PLC控制相关知识点

一个PLC控制系统的完整设计流程图，其中前期工作包括分析被控对象，提出并论证系统方案以及系统总体设计。被控对象的分析和描述是为了确认被控对象和明确控制任务，熟悉被控对象是设计控制系统的基础。系统方案论证和系统总体设计则是为了确定一个可行的控制系统总体构架，其中的每个细节都必须经过反复斟酌，尽量减少工程实施过程中可能遇到的阻碍。中期的工作则是进行硬件设计和软件设计，包括硬件、软件涉及的选型和编程调试。后期则是需要将软硬件组合成完整的控制系统进行调试，排除出现的故障，完成定型的PLC控制系统

广州西门子PLC模块总代理

浔之漫智控技术（上海）有限公司

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PLC产品种类繁多，其规格和性能各不相同。其中PLC的中央处理单元（CPU）主要有接收并存储用户程序和数据，诊断电源、内部电路工作状态和编程过程中的语法错误，接收现场输入设备的状态和数据并存入寄存器中，读取用户程序，按指令产生控制信号，完成规定的逻辑或算术运算；以及更新有关状态和内容，再实现输出控制、制表、打印或数据通信等功能。

CPU一般包括：后备电池、DC 24V连接器、模式选择开关、状态及故障指示器、RS-485编程接口、MPI。

CPU的选择是合理配置系统资源的关键，选择时必须考虑控制系统对CPU的要求，包括系统集成功能、程序块数量限制、各种位资源、MPI接口能力、是否有PROFIBUS-DP主从接口、RAM容量、温度范围等。一般情况下，可以根据设计需求的合理结构类型、合理的安装方式、设计功能要求、响应速度要求以及系统的可靠性来选择PLC的CPU。**在西门子公司的技术支持下进行，以获得合理的、**的选择方案。

每种PLC都对应一个型号，其中

（1）31x表示CPU序号，由低到高功能逐渐增强。

（2）该位表示CPU类型，C表示紧凑型，T表示技术功能型，F表示故障安全型。

（3）该位表示CPU所具有的通信接口数

（4）该位表示通信接口类型，DP表示PROFIBUS-DP接口，PN表示PROFINET接口，PtP表示点对点接口。

2. CPU存储器

其次，介绍CPU之前，需要了解几个术语。CPU的存储器包括装载存储器（Load Memory）、工作存储器（Work Memory）、系统存储器（System Memory）、微存储卡MMC（Micro Memory Card），具体用途如下。

（1）装载存储器（Load Memory）：其用途是装载用户程序。用户程序经由通信接口，从编程设备传送到CPU的装载存储器中。

S7-400有7种不同型号的CPU，分别适用于不同等级的控制要求。不同型号的CPU面板上的元件不完全相同，CPU内的元件封装在一个牢固而紧凑的塑料机壳内，面板上有状态和故障指示LED，方式选择钥匙开关和通信接口。大多数CPU还有后备电池盒，存储器插槽可插入多达数兆字节的存储器卡。

CPU417工作存储器可以扩展，在CPU模块的存储器卡插槽内插入RAM存储卡，可以增加装载存储器的程序容量。Flash EPROM（快闪存储器）卡用来存储程序和数据，即使在没有后备电池的情况下，其内容也不会丢失。可以在编程器或CPU上编写Flash卡的内容，Flash卡也可以扩展CPU装载存储区的容量。CPU417-4和CPU417-4H还有存储器扩展接口，可以扩展工作存储器。集成式RAM不能扩展，集成装载存储器为256KB（RAM），用存储器卡扩展FEPROM和RAM*大各64KB。电池可以对所有的数据提供后备电源。

2.3.2 PLC扩展模块选型

西门子S7系列的PLC扩展了CPU的能力，提供了各种扩展模块（包括信号模块SM、通信模块CM或通信板CP）和信号板（SB）用于扩展CPU的能力，通过增加的I/O和通信接口，可以极好地满足客户的众多应用需求。S7-300/400有多种拓展方式，实际选用时，可通过控制系统接口模块扩展机架、PROFIBUS-DP现场总线、通信模块、远程I/O及PLC子站等来扩展PLC或预留扩展口。PLC扩展模块使用时，需要同时加载在硬件和软件上在选择扩展模块时，应该注意以下几个问题。

（1）模块的电压等级。可根据现场设备与模块之间的距离来确定。当外部线路较长时，可选用AC 220V电源；当外部线路较短且控制设备相对集中时，可以选用DC 24V电源。

（2）数字量输出模块的输出类型。数字量输出有继电器、晶闸管、晶体管三种形式。在通断不频繁的场合应该选择继电器输出；在通断频繁的场合，应该选用晶闸管或晶体管输出，注意晶闸管只能用于交流负载，晶体管只能用于直流负载。

PLC的产生是基于工业控制的需要，是面向工业控制领域的专用设备，它具有以下几个特点：

1）可靠性高，抗干扰能力强。用程序来实现的逻辑顺序和时序，*大限度地取代传统继电器系统中的硬件线路，大量减少机械触点和连线的数量，单从这一角度而言，PLC在可靠性上优于继电器系统是明显的。

在抗干扰性能方面，PLC在结构设计、内部电路设计、系统程序执行等方面都给予了充分的考虑。例如对主要器件和部件用导磁良好的材料进行屏蔽、对供电系统和输入电路采用多种形式的滤波、I/O回路与微处理器电路之间用光耦合器隔离、系统软件具有故障检测功能、信息保护和恢复、循环扫描时间的超时警戒等。

2）灵活性强，控制系统具有良好的柔性。当生产工艺和流程进行局部的调整和改动时，通常只需要对PLC的程序进行改动，或者配合以外围电路的局部调整即可实现对控制系统的改造。

3）编程简单，使用方便。梯形图语言是PLC的*重要也是*普及的一种编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，电气技术人员和技术工人可以很快地掌握梯形图语言，并用来编制用户程序。

4）控制系统易于实现，开发工作量少，周期短。由于PLC的系列化、模块化、标准化，以及良好的扩展性和联网性能，在大多数情况下，PLC系统都是一个较好的选择，它不仅能够完成多数情况下的控制要求，还能够大量节省系统设计、安装、调试的时间和工作量。

5）维修方便。PLC有完善的故障诊断功能，可以根据装置上的发光二极管和软件提供的故障信息，方便地查明故障源。由于PLC的体积小，并且有些是采用模块化结构，因而可以通过更换整机或模块迅速排除故障。

6）体积小，能耗低。由软件实现的逻辑控制，大量节省继电器、定时器，一台小型的PLC只相当于几个继电器的体积，控制系统所消耗的能量大大降低。

7）功能强，性能价格比高。用户程序实现的逻辑控制，所需要的继电器、中间继电器、定时器、计数器等功能元件，都由存储单元来替代，因而数量非常大，一台小型的PLC所具备的元件（软元件）数量就可达到成百上千个，相当于过去一个大规模甚至超大规模的继电器控制系统。另外，PLC所提供的软元件的触点（例如软继电器）可以无限次使用，方便地实现复杂的控制功能。同时，PLC的联网通信功能有利于实现分散控制、远程控制、集中管理等功能，与同等规模或成本的继电器控制系统相比，无论其功能和性能，都具有无可比拟的优势。第二节 PLC的组成

PLC是微机技术和控制技术相结合的产物，是一种以微处理器为核心的用于控制的特殊计算机，因此PLC的基本组成与一般的微机系统类似。