SIMATIC人机界面(HMI)从S7-300中取得数据,S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送;CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如超时、模块更换等);多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密,防止未经允许的复制和修改;S7-300 PLC设有操作方式选择开关,操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出,当钥匙拔出时,就不能改变操作方式,这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能,S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能,这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口,并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统;串行通信处理器用来连接点到点的通信系统;多点接口(MPI)集成在CPU中,用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。
S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程控制器。该系列PLC采用模块化无风扇的设计、可靠耐用,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级和充分满足需要。
随着技术和工业控制的发展,西门子在技术层面上对S7系列PLC进一步升级。近几年推出了S7-200 SMART、S7-1200、S7-1500系列PLC产品。
S7-200 SMART是西门子公司于2012年推出的专门针对我国市场的高性价比微型PLC,可作为国内广泛使用的S7-200系列PLC的替代产品。S7-200 SMART的CPU内可安装一块多种型号的信号板,配置较灵活,保留了S7-200的RS-485接口,集成了一个以太网接口,还可以用信号板扩展一个RS-485/RS-232接口。用户通过集成的以太网接口,可以用1根以太网线,实现程序的下载和监控,也能实现与其他CPU模块、触摸屏和计算机的通信和组网。S7-200 SMART的编程语言、指令系统、监控方法和S7-200兼容。与S7-200的编程软件STEP 7-Micro/WIN相比S7-200 SMART的编程软件融入了新颖的带状菜单和移动式窗口设计,先进的程序结构和强大的向导功能,使编程效率更高。S7-200 SMART软件自带Modbus RTU指令库和USS协议指令库,而S7-200需要用户安装这些库。
西门子冗余模块
浔之漫智控技术(上海)有限公司
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S7-200 SMART主要应用于小型单机项目,而S7-1200定位于中低端小型PLC产品线,可应用于中型单机项目或一般性的联网项目。S7-1200是西门子公司于2009年推出的一款紧凑型、模块化的PLC。S7-1200的硬件由紧凑模块化结构组成,其系统I/O点数、内存容量均比S7-200多出30%,充分满足市场针对小型PLC的需求,可作为S7-200和S7-300之间的替代产品。本书以S7-200 SMART为例,讲述PLC的相关知识。
1.2 PLC的组成及工作原理
1.2.1 PLC的组成
PLC的种类很多,但结构大同小异,PLC的硬件系统主要由中央处理器(CPU)、存储器、I/O(输入/输出)接口、电源、通信接口、扩展接口等单元部件组成,这些单元部件都是通过内部总线进行连接
PLC的中央处理器与一般的计算机控制系统一样,由运算器和控制器构成,是整个系统的核心,类似于人类的大脑和神经中枢。它是PLC的运算、控制中心,用来实现逻辑和算术运算,并对全机进行控制,按PLC中系统程序赋予的功能,有条不紊地指挥PLC进行工作,主要完成以下任务。
①控制从编程器、上位计算机和其它外部设备键入的用户程序数据的接收和存储。
②用扫描方式通过输入单元接收现场输入信号,并存入指定的映像寄存器或数据寄存器。
③诊断电源和PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。
④PLC进入运行状态后,执行相应工作:a.从存储器逐条读取用户指令,经过命令解释后,按指令规定的任务产生相应的控制信号去启闭相关控制电路,通俗讲就是执行用户程序,产生相应的控制信号;b.进行数据处理,分时、分渠道执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作,完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务;c.根据运算结果,更新有关标志位的状态和输出寄存器的内容,再由输入映像寄存器或数据寄存器的内容,实现输出控制、制表、打印、数据通信等。
1.2.1.2 存储器
PLC中存储器的功能与普通微机系统的存储器的结构类似,它由系统程序存储器和用户程序存储器等部分构成。
系统程序存储器
系统程序存储器是用EPROM或E2PROM来存储厂家编写的系统程序,系统程序是指控制和完成PLC各种功能的程序,相当于单片机的监控程序或微机的操作系统,在很大程度上它决定该系列PLC的性能与质量,用户无法更改或调用。系统程序有系统管理程序、用户程序编辑和指令解释程序、标准子程序和调用管理程序这三种类型。
①系统管理程序:由它决定系统的工作节拍,包括PLC运行管理(各种操作的时间分配安排)、存储空间管理(生成用户数据区)和系统自诊断管理(如电源、系统出错,程序语法、句法检验等)。
②用户程序编辑和指令解释程序:编辑程序能将用户程序变为内码形式以便于程序的修改、调试。解释程序能将编程语言变为机器语言便于CPU操作运行。
③标准子程序和调用管理程序:为了提高运行速度,在程序执行中某些信息处理(I/O处理)或特殊运算等都是通过调用标准子程序来完成的。
(2)用户程序存储器
用户程序存储器是用来存放用户的应用程序和数据,它包括用户程序存储器(程序区)和用户数据存储器(数据区)两种。
程序存储器用以存储用户程序。数据存储器用来存储输入、输出以及内部接点和线圈的状态以及特殊功能要求的数据。
用户存储器的内容可以由用户根据需要任意读/写、修改、增删。常用的用户存储器形式有高密度、低功耗的CMOS RAM(由锂电池实现断电保护,一般能保持5~10年,经常带负载运行也可保持2~5年)、EPROM和E2PROM三种。
1.2.1.3 输入/输出单元(I/O单元)
输入/输出单元又称为输入/输出模块,它是PLC与工业生产设备或工业过程连接的接口。现场的输入信号,如按钮开关、行程开关、限位开关以及各传感器输出的开关量或模拟量等,都要通过输入模块送到PLC中。由于这些信号电平各式各样,而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平,所以输入模块还需要将这些信号转换成CPU能够接受和处理的数字信号。输出模块的作用是接收CPU处理过的数字信号,并把它转换成现场的执行部件所能接收的控制信号,以驱动负载,如电磁阀、电动机、灯光显示等。