6ES7231-7PC22-0XA0品质好货

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自60年代末美国台可编程控制器PLC问世以来，可编程控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近年来计算机技术和微电子技术的迅猛发展，它已在软硬件技术方面都取得了很大的发展。奥地利B&R工业自动化公司推出的可编程计算机控制器PCC就是代表了这一发展趋势的。

   与常规PLC相比较，PCC大的特点在于分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计，常规的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序，来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道地状态采集与刷新，这样PLC的执行速度取决于应用程序的大小，这一结果，无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定，由此，它将应用程序的扫描周期同真正外部的控制周期区别开来，满足了真正实时控制的要求，当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意调整。

    基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，这样给项目应用软件的开发带来了了很大的便利，因为这样可以方便地按控制项目中各部分不同的功能要求，如数据采集，报警，PID调节运算，通信控制等，分别编制出控制程序模块(任务)，这些模块既相互独立运行，而数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试完成之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下，并行运行，共同实现项目的控制要求，这一特点，可图示如下：

    图一：PCC的软件系统

    基于上述功能强大的特殊的操作系统，PCC在应用程序的设计上，有着常规PLC无法比拟的灵活性。

    由于PCC是基于多任务环境下设计程序，采用大型应用软件的模块化设计思想，各个任务模块的功 能描述更趋清晰简洁，用户在开发自己的任务时，由于对其功能的提取具有通用性，因而作为一个独立的功能模块，用户可十分方便地将其封装起来，以便于日后在其他应用项目重新使用。

    PCC的编程硬件采用普通PC机配以一套功能强劲的开发软件作为在线开发工具，这种方式，不仅节省了用户的硬件投资，更重要的是，它发挥了PC机作为在线编程开发工具的强大的软硬件优势，它为用户提供了源程序级的单步、断点、单周期及PCC在线错误自诊断等多种形式的调试手段，使应用程序的开发十分灵活便捷。另外，通过PC机上编程软件包所提供的为数众多的函数，用户可短时间内编制出高效而复杂的控制程序来。

    PCC在编制不同的单个任务模块时，具有灵活选用不同编程语言的特点，这就意味着不仅在常规 PLC上指令表语言可在PCC上继续沿用，而且用户还可采用更为高效直观的语言(PL2000)。它是一套完全面向控制的文本语言，熟悉BASIC的技术人员会对它的语法有种似曾相识的感觉，它对于控制要求的描述非常简便、直观。除此之外，PCC的应用软件开发还具有集成“C”语言程序的能力。

    尤为与众不同的是，所有这些编程语言，PCC都采用“符合变量”来标识外部I/O通道及内部寄存器单元，软件开发人员毋需熟知 PCC内部的硬件资源的分布，而只须集中精力于项目本身的要求，即可迅速编制出自己的控制程序来。

    在硬件结构方面，PCC的特点是很显著的。在其核心的运算模块内部，PCC为其CPU配备了数倍于常规 PLC的大容量存储单元(100K-16M)，这无疑为强大的系统和应用软件提供了监视的硬件基础。而在硬件外部，它有着全模块式的插装结构，在工业现场，不仅可以方便地带电插拔，而且在接线端子，模块供电及工作状态显示等诸多方面均有着精巧的设计。

PCC在硬件上的特点，还体现在它为工业现场的各种信号设计了许多专用的接口模块，如温度，高频脉冲，增量脉冲编码器，称重信号及超声波信号接口模块等。它们将各种形式的现场信号十分方便的联入以PCC为核心的数字控制系统中，用户可按需要对应用系统的硬件I/O通道以单路，十余路或数十路为单位模块，进行数十点至数百点上千点的扩展与联网。

   PCC在远程通信方面的灵活性，是区别于常规PLC的一大显著标志，作为未来构成分布式现场I/O控制的主要角色之一，PCC为此提供了十分灵活多样的解决方案。

    图二：PCC的网络方案

    除上述开放式现场总线的网络方案之外，PCC还提供了RS485总线上多种局部主从网络协议，用户不仅可以采用PCC自身的网络协议，也可以方便的与其他厂家的PLC等工控设备联网通信(如西门子，AB， Modicon等)，在一些特殊情况下，PCC还为用户提供了创建自定义协议的工具(帧驱动器)，由于具备这样的技术优势，PCC常常能解决许多常规PLC所望尘莫及的通信难题，轻松实现与各种不同产品，不同通信协议的互联。

    通过以上的讨论,我们对PCC的特点有一个较为全面的了解,在此不妨将其与传统的PLC以表格的形式作一下比较.

    PCC虽然从PLC发展而来，但拥有其不可比拟的优势。更加强大的内存空间、更灵活的编制手段、更优越的控制方式，使PCC有许多普通PLC难以完成功能，如jingque到±1℃温度调节；准确的伺服控制；远程通信功能等。并且PCC还能随着当前的计算机和网络技术的发展，不断更新换代，有着更好的升级能力，所以PCC正广泛地在工业控制中使用，特别适用于塑料机械的精密控制，并且取的良好的应用效果，受到业内人士的好评。

下面以S7-200 CPU224为例说明S7系列PLC的主要技术性能。

1．一般性能

S7-200 CPU224的一般性能如表4-13所示。

表4-13  S7-200 CPU224一般性能

2．输入特性

S7-200 CPU224的输入特性如表4-14所示。

表4-14  S7-200 CPU224输入特性

3．输出特性

S7-200 CPU224输出特性如表4-15所示。

表4-15  S7-200 CPU224的输出特性

4．扩展单元的主要技术特性

S7-200系列PLC是模块式结构，可以通过配接各种扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力的目的。目前S7-200主要有三大类扩展模块。

（1）输入/输出扩展模块  S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，但如用户需要多于CPU单元I/O点时，必须对系统做必要的扩展。CPU221无I/O扩展能力，CPU 222多可连接2个扩展模块（数字量或模拟量），而CPU224和CPU226多可连接7个扩展模块。

S7-200 PLC系列目前总共提供共5大类扩展模块：数字量输入扩展板EM221（8路扩展输入）；数字量输出扩展板EM222（8路扩展输出）；数字量输入和输出混合扩展板EM223（8I/O，16I/O，32I/O）；模拟量输入扩展板EM231，每个EM231可扩展3路模拟量输入通道，A/D转换时间为25μs，12位；模拟量输入和输出混合扩展模板EM235，每个EM235可同时扩展3路模拟输入和1路模拟量输出通道，其中A/D转换时间为25μs，D/A转换时间]100μs，位数均为12位。

    基本单元通过其右侧的扩展接口用总线连接器（插件）与扩展单元左侧的扩展接口相连接。扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源，此电源由基本单元通过总线连接器提供，扩展单元的24VDC输入点和输出点电源，可由基本单元的24VDC电源供电，但要注意基本单元所提供的大电流能力。

（2）热电偶/热电阻扩展模块   热电偶、热电阻模块（EM231）是为CPU222，CPU224，CPU226设计的，S7-200与多种热电偶、热电阻的连接备有隔离接口。用户通过模块上的DIP开关来选择热电偶或热电阻的类型，接线方式，测量单位和开路故障的方向。

（3）通讯扩展模块  除了CPU集成通讯口外，S7-200还可以通过通讯扩展模块连接成更大的网络。S7-200系列目前有两种通讯扩展模块：PROFIBUS-DP扩展从站模块（EM277）和AS-i接口扩展模块（CP243-2）。

S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能如表4-16所示。

表4-16  S7-200系列PLC输入/输出扩展模块的主要技术性能

PLC的基本工作原理

       可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 
PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。 
1.1实现控制要点 
输入输出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。 
输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。 
可靠物理实现主要靠输人（bbbbb）及输出（OUTPUT）电路。PLC的I/O电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。 
I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。 
输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。 
输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的 
这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。 
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。靠运行系统程序，输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样，用户所要编的程序只是，内存中输入映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输入的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。
1.2实现控制过程
简单地说，PLC实现控制的过程一般是：



                           图1.1 PLC典型开机流程
输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新--再输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新……yongbu停止地循环反复地进行着。 
图1.1所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。
有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是yongbu停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。
为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。
图1.1所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。
公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。
监控循环时间的目的是避免"死循环"，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用"看门狗"（Watchingdog）。只要循环超时，它可报警，或作相应处理. 
外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备如打印机输出数据. 
通讯处理是实现PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。 
也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理--I/O刷新--运行用户程序--再公共处理--……反复不停地重复着。
1.3可编程控制器实现控制的方式 
用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。 
在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。但是，如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用。 
但是，PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转而去处理它。这样，可做到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。 
PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现--信息处理、I/O电路--空间、时间关系--扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样去实现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。