babjhdej石家莊西門子PLC模塊代理商

    德國西門子公司是世界上較早研制和生產PLC產品的主要廠家之一，其產品具有多種型號，以適應各種不同的應用場合，有適合于起重機械或各種氣候條件的堅固型，也有適用于狹小空間具有高處理性能的密集型，有的運行速度較快且具有優異的擴展能力。它包括從簡單的小型控制器到具有過程計算機功能的大型控制器，可以配置各種I/O模塊、編程器、過程通信和顯示部件等。西門子公司的PLC發展到現在已有很多系列產品，如S5、S7、C7、M7系列等，本書主要以S7-300/400系列為例講解PLC的理論和應用。

    S7系列PLC是在S5系列基礎上研制出來的，它由S7-200、S7-300/400 PLC組成。

    1．S7-200 PLC

    微型S7-200 PLC結構緊湊、價格低廉，適用于小型的自動化控制系統。其指令處理時間短，減少了循環時間，高速計數器使其可應用于更廣泛的領域，高速中斷處理能分別響應各種過程事件；對性能的擴展提供了模塊化的擴展能力，用于控制步進電動機的脈沖輸出，同樣可用于脈寬調制，為快速方便地解決較復雜問題提供高效的指令集。此外，附加性能有：點對點接口( PPI)支持編程；操作員接口與串行設備接口；用戶界面友好的STEP 7Micro/DOS軟件和高效的編程器簡化了編程；三級口令用于保護用戶程序；TD200和COROS操作員面板提供了簡單的人機接口功能。

    2．S7-300 PLC

    模塊化S7-300 PLC適用于快速的過程處理或對數據處理能力有特別要求的中小型自動化控制系統。它具有高速的計算能力、完整的指令集、多點接口( MPI)和通過SINEC LAN進行聯網的能力；它內置多種功能，具有綜合診斷能力，它推出的口令保護，簡便的連接系統和無限的插入模塊組態，使系統組態處理更加方便；由于其快速的指令處理速度，大大縮短了系統循環時間；同時高性能模塊和多種CPU為各種各樣的需求提供了合適的解決方案；模塊擴展能力較多可增加到3個擴展基架(ER)，較高的安裝密度，背板總線安裝在每個模塊中，預先接線系統（TOP接線），減少了所需空間和費用，同時為連接SIMATIC系列各種部件提供了接口，它具有對用戶友好的Windows STEP 7 Mini編程軟件和功能強大的編程器。

    3．S7-400 PLC

    較具通信能力的S7-400 PLC適于大、中型自動控制系統，它指令執行時間較短；在惡劣、不穩定的工業環境下，堅固、全部密封的模板依然可正常工作；無風扇操作降低了安裝的費用；在操作運行過程中模板可插拔；分布式的內部總線允許在CPU與*I/O間進行非常快的通信(P總線與I]O模板間進行數據交換，C總線可將大量數據傳送到功能模塊和通信模塊)；一些CPU裝備了內置的SINEC L2 DP接口，**了對分布式I/O進行快速數據交換，其強大的通信模塊允許點對點通信，以及用SINEC L2和SINEC Hl總線系統進行通信。

 1．控制要求

    兩種液體的混合裝置簡圖如圖11-26所示。

    (1)初始狀態容器是空的，電磁閥F1、F2和F3，攪拌電機M，液面傳感器L1、L2和L3，加熱器H和溫度傳感器T均為OFF。

兩種液體的混合裝置簡圖

    圖11-26    兩種液體的混合裝置簡圖

    (2)物料自動混合控制  按下啟動按鈕，開始下列操作。

    1)電磁閥F1開啟，開始注入物料A，**度L2（此時L2、L3均為ON）時，關閉閥F1，同時開啟電磁閥F2，注入物料B，當液面上升至L1時，關閉閥F2。

    2)停止注入物料B后，起動攪拌電機M，使A、B兩種物料混合10s。

    3) 10s后停止攪拌，開啟電磁閥F3，放出混合物料，當液面高度降至L3后，再經5s后關閉閥F3。

    (3)停止操作按下停止按鈕，在當前過程完成以后（物料全部排出），再停止操作，回到初始狀態。

    2．方案選擇及地址分配

    (1)方案選擇  由于系統的輸入/輸出點較少(71/90)，且控制任務比較簡單只涉及到延時控制，所以選用S7-200的CPU224( 141/100)完成控制，既可采用基本指令也可采用步進指令，但由于步進指令程序較長，本文只給出采用基本指令編寫的控制程序。

    (2)編程元件的地址分配輸入/輸出地址分配及接線如圖11-27所示。

兩種液體的混合控制PLC I/O接線圖

    圖11-27    兩種液體的混合控制PLC I/O接線圖

    物料自動混合裝置中電磁閥的動作，既受手動控制，又受液面傳感器輸入信號的控制，如果物料混合需要加熱，按動按鈕SB2，啟動加熱器H開始加熱。當溫度達到規定要求時，溫度傳感器T動作（D4指示），加熱器H停止加熱。液面位置由D1、D2和D3指示。

    3．程序設計

    采用基本邏輯指令設計的物料自動混合控制的梯形圖如圖11-28所示。

    數控系統內部處理的信息大致可分為兩大類：一是控制坐標軸運動的連續數字信息，這種信息主要由CNC系統本身去完成；另一類是控制刀具更換、主軸起停、換向變速、零件裝卸、切削液的開停和控制面板、機床面板的輸入輸出處理等離散信息，這些信息一般用PLC來實現。PLC在CNC系統中是介于CNC裝置與機床之間的中間環節。它根據輸入的離散信息，在內部進行邏輯運算并完成輸出功能。

    1．數控機床中PLC的分類

    通常的PLC是一個獨立的控制裝置，由CPU、存儲器、電源、I/O接口等構成獨立的控制系統。從數控機床應用的角度分，可編程序控制器可分為兩類：一類是CNC的生產廠家將數控裝置( CNC)和PLC綜合起來而設計的內裝型PLC。內裝型PLC從屬于CNC裝置，PLC與CNC裝置之間的信號傳送在CNC裝置內部即可實現。PLC與數控機床之間則通過CNC輸入/輸出接口電路實現信號傳送，如圖6-1所示。另一類是專業的PLC生產廠家的產品，稱為獨立型PLC。獨立型PLC獨立于CNC裝置，具有完備的硬件結構和軟件功能，能夠獨立完成規定的控制任務，性能價格比不如內裝型PLC。采用獨立型PLC的數控系統框圖如圖6-2所示。很多數控系統采用獨立的PLC作為邏輯控制器。西門子3系統就是采用獨立的PLC，FANUC系統就是采用內裝型PLC，與數控裝置共用一個CPU，也稱內嵌式PLC。

內裝型PLC的CNC系統框圖

    圖6-1    內裝型PLC的CNC系統框圖

    2．CNC、PLC、機床之間的信號

    在數控機床上用PLC代替傳統的機床強電順序控制的繼電器邏輯控制，利用邏輯運算實現各種開關量控制。PLC在數控裝置和機床之間進行信號的傳送和處理，即可以把數控裝簧對機床的控制信號，通過PLC去控制機床動作：也可把機床的狀態信號送還給數控裝置，便于數控裝置進行機床自動控制。

獨立型PLC的CNC系統框圖

    圖6-2    獨立型PLC的CNC系統框圖

    (1) CNC側與MT側的概念

    在討論數控機床的PLC時，常以PLC為界把數控機床分為CNC側和MT側兩大部分。CNC側包括CNC系統的硬件、軟件以及CNC系統的外部設備。MT側則包括機床的機械部分、液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助裝置，以及機床操作面板、繼電器電路、機床強電電路等。MT側順序控制的較終對象的數量隨數控機床的類型、結構、輔助裝置等的不同而有很大的差別。機床結構越復雜，輔助裝置越多，受控對象數量就越多。相比而言，柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)的受控對象數量多，而數控車床、數控銑床的受控對象數量較少。

    (2) PLC、CNC、機床間的信息交換

    對于不同數控系統，所交換的信息內容、數量各有區別，但基本思路和作用是一樣的。對于不帶PLC的數控系統產品，其信息交換主要以開關量為主，并通過CNC與PLC之間的硬件I/O連接來實現。對于內裝PLC的數控系統產品，不僅可通過開關量交換信息，而且可以通過內部寄存器、內部標志位等交換信息，而且在CNC與PLC之間*硬件I/O連接，數據處理能力強，可靠性高。

    數控系統中PLC的信息交換，是以PLC為中心，在CNC、PLC和機床之間的信息傳遞。PLC與CNC之間交換的信息分兩個方向進行，其中由CNC發給PLC的信息主要包括各種功能代碼M、S、T的信息、手動/自動方式信息、各種使能信息等。而由PLC發給CNC的信息主要包括M、S、T功能的應答信息和各坐標軸對應的機床參考點信息等。

    同樣，PLC與機床之間交換的信息也分為兩部分。例如機床的起動/停止，主軸正轉/反轉/停止、機械變速選擇、切削液的開/關、倍率選擇、各坐標軸點動和刀架、卡盤的夾緊/松開等信號，以及上述各部件的限位開關等保護裝置、主軸伺服狀態監視信號和伺服系統運行準備等信號。

    FANUC系統是內裝型PLC。由于PLC在數控系統中的特殊作用，FANUC系統將PLC稱為PMC，其編程方法詳見本章*二節。西門子數控系統大多數采用獨立型PLC，PLC用西門子S7系列，編程用STEP軟件，其編程方法可參照其他文章，這里不再贅述。掌握PLC的編程方法是利用PLC進行故障診斷和維修的前提條件。

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