态硬盘驱动)SATA,还可选作为 RAID1 组态
SSD(电子式硬盘)M.2 NVMe
冗余交流电源,可选
尺寸小型紧凑,可以安装在深度仅 500mm 的控制箱中
由于使用了过压通风设计将风扇安装在前部以及防尘滤网,实现了防尘保护
可锁定的前门
由于使用现成的伸缩式导管进行安装,实现了维护友好型设备设计
实现了维护友好型设计,如可从前面更换风扇/过滤网,无需使用工具,打开机箱只需松开一个螺丝。
标准实现为工业工作站或服务器
预安装、激活了操作系统,可以实现快速调试
通过恢复 DVD 或 U 盘,快速恢复 HDD 的交付状态
组件具有高灵活性和可可扩展性
带 PCI 和 PCI Experess 扩展槽
独立的工业化产品设计
SIMATIC IPC347G – 高性能,价格*优
Intel Pentium 和 Intel Core i 系列处理器,第 6 代
可锁定的前盖