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S7-300/400 PLC地址分配有兩種形式,早期的S7-300 PLC采用的是“固定地址”分配方式,而目前則大部分采用“自動(dòng)分配型”與“用戶定義型”地址分配方式。
1.固定地址分配方式
固定地址型S7-300 PLC的默認(rèn)開關(guān)量輸入/輸出與模擬量輸入/輸出地址的分配情況。
2。地址分配實(shí)例
【例1】某配套固定地址型S7-300PLC的控制系統(tǒng),采用CPU312模塊,并選配1個(gè)32點(diǎn)輸入模塊、1個(gè)16點(diǎn)輸入模塊、2個(gè)16點(diǎn)輸出模塊、1個(gè)8點(diǎn)輸出模塊,并按照以上次序安裝,其輸入/輸出地址的分配如下。
第1輸入模塊:地址I0.0~13.7,無空余地址;
第2輸入模塊:地址I4.0~15.7,I6.0~17.7為空余地址;
第1輸出模塊:地址Q8.O—Q9.7,Q10.O~Q11.7為空余地址;
第2輸出模塊:地址Q12.O~Q13.7,Q14.O~Q15.7為空余地址;
第3輸出模塊:地址Q16.O~Q16.7,Q17.O~Q19.7為空余地址。
目前使用的大部分S7-300 PLC,已經(jīng)可以采用自動(dòng)分配型地址分配方式。但是,一般還只能按照最大開關(guān)量輸入/輸出進(jìn)行地址自動(dòng)分配,當(dāng)使用32點(diǎn)以下模塊時(shí),多余的地址仍然不可以使用(對于遠(yuǎn)程I/O單元,地址總是連續(xù)的)。
【例2】對于上例同樣的配置與安裝,當(dāng)采用自動(dòng)分配型地址時(shí),其輸入/輸出地址的分配如下。
第1輸入模塊:地址I0.0~13.7;無空余地址;
第2輸入模塊:地址I4.0~15.7,I6.0~17.7為空余地址;
第1輸出模塊:.地址QO.O~Q1.7,Q2.O~Q3.7為空余地址;
第2輸出模塊:地址Q4.O~Q5.7,Q6.O~Q7.7為空余地址;
第3輸出模塊:地址Q8.O~Q9.7,Q10.O~Q11.7為空余地址。
對于S7-300 PLC的CPU新產(chǎn)品(如CPU315-2DP、CPU317等),可以采用用戶定義型地址分配方式。這種情況下,只要地址不重復(fù),每一安裝模塊的地址均可以由用戶定義,因此,一般不存在多余的地址。
【例3】對于與上例同樣的配置與安裝,當(dāng)采用用戶定義型地址分配時(shí),按照正常的情況,其輸入/輸出地址的分配如下。
第1輸入模塊:地址I0.0~13.7;
第2輸入模塊:地址I4.0~15.7,I6.0~17.7可以在后面的輸入模塊中繼續(xù)使用:
第1輸出模塊:地址QO.O~Q1.7;
第2輸出模塊:地址Q2.O~Q3.7;
第3輸出模塊:地址Q4.O~Q5.7。

PLC的基本工作方式是順序執(zhí)行用戶程序,每一時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。對用戶程序的執(zhí)行一般有循環(huán)掃描和定時(shí)掃描兩種,掃描過程分為三個(gè)階段,即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段,如圖1所示。
(1)輸入采樣階段。PLC在輸入采樣階段以掃描方式順序讀人所有輸入端子的狀態(tài),存人輸人寄存器,接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。
(2)程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段中順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描。先從輸人寄存器讀人所有輸入端子的狀態(tài)。

圖 PLC程序執(zhí)行過程
(3)輸出刷新階段。所有指令執(zhí)行完畢后,將輸出寄存器中所有的輸出狀態(tài)送到輸出電路,成為PLC的實(shí)際輸出。
PLC執(zhí)行完上述的三個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。

PLC的核心部件是CPU和存儲(chǔ)器:
(1)中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能,接受并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù),檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài),并能檢查用戶程序的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí),首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/O映象區(qū), 然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后,最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,如此循環(huán)運(yùn)行,直到停止運(yùn)行為止。
(2)存儲(chǔ)器
與微型計(jì)算機(jī)一樣,除了硬件以外,還必須有軟件。才能構(gòu)成一臺(tái)完整的PLC。PLC的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。
PLC存儲(chǔ)空間的分配:雖然大、中、小型 PLC的CPU的最大可尋址存儲(chǔ)空間各不相同,但是根據(jù)PLC的工作原理, 其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域:系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū),系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)(包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等)和用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。

大型化PLC發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面:
① 功能不斷加強(qiáng):不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等基本功能,還具有數(shù)值運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、監(jiān)控、記錄、顯示、與計(jì)算機(jī)接口、通信等功能。
網(wǎng)絡(luò)功能是PLC發(fā)展的一個(gè)重要特征。各種個(gè)人計(jì)算機(jī),圖形工作站、小型機(jī)等都可以作為PLC的監(jiān)控主機(jī)或工作站,這些裝置的結(jié)合能夠提供屏幕顯示、數(shù)據(jù)采集、記錄保持、回路面板顯示等功能。大量的PLC聯(lián)網(wǎng)及不同廠家生產(chǎn)的PLC兼容性增加,使得分散控制或集中管理都能輕易地實(shí)現(xiàn)。
② 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大:不僅能進(jìn)行一般的邏輯控制,種類齊全的接口模塊還能進(jìn)行中斷控制、智能控制、過程控制、遠(yuǎn)程控制等。
用于過程控制的PLC往往對存儲(chǔ)器容量及速度要求較高,為此,開發(fā)了高速模擬量輸入模塊,獨(dú)立的PID控制器,多路轉(zhuǎn)換器等,使得數(shù)字技術(shù)和模擬量技術(shù)在可編程序控制器中得到統(tǒng)一。采用軟件、硬件相結(jié)合的方法,使得編程和接線都比過去用常規(guī)儀表控制要方便得多。
③ 性能不斷提高:采用高性能微處理器,提高處理速度,加快PLC的響應(yīng)時(shí)間;為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量,許多公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤;采用多處理器技術(shù),以提高性能;采用冗余熱備用系統(tǒng)或三選二表決系統(tǒng),以提高系統(tǒng)可靠性。
為了進(jìn)一步簡化在控制領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及編程,智能輸入輸出模塊越來越多,如智能PID控制器、智能模擬量I/O模塊、智能位置控制模塊、語言處理模塊、數(shù)控模塊、智能通訊模塊、計(jì)算模塊等,這些模塊的一個(gè)特點(diǎn)就是本身具有CPU,能獨(dú)立工作,它們與PLC主機(jī)并行操作,無論在速度、精度、適應(yīng)性、可靠性各方面都對PLC進(jìn)行了*的補(bǔ)充。它們與PLC緊密結(jié)合,有助于克服PLC掃描工作方式的局限,完成PLC本身無法完成的許多功能。
④ 編程軟件的多樣化和高級(jí)化、標(biāo)準(zhǔn)化:采用多種編程語言,有面向順序控制的步進(jìn)順序語言和面向過程控制系統(tǒng)的流程圖語言,后者是一種面向功能塊的語言,能夠表示過程中動(dòng)態(tài)變量與信號(hào)的相互聯(lián)結(jié);還有與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語言,如BASIC、C及匯編語言;另外還有的高級(jí)語言,例如三菱的MELSAP采用編譯的方法將語句變?yōu)樘菪螆D程序;也有采用布爾邏輯語言的,CPU能直接執(zhí)行AND、OR、XOR、NOT操作,這種語言執(zhí)行速度很快,但不很直觀。PLC也將具有數(shù)據(jù)庫,并可實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫共享,還將不斷發(fā)展自適應(yīng)控制和專家系統(tǒng)。
⑤ 構(gòu)成形式的分散化和集散化:PLC與I/O口分散,分散的每個(gè)I/O口輸入輸出點(diǎn)數(shù)可以少到十幾個(gè)點(diǎn),分散的單元可以是幾十個(gè)或上百個(gè),通信和網(wǎng)絡(luò)功能逐步增強(qiáng)。作為CIMS、CIPS的分支不斷發(fā)展,PLC本身也可分散,分散的PLC與上位機(jī)結(jié)合構(gòu)成集散系統(tǒng),分散地進(jìn)行控制,這就便于構(gòu)成多層分布式控制,以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠或企業(yè)的自動(dòng)化控制和管理。不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間可方便地聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)資源共享,加上功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件,就構(gòu)成大型PLC控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

PLC現(xiàn)場安裝的注意事項(xiàng)的安裝步驟
到了現(xiàn)場后,進(jìn)行系統(tǒng)安裝前,需要考慮安裝環(huán)境是否滿足PLC的使用環(huán)境要求,這一點(diǎn)可以參考各類產(chǎn)品的使用手冊。但無論什么PLC,不都能裝設(shè)在下列場所:含有腐蝕性氣體之場所,陽光直接照射到的地方,溫度上下值在短時(shí)間內(nèi)變化急遽的地方,油、水、化學(xué)物質(zhì)容易侵入的地方,有大量灰塵的地方,振動(dòng)大且會(huì)造成安裝件移位的地方。
如果必須要在上面的環(huán)境使用,則要為PLC制作合適的控制箱,采用規(guī)范和必要的防護(hù)措施。如果需要在野外極低溫度下使用,可以使用有加熱功能的控制箱。如何做這些防護(hù)箱或控制箱,各制造商和和資格的系統(tǒng)集成商將會(huì)為客戶提供相應(yīng)的供應(yīng)和設(shè)計(jì)。
在使用控制箱時(shí),在控制箱內(nèi)OpenPLC安裝的位置要注意如下事項(xiàng):控制箱內(nèi)空氣流通是否順暢(各裝置間須保持適當(dāng)?shù)木嚯x),變壓器、馬達(dá)控制器、變頻器等是否與PLC保持適當(dāng)距離,動(dòng)力線與信號(hào)控制線是否分離配置,組件裝設(shè)之位置是否利于日后之檢修,是否需預(yù)留空間,供日后系統(tǒng)擴(kuò)充使用。
除了上述注意事項(xiàng)之外,還有其它注意事項(xiàng)要留意。
首先比較重要的是靜電的隔離。靜電是無形的殺手,但可能因?yàn)椴粫?huì)對人造成生命危險(xiǎn),所以許多人常常忽視它。在中國的北方、干燥的場所,人體身上的靜電都是造成靜電損壞電子組件的因素。雖然你被靜電打到的話,只不過是輕微的酥麻,但這對PLC和其它任何電子器件就足以致命了。
要避免靜電的沖擊有下列三種方式:在進(jìn)行維修或更換組件時(shí),請先碰觸接地的金屬,以去除身上的靜電;不要碰觸電路板上的接頭或是IC接腳;電子組件不使用時(shí),請用有隔離靜電的包裝物,將組件放置在里面。想象PLC里的元器件是一個(gè)嬌嫩的嬰兒,而那些靜電會(huì)導(dǎo)致這個(gè)嬰兒死亡,你就會(huì)更容易以正確的態(tài)度對待這個(gè)問題了。
基座安裝(RACK)時(shí),在決定控制箱內(nèi)各種控制組件及線槽位置后,要依照圖紙所示尺寸,標(biāo)定孔位,鉆孔后將固定螺絲旋緊到基座牢固為止。在裝上電源供應(yīng)模塊前,必須同時(shí)注意電源線上的接地端有無與金屬機(jī)殼連結(jié),若無則須接上。接地不好的話,會(huì)導(dǎo)致一系列的問題,靜電、浪涌、外干擾,等等。由于不接地,往往PLC也能夠工作,因此,不少經(jīng)驗(yàn)不足的工程師就誤以為接地不那么重要了。這就像登山的時(shí)候,沒有系上保護(hù)纜繩一樣,雖然你正常前進(jìn)的時(shí)候,保護(hù)纜繩沒有任何作用,但一旦你失足的時(shí)候,沒有那根繩子,你的生命就完結(jié)了。PLC的接地,就相當(dāng)于給PLC系上保護(hù)纜繩。
在I/O模塊安裝時(shí),須注意如下事項(xiàng):I/O模塊插入機(jī)架上的槽位前,要先確認(rèn)模塊是否為自己所預(yù)先設(shè)計(jì)的模塊;I/O模塊在插入機(jī)架上的導(dǎo)槽時(shí),務(wù)必插到底,以確保各接觸點(diǎn)是緊密結(jié)合的;模塊固定螺絲務(wù)必鎖緊;接線端子排插入后,其上下螺絲必須旋緊。由于現(xiàn)場的變壓器、電機(jī)等影響,多少會(huì)有振動(dòng),如果這些螺絲釘松動(dòng)了,會(huì)導(dǎo)致模塊從機(jī)架中松開。

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