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。
基于个人计算机的程序开发系统能强大。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能。
1.3.2 PLC的工作原理
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。
在阶段,操作系统启动用户设置的监控循环时间。
西门子触摸屏中国一级供货商
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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。
(2)系统提供了某些组织块为中断工作方式服务,有OB10(日期时间中断组织块)和OB20(延时中断组织块)。CPU从条指令开始,逐条地执行用户程序,并且循环重复执行。执行指令时,从元件映像区中将有关编程元件的0/1状态读出来,并根据指令的要求执行相应的逻辑运算,实时更新映像区,后的运算结果输出到生产过程的执行机构中。
德国西门子公司是世界上较早研制和生产PLC产品的主要厂家之一,其产品具有多种型号,以适应各种不同的应用场合,有适用于起重机械或各种气候条件的坚固型,也有适用于狭小空间具有高处理性能的密集型,有的运行速度极快且具有优异的扩展能力。它包括从简单的小型控制器到具有过程计算机能的大型控制器,可以配置各种输入/输出模块、编程器、过程通信和显示部件等。西门子公司的PLC发展到现在,已经有很多系列产品,如S5、S7、C7、M7系列等,本书主要以S7-300、S7-400系列为例讲解PLC的理论和应用。
S7系列PLC是在S5系列的基础上研制出来的,它由S7-200、S7-300、S7-400组成。知识准备1.S7-200PLC
微型S7-200PLC的结构紧凑、价格低廉,适用于小型的自动化控制系统。其指令处理时间短,减少了循环时间,高速计数器使其可应用于更广泛的领域,高速中断处理能分别响应各种过程事件。它对性能的扩展提供了模块化的扩展能力,用于控制步进电动机的脉冲输出,同样也可用于脉宽调制,为快速、方便地解决复杂的问题提供高效的指令集。
S7-300PLC
模块化S7-300PLC适用于快速的过程处理或对数据处理能力有特别要求的中、小型自动化控制系统。它具有高速的计算能力、完整的指令集、多点接口(MPI)和通过SINEC LAN进行联网的能力;它内置多种能,具有综合诊断能力,它推出的口令保护,简便的连接系统和无限的插入模块组态,使系统组态处理更加方便。由于其快速的指令处理速度,大大缩短了系统循环时间。高性能模块和多种CPU为各种各样的需求提供了合适的解决方案。模块扩展能力多可增加到3个扩展基架(ER),极高的安装密度,背板总线安装在每个模块中,以及预先接线系统(TOP接线),减少了所需空间和费用,同时为连接SIMATIC系列各种部件提供了接口,它具有对用户友好的Windows STEP 7编程软件和能强大的编程器。3.S7-400PLC
极具通信能力的S7-400 PLC适用于大、中型自动控制系统,它指令执行时间极短;在恶劣、不稳定的工业环境下,坚固、全部密封的模板依然可正常工作;无风扇操作降低了安装的费用;在操作运行过程中模板可插拔,分布式的内部总线允许在CPU与中央I/O间进行非常快速的通信(P总线与输入/输出模板间进行数据交换,C总线可将大量数据传送到能模块和通信模块);一些CPU装备了内置的SINEC L2 DP接口,保证了对分布式I/O进行快速数据交换,其强大的通信模块允许点对点通信,以及用SINEC L2和SINEC Hl总线系统进行通信。