湖南西門子S7-200SMART系列PLC代理商

 輸入/輸出滯后時間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時間，是指PLC的外部輸入信號發(fā)生變化的時刻至它控制的外部輸出信號發(fā)生變化的時刻的時間間隔，它由輸入電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間這三部分組成。

    數(shù)字量輸入模塊的RC濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點動作時產(chǎn)生的抖動引起的不良影響，濾波電路的時間常數(shù)決定了輸入濾波時間的長短，有的輸入模塊的輸入延遲時間可以用STEP 7設(shè)置。

    輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時間一般在10ms左右；雙向晶閘管型輸出電路在負(fù)載通電時的滯后時間約為1ms，負(fù)載由通電到斷電的大滯后時間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時間一般在1ms以下。

    由掃描工作方式引起的滯后時間長可達兩三個掃描周期。

    PLC總的響應(yīng)延遲時間一般只有幾毫秒到幾十毫秒，對于一般的系統(tǒng)無關(guān)緊要。要求輸入、輸出信號之間的滯后時間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的PLC或采取中斷等措施。

SIMATIC是“Siemens Automatic”（西門子自動化）的縮寫，是西門子A&D（自動化與驅(qū)動）集團的注冊商標(biāo)，SIMATIC自動化系統(tǒng)由一系列部件組合而成。

    1．SIMATIC PLC

    西門子公司的PLC產(chǎn)品有SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。

    (1) S7系列

    S7系列是傳統(tǒng)意義的PLC產(chǎn)品，是SIMATIC自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其中的S7 -200是針對低性能要求的緊湊的微型PLC，其編程軟件為STEP 7-Micro/WIN。S7-300是針對中等性能要求的模塊式中小型PLC，多可以擴展32個模塊。S7 -400是用于高性能要求的模塊式大型PLC，可以擴展300多個模塊。S7 -200/300/400可以接入MPI（多點接口）、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)。S7 -300/400、M7、C7和WinAC均用STEP 7編程和組態(tài)。

    (2) M7系列

    SIMATIC M7-300/400 PLC采用與S7 -300/400相同的結(jié)構(gòu)，其顯著特點是具有AT兼容計算機的功能，可以用C、C++或CFC（連續(xù)功能圖）這類高級語言來編程。M7適合于需要處理的數(shù)據(jù)量大，對數(shù)據(jù)管理、顯示和實時性有較高要求的系統(tǒng)使用。

    (3) C7系列

    SIMATIC C7由緊湊型CPU S7-31xC、OP(操作員面板)、I/O、通信和過程監(jiān)控系統(tǒng)組成，整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊，具有很高的性能價格比。C7-635和C7-636多可以擴展3個S7 -300的機架，集成的DP接口可以作DP主站或DP從站。

    C7用WinCC flexible組態(tài)過程顯示、信息文本和配方等操作員面板的功能。

    (4) WinAC

    WinAC在PC（個人計算機）上實現(xiàn)了PLC的功能，突破了傳統(tǒng)PLC開放性差、硬件昂貴、開發(fā)周期長、升級困難等束縛?？梢詫崿F(xiàn)控制、數(shù)據(jù)處理、通信、人機界面等功能。

    WinAC基本型用于常規(guī)PLC控制系統(tǒng)且有大量數(shù)據(jù)處理要求的場合。WinAC實時型用于實時性、確定性要求非常高的控制場合，例如運動控制和快速控制等。WinAC插槽型具有硬件PLC的所有特性，適用于實時性、安全性和可靠性要求均較高的場合。

    WinAC具有良好的開放性和靈活性，可以方便地集成第三方的軟件和硬件，例如運動控制卡、快速I/O卡或控制算法等。

    2．SIMATIC DP分布式I/O

    DP是現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP的簡稱，ET 200分布式I/O可以安裝在遠離PLC的地方，通過PROFIBUS-DP總線系統(tǒng)實現(xiàn)PLC與分布式I/O之間的通信。分布式I/O可以減少大量的I/O接線。使用ET 200M，可以用S7 -400的CPU和S7 -300的I/O模塊組成性能價格比很高的系統(tǒng)。集成了DP接口的CPU或CP(通信處理器)可以作DP網(wǎng)絡(luò)中的主站。

    3．PROFINET I/O系統(tǒng)中的分布式I/O

    PROFINET I/O系統(tǒng)由I/O控制器和它控制的I/O設(shè)備組成，它們通過工業(yè)以太網(wǎng)互聯(lián)。集成有PROFINET接口的CPU和以太網(wǎng)通信處理器可以作PROFINET I/O控制器，I/O控制器與它的I/O設(shè)備之間進行循環(huán)數(shù)據(jù)交換。IE/PB-link等鏈接設(shè)備用于將工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS子網(wǎng)連接在一起。這些鏈接器用來作PROFIBUS上各從站的代理服務(wù)器。I/O控制器可以通過鏈接器來訪問DP從站。

    4．SIMATIC HMI

    HMI是人機界面(Human-Machine  Interface)的縮寫，用于實現(xiàn)操作和監(jiān)控、顯示事件信息和故障信息、配方、數(shù)據(jù)記錄等功能。

    下面是各類HMI產(chǎn)品的主要特點：

    1)按鈕面板的可靠性高，適用于惡劣的工作環(huán)境。

    2)微型面板主要針對S7-200 PLC設(shè)計，操作簡單，品種豐富。

    3)移動面板可以在不同的地點靈活應(yīng)用。

    4)觸摸屏和操作員面板是人機界面的主導(dǎo)產(chǎn)品，堅固可靠、結(jié)構(gòu)緊湊，品種豐富。

    5)多功能面板屬于產(chǎn)品，開放性和可擴展性。

    SIMATIC HMI的組態(tài)和使用方法請參閱參考文獻。

    5．SIMATIC NET

    SIMATIC NET將控制系統(tǒng)中所有的站點連接在一起，可以確保站點之間的可靠通信。符合通信標(biāo)準(zhǔn)的非SIMATIC設(shè)備也可以集成到SIMATIC NET。

    6．標(biāo)準(zhǔn)工具STEP 7

    SIMATIC標(biāo)準(zhǔn)工具STEP 7用于對所有的SIMATIC部件（包括PLC、遠程I/O、HMI、驅(qū)動裝置和通信網(wǎng)絡(luò)等）進行硬件和通信連接組態(tài)、參數(shù)設(shè)置和編程。STEP 7還有測試、啟動、維護、文件建檔、運行和診斷等功能。

    STEP 7中的SIMATIC Manager(管理器)用于管理自動化數(shù)據(jù)和軟件工具。它將自動化項目中的所有數(shù)據(jù)都保存在一個項目文件夾中。

    為了在個人計算機上使用STEP 7，應(yīng)配置MPI通信卡或PC/MPI通信適配器，將計算機連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，來下載和上載PLC的用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)。

用一個簡單的例子來進一步說明PLC的循環(huán)工作過程。按鈕SB1和SB2的常開觸點分別接在輸入模塊上I0.1和I0.2對應(yīng)的輸入端，接觸器KM的線圈接在輸出模塊上Q4.0對應(yīng)的輸出端。

    圖1-5的梯形圖中的I0.1與I0.2是輸入變量，Q4.0是輸出變量。梯形圖中的I0.1與過程映像輸入位I0.1和接在對應(yīng)的輸入端的SB1的常開觸點相對應(yīng)，梯形圖中的Q4.0與過程映像輸出位Q4.0和接在對應(yīng)的輸出端子的輸出模塊內(nèi)的輸出電路相對應(yīng)。

    圖1-5    PLC外部接線圖與梯形圖

    梯形圖以指令的形式儲存在PLC的用戶程序存儲器中，圖1-5中的梯形圖與下面的3條指令相對應(yīng)，“//”之后是該指令的注釋：

    A    I    0.1    //接在左側(cè)“電源線”上的I0.1的常開觸點

    AN    I    0.2    //串聯(lián)的I0.2的常閉觸點

    =    Q    4.0    //Q4.0的線圈

    A（And，與）指令表示常開觸點串聯(lián)，AN( And Not)指令表示常閉觸點串聯(lián)，賦值指令“=”表示將邏輯運算的結(jié)果傳送給的地址。圖1-5中的梯形圖完成的邏輯運算為

    在讀取輸入模塊階段，CPU將SB1和SB2的常開觸點的ON/OFF狀態(tài)讀入對應(yīng)的過程映像輸入位，外部觸點接通時將二進制數(shù)1存入過程映像輸入位，反之存入0。

    執(zhí)行第1條指令時，從過程映像輸入位I0.1中取出二進制數(shù)。

    執(zhí)行第2條指令時，取出過程映像輸入位I0.2中的二進制數(shù)，因為是常閉觸點，首先將取出的二進制數(shù)取“反”，然后與I0.1對應(yīng)的二進制數(shù)相“與”，電路的串聯(lián)對應(yīng)“與”運算。

    執(zhí)行第3條指令時，將前面的二進制數(shù)運算的結(jié)果送人過程映像輸出位Q4.0。

    在數(shù)據(jù)寫入輸出模塊階段，CPU將各過程映像輸出位中的二進制數(shù)傳送給輸出模塊，并由后者將數(shù)據(jù)鎖存起來。如果過程映像輸出位Q4.0中存放的是二進制數(shù)1，外接的KM的線圈將通電，反之將斷電。

    圖1-5中I0.1、I0.2和Q4.0的波形圖中的高電平表示按下按鈕或KM的線圈通電，當(dāng)t<t1時，讀入過程映像輸入位I0.1和I0.2的均為二進制數(shù)0，此時過程映像輸出位Q4.0中存放的亦為0，在程序執(zhí)行階段，經(jīng)過上述邏輯運算過程之后，運算結(jié)果仍為Q4.0=0，所以KM的線圈處于斷電狀態(tài)。在f< t1區(qū)間，雖然輸入、輸出信號的狀態(tài)沒有變化，用戶程序仍一直反復(fù)不斷地執(zhí)行著。t=t1時按下按鈕SB1，I0.1變?yōu)?/span>1狀態(tài)，經(jīng)邏輯運算后Q4.0也變?yōu)?/span>1狀態(tài)，在輸出處理階段，將Q4.0對應(yīng)的過程映像輸出位中的1送到輸出模塊，輸出模塊中與Q4.0對應(yīng)的物理繼電器的常開觸點接通，接觸器KM的線圈通電。

循環(huán)時間( Cycle Time)是指操作系統(tǒng)執(zhí)行一次如圖1-4所示的循環(huán)操作所需的時間，包括執(zhí)行OB1中的程序段和中斷該循環(huán)的系統(tǒng)操作的時間，循環(huán)時間又稱為掃描循環(huán)時間( Scan Cycle Time)或掃描周期。循環(huán)時間與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長時，指令執(zhí)行時間在循環(huán)時間中占相當(dāng)大的比例。

    在PLC處于運行模式時，利用編程軟件的監(jiān)控功能，在OB1的局部數(shù)據(jù)表中，可以獲得大循環(huán)時間、小循環(huán)時間和上一次的循環(huán)時間。

    使用STEP 7可以修改默認(rèn)的大循環(huán)時間。如果實際的循環(huán)時間超出設(shè)置的大時間，CPU調(diào)用處理循環(huán)時間超時的組織塊OB80，在OB80中可以編寫CPU響應(yīng)這個故障的程序。如果沒有生成OB80，CPU將轉(zhuǎn)入停止(STOP)模式。

    如果OB1執(zhí)行的啟動時間間隔必須*，或者希望循環(huán)時間不要太短，不要過于頻繁地刷新過程映像區(qū)，S7-400 CPU可以設(shè)置小循環(huán)時間。

    循環(huán)時間會因為下列事件而延長：中斷處理、診斷和故障處理、測試和調(diào)試功能、通信、傳送和刪除塊、壓縮用戶程序存儲器、讀/寫微存儲卡( MMC)等。

    S7-400 CPU可以直接訪問I/O或者調(diào)用系統(tǒng)功能SFC 26( UPDAT_PI)和SFC 27( UP-DAT_PO)，刷新一個或多個過程映像分區(qū)的輸入部分或輸出部分。

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