6ES7953-8LP31-0AA0

可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

　　西門子PLCS7-200系列

　　一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點去分類。

　　控制規(guī)模

　　可以分為大型機、中型機和小型機。

　　西門子PLCS7-300系列

　　小型機: 小型機的控制點一般在256點之內(nèi),適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。

　　西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量248點；模擬量35路 。

　　中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。

　　西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量1024點；模擬量128路 ；網(wǎng)絡PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。

　　大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術(shù)運算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控。

　　西門子PLCS7-400系列

　　西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；

　　存貯器512k ；I/O點12672；

　　控制性能

　　可以分為高檔機、中檔機和低檔機。

　　低檔機

　　這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。

　　比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。

　　中檔機

　　這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

　　比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

　　高檔機

　　這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。

　　比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。

　　結(jié)構(gòu)

　　整體式

　　整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O系統(tǒng)都集成在一個單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個基本單元就是一臺完整的PLC。

　　plc結(jié)構(gòu)

　　控制點數(shù)不符合需要時，可再接擴展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。

　　組合式

　　組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個組成部分按功能分成若干個模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點是CPU、輸入、輸出均為獨立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點選型自由、安裝調(diào)試、擴展、維修方便。

　　6ES7953-8LP31-0AA0

plc組合

　　疊裝式

　　疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點于一身。它也是由各個單元的組合構(gòu)成。其特點是CPU自成獨立的基本單元（由CPU和一定的I/O點組成），其它I/O模塊為擴展單元。在安裝時不用基板，僅用電纜進行單元間的聯(lián)接，各個單元可以一個個地疊裝。使系統(tǒng)達到配置靈活、體積小巧。

　　當一個電源不能滿足所需的電壓或電流范圍時，可將兩個或多個電源(或?qū)⑼浑娫吹牟煌敵?并聯(lián)或串聯(lián)起來使用。在這種工作模式下，各電源模塊間的穩(wěn)壓和控制電路之間的聯(lián)系仍然存在，只不過一個電源作為主控方另一個電源作為受控方使用。

　　2、脈動與噪聲

　　理想的直流電源應提供純凈的直流，然而總有一些干擾存在，比如在開關(guān)電源輸出端口疊加的脈動電流和高頻振蕩。這兩種干擾再加上電源本身產(chǎn)生的尖峰噪聲使電源出現(xiàn)斷續(xù)和隨意的漂移。

　　3、過載保護

　　因為一個電源要供給不同的電路使用，這些電路的電流的流量可能是未知的，為了避免對電源的損壞，需設置保護電路的范圍。

　　幾乎所有的電源都具有以下特點：在超出輸出范圍時，要么輸出保持在輸出值，要么就自行關(guān)閉電源。某些程控電源除可用程序設定輸出范圍外，還能自動設置電源穩(wěn)定輸出的類型。也就是說，當外電路需要的電壓或電流超過設置極*，電源可自動地由恒壓源變成恒流源或由值流源變成恒壓源。

　　4、內(nèi)部阻抗

　　相對較大的電源內(nèi)阻對負載來講有兩點不利，首先是不利于負載穩(wěn)壓電路工作，更為不利的是負載電流的任何變化都會導致直流電源輸出的起伏，這種起伏對測試結(jié)果的影響同脈沖與噪聲對測試結(jié)果造成的影響*相同。

　　5、穩(wěn)定度

　　當線電壓或負載電流變化肘，直流電源的輸出電壓也會有所起伏。穩(wěn)壓程度由穩(wěn)壓電路的參數(shù)決定，參數(shù)是指濾波電容的容量和能量釋放的速率。

　　如果給電源供電的一個相對恒定的電源，那么只需基本的負載穩(wěn)壓。穩(wěn)定度的大小一般定義為空載或滿載時輸出電壓的百分比，或電壓的變化值。

　　綜上所述，西門子SITOP電源為用戶提供了更穩(wěn)定更可靠的供電保障。用戶通過選擇和使用西門子SITOP電源模塊，可以為自動化控制系統(tǒng)的供電提供強有力的支持，從而保證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在自動化控制系統(tǒng)電源的配置過程中，用戶可以參考本文提供的方式進行配置。

　　西門子S7-1500 PID參數(shù)自整定實驗

　　我分別用硬件CPU 1516-3PN/DP和仿真plc與FB“被控對象"組成虛擬的PID閉環(huán)，都成功地實現(xiàn)了PID參數(shù)自整定。

　　在PID整定窗口設置采樣時間為0.3s，預調(diào)節(jié)之前PID的增益為0.3，積分時間為3s，微分時間為0s。

　　單擊采樣時間右邊的“Start"按鈕，啟動測量。用右上角的選擇框設置調(diào)節(jié)模式為“預調(diào)節(jié)"。用I0.0使設定值從0跳變到70%，立即單擊“調(diào)節(jié)模式"區(qū)的“Start"按鈕，啟動預調(diào)節(jié)。

　　下圖左邊是預調(diào)節(jié)的曲線，紅色的是PID的輸出值Output，PV是過程變量，SP為階躍設定值。預調(diào)節(jié)成功地完成后，下面的狀態(tài)欄出現(xiàn)“系統(tǒng)已調(diào)節(jié)"的信息。

　　過程變量和設定值曲線基本上重合后，將調(diào)節(jié)模式修改為“調(diào)節(jié)"。單擊“調(diào)節(jié)模式"區(qū)的“Start"按鈕，啟動調(diào)節(jié)。經(jīng)過一段時間后，紅色的PID輸出曲線以方波波形變換，通過自動控制PID輸出的幅值和頻率，保證過程變量曲線在設定值水平線上下一定范圍內(nèi)波動。PID輸出曲線經(jīng)過若干次正、負跳變后，調(diào)節(jié)結(jié)束，下面的狀態(tài)欄出現(xiàn)“系統(tǒng)已調(diào)節(jié)"的信息。

　　調(diào)節(jié)成功完成后，單擊PID調(diào)試窗口下面的“上傳PID參數(shù)"按鈕，將CPU中的PID參數(shù)上傳到離線的項目中。單擊“轉(zhuǎn)到PID參數(shù)"按鈕，切換到組態(tài)窗口PID參數(shù)頁面，可以看到調(diào)節(jié)后CPU中得到的優(yōu)化的PID參數(shù)。

　　為了觀察優(yōu)化后的參數(shù)的控制效果，切換到PID調(diào)節(jié)窗口。令I(lǐng)0.0為FALSE，過程值下降到0以后，令I(lǐng)0.0為TRUE，使設定值由0跳變到70%，過程變量的響應曲線如下圖所示。由圖可知優(yōu)化的PID參數(shù)的控制效果是比較理想的。