上海西门子S120供应商

PLC的定义

针对上述条件，1969年美国数字设备公司（DEC）首先研制成功台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，实现了生产的自动化控制。此后，1971年日本开始生产可编程控制器，1973年西欧国家也开始生产可编程控制器，我国从1974年开始研制。这一时期的可编程控制器主要用于替换继电器控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器。

国际电工委员会对PLC的定义为：“可编程控制器是一种数字运算操作电子装置，专为在工业环境应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”

2.PLC的分类

PLC 的分类可以按输入/输出（I/O）点数、结构形式和生产厂家来分类。按 I/O 点数可分为小型机、中型机和大型机，由于点数划分没有严格的界限，但通常在256点以下的称为小型机，如 S7-1200系列 PLC。本书以 S7-1200系列 PLC 为主进行介绍，叙述中常以S7-1200表示该系列PLC。

按结构形式分为整体式和模块式。整体式是将电源、CPU、存储器、I/O 单元等各个功能部件集成在一个机壳内，构成一个整体，组成 PLC 的基本单元（主机）或扩展单元。基本单元上设有扩展接口，通过扩展电缆与扩展单元相连，如 S7-1200、S7-200 Smart 以及S7-200系列PLC都属于整体式。模块式PLC的电源模块、CPU模块、I/O模块等在结构上是独立的，可根据具体生产要求，选择合适的模块，安装在固定的机架或导轨上，构成一个完整的PLC应用系统，如S7-300、S7-400以及S7-1500系列PLC都属于模块式。

按生产厂家分，国外有德国的西门子（SIEMENS）、瑞士的 ABB、美国的 GE、法国的施耐德（SCHNEIDER）以及日本的欧姆龙（OMRON）、三菱等。国内的 PLC 厂家有信捷、汇川、和利时等。

3.PLC基本模块的硬件组成

可编程控制器的种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。其基本模块由 CPU（中央处理器）、存储器单元以及输入单元/输出单元三部分组成，如图1-3所示。

图1-3 可编程控制器的组成

（1）CPU的功能是完成PLC内所有的控制和监视操作，中央处理器一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储器、I/O接口电路连接。

（2）存储单元包含一种只读类型的存储器，如 EPROM和EEPROM，以及另一种是可读/写的随机存储器RAM。

（3）输入/输出单元指控制输入点与输出点的信号，一般输入/输出点越多，价格越贵。

4.PLC的应用领域

随着 PLC 的性能价格比的不断提高，过去许多采用专用计算机或继电器控制的场合，都可使用PLC来代替，其应用范围不断扩大，PLC的应用领域主要有以下几个方面。

S7-1200 PLC 控制器是西门子系列 PLC 的新产品，因其设计紧凑、组态灵活、扩展方便、功能强大，以其极高的性价比在国内外得到了广泛的应用。

S7-1200 PLC目前有四种CPU型号，分别为CPU 1211C、CPU 1212C、CPU 1214C、CPU 1215C。四种型号的CPU模块均内置两路板载模拟量输入通道和两路脉冲发生器，其中CPU 1215C具有两路板载模拟量输出通道。不同型号的CPU模块分别内置6～14个板载输入点和4～10个板载输出点，以及多6个高速计数器，并可附加各种信号模块（SM）和信号板（SB）以扩展CPU模块的I/O控制能力。

对于继电器输出的 CPU，无法输出脉冲信号，此类 CPU 在需要脉冲列输出功能的场合时，必须安装具有数字输出的信号板。CPU 1211C 模块没有扩展信号模块的能力，CPU 1212C模块多可连接两个信号模块，CPU 1214C模块多可连接8个信号模块。任何一种 CPU 模块前面都可以增加一块信号板，以扩展 CPU 本体的 I/O 数量。每一种 CPU模块多可以扩展3个通信模块，其中RS-485和RS-232通信模块可进行点到点的串行通信连接，通信的组态和编程可采用扩展指令或库功能、USS驱动协议、Modbus RTU主站和从站协议。各型号的具体功能及参数详见S7-1200工作手册。

1.1.3 PLC电气控制系统项目设计流程

在不同的生产过程当中，控制系统的项目设计方法是大同小异的，主要步骤如下：

（1）了解控制系统的功能原理工艺条件及控制要求；

（2）对PLC电气控制系统进行方案设计；

（3）对控制系统进行安装及调试；

（4）对项目文件归档及文档处理。

在满足工艺条件要求的前提下，项目的电气控制系统方案设计应满足软、硬件需求。

硬件选型要求：输入和输出的数目及类型、模块的数目及类型、CPU 容量和型号、人机接口（HMI）系统以及通信结构。其选型依据是在满足控制要求的前提下，选型时应选择佳的性价比，同时为系统的扩展留出余量。

软件要求：程序结构、自动化过程的数据管理、组态数据和参数分配数据、通信数据以及程序。编写 PLC 程序时，可采用对系统任务分块的方法，分块的目的就是把一个复杂的工程分解成多个比较简单的小任务，这样就把一个复杂的、大的问题转化为多个简单的、小的问题，便于编制程序。为能够使编程思路更加清晰合理，在编写程序前应先绘制程序结构流程图，完成PLC编程后进行软件调试。

在设计任务完成后，要编制工程项目的技术文件。技术文件是用户将来使用、操作和维护的依据，也是这个控制系统档案保存的重要材料，包括总体说明、电气原理图、电器布置图、硬件组态参数、符号表、软件程序清单及使用说明书等。

S7-1200系列PLC能够方便地安装在标准的35 mm DIN导轨上，S7-1200系列PLC被设计成通过自然对流冷却。为保证适当冷却，在设备上方和下方必须留出至少25 mm 的空隙。此外，模块前端与机柜内壁间至少应留出25 mm 的深度。可采用水平和纵向安装，但纵向安装时允许的大环境温度要减小10 ℃。

1）开关量逻辑控制

开关量逻辑控制是 PLC 基本、广泛的应用。PLC 具有“与”“或”“非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制，实现单机或自动化生产线控制。

2）运动控制

运动控制主要指对工作对象的位置、速度及加速度的控制。通过配用 PLC 生产厂家提供的单轴或多轴位置控制模块、高速计数模块等来控制步进和伺服电动机，从而使运动部件能以适当的速度或加速度实现平滑的直线或圆周运动。

上海西门子S120供应商

浔之漫智控技术（上海）有限公司

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3）过程控制

过程控制通过配用 A/D、D/A 转换模块及智能 PID 模块实现 PLC 对生产过程中的温度、压力、流量、速度等连续变化的模拟量进行闭环 PID 调节控制，使这些物理参数保持在设定值上。模拟量一般是指连续变化的量，如电流、电压、温度、压力等物理量。

4）数据处理

现代的 PLC 具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。

5）通信联网

PLC的通信包括PLC之间的通信、PLC主机与远程I/O之间的通信、PLC和其他智能设备的通信。PLC与其他智能控制设备一起，可以实现工厂自动化通信网络系统。

5.西门子S7-1200系列PLC

西门子公司生产的 PLC 有 S7-400、S7-1500、S7-300、S7-1200、S7-200、S7-200 Smart以及逻辑模块LOGO等。其中S7-1200系列、S7-200系列以及Smart系列PLC同属小型自动化系统应用领域。S7-1200系列PLC吸纳了S7-300系列PLC和S7-200系列CPU的一些特点，将逻辑控制、人机接口（Human Machine Interface,HMI）和网络控制功能集成于一体，具有模块化、结构紧凑、功能全面、组态灵活和集成工业以太网通信接口等特点，以满足小型独立的离散自动化系统对结构紧凑、能处理复杂自动化任务的需求，与此同时可将其作为一个组件集成在一个综合自动化控制系统中。