上海西门子触摸屏中国一级供应商
(4)多种总线成为国家和地区标准
为了加强自己的竞争能力,很多总线都争取成为国家或者地区的标准,如PROFIBUS已成为德国标准,World FIP已成为法国标准等。
(5)设备制造商参与多个总线组织
为了扩大自己产品的使用范围,很多设备制造商往往参与多个总线组织。
(6)各个总线彼此协调共存
由于竞争激烈,而且还没有哪一种或几种总线能一统市场,很多重要企业都力图开发接口技术,使自己的总线能和其他总线相连,在中也出现了协调共存的局面。
1.2.5 现场总线的发展
现场总线技术是控制、计算机和通信技术的交叉与集成,几乎涵盖了连续和离散工业领域,如过程自动化、制造加工自动化、楼宇自动化、家庭自动化等。
它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集智能化的要求。现场总线技术的发展趋势体现在四个方面。
(1)统一的技术规范与组态技术是现场总线性和更好的经济性。
(3)现场总线的应用将越来越广泛
随着现场总线技术的日渐成熟,相关产品的性价为企业提供生产、管理和经营数据,通过数据化的方式优化企业资源,提高企业的管理水平。这个层中,IT技术得到了广泛的应用,如Internet和Intranet。
(2)监控层
介于管理层和现场层之间。其主要功能是解决车间内各需要协调工作的不同工艺段之间的通信。监控层要求能传递大量的信息数据和少量控制信息,而且要求具备较强的实时性。这个层主要使用工业以太网。
(3)现场设备层
处于工业网络的底层,直接连接现场的各种设备,包括I/O设备、变频与驱动、传感器和变送器等,由于连接的设备千差万别,因此所使用的通信方式也比较复杂。又由于现场级通信网络直接连接现场设备,网络上传递的主要是控制信号,因此,对网络的实时性和确定性有很高的要求。
SIMATIC NET中,现场级通信网络中主要使用PROFIBUS。同时SIMATIC NET也支持AS-Interface、EIB等总线技术。
1.3.2 西门子通信网络技术说明
(1)MPI通信
MPI(Multi-Point Interface,即多点接口)协议,用于小范围、少点数的现场级通信。MPI是为S7/M7/C7系统提供接口,它设计用于编程设备的接口,也可用于在少数CPU间传递少量的数据。
(2)PROFIBUS通信制设备与分布式I/O(例如ET 200)的通信。主站之间的通信为令牌方式,主站与从站之间为主从方式,以及这两种方式的混合。
③ PROFIBUS-PA(Process Automation,过程自动化)用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输,使用扩展的PROFIBUS-DP 协议。
(3)工业以太网
工业以太网符合IEEE802.3,是功能强大的区域和单元网络,是目前工控界为流行的网络通信技术之一。
(4)
(1)PLC的分类
1)从点对点连接
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严格地说,点对点(Point-to-Point)连接并不是网络通信。但点对点连接可以通过串口连接模块实现数据交换,应用比较广泛。除了S7-200系列PLC之间可以进行自由口通信,S7-200系列PLC还可以与其他品牌的PLC、变频器、仪表和打印机等进行通信,要完成通信,这些设备应有RS-232C或者RS-485等形式的串口。西门子S7-200与三菱的FX系列通信时,采用自由口通信,但三菱公司称这种通信为“无协议通信”,内涵实际上是一样的。
以下以CPU 226CN与三菱FX2N-32MR自CPU 226CN可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,国际电工委员会(IEC)于1985年对可编程序控制器作了如下定义:可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统连成一个整体,易于扩充功能的原则设计。PLC是一种工业计算机,其种类繁多,不同厂家的产品有各自的特点,但作为工业标准设备,可编程序控制器又有一定的共性。
1.1.1 PLC的发展历史
20世纪60年代以前,汽车生产线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成。当时每次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装,美国福特汽车公司创始人亨利·福特曾说过:“不管顾客需要什么,我生产的汽车都是黑色的。”从侧面反映汽车改型和升级换代比较困难。为了改变这一现状,1969年,美国的通用汽车公司(GM)公开招标,要求用新的装置取代继电器控制装置,并提出十项招标指标,要求编程方便、现场可修改程序、维修方便、采用模块化设计、体积小及可与计算机通信等。同一年,美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上台可编程序控制器PDP-14,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,并取得了满意的效果,可编程序控制器从此诞生。由于当时的PLC只能取代继电器接触器控制,功能于逻辑运算、计时及计数等,所以称为“可编程逻辑控制器”。伴随着微电子技术、控制技术与信息技术的不断发展,可编程序控制器的功能不断增强。美国电气制造商协会(NEMA)于1980年正式将其命名为“可编程序控制器”,简称PC,由于这个名称和个人计算机的简称相同,容易混淆,因此在我国,很多人仍然习惯称可编程序控制器为PLC。
由于PLC具有易学易用、操作方便、可靠性高、体积小、通用灵活和使用寿命长等一系列优点,因此很快就在工业中得到了广泛应用。同时,这一新技术也受到其他国家的重视。1971年日本引进这项技术,很快研制出日本台PLC;欧洲于1973年研制出台PLC;我国从1974年开始研制,1977年国产PLC正式投入工业应用。
进入20世纪80年代以来,随着电子技术的迅猛发展,以1PLC之所以高速发展,除了工业自动化的客观需要外,还有许多适合工业控制的独特优点,它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便以及经济等问题,其主要特点如下。
(1)抗干扰能力强,可靠性高
在传统的继电器控制系统中,使用了大量的中间继电器和时间继电器,由于器件的固有缺点,如器件老化、接触不良以及触点抖动等现象,大大降低了系统的可靠性。而在PLC控制系统中大量的开关动作由无触点的半导体电路完成,因此故障大大减少。
此外,PLC的硬件和软件方面采取了措施,提高了其可靠性。在硬件方面,所有的I/O接口都采用了光电隔离,使得外部电路与PLC内部电路实现了物理隔离。各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。电路中采用了滤波技术,以防止或抑制高频干扰。在软件方面,PLC具有良好的自诊断功能,一旦系统的软硬件发生异常情况,CPU会立即采取有效措施,以防止故障扩大。通常PLC具有看门狗功能。
对于大型的PLC系统,还可以采用双CPU构成冗余系统或者三CPU构成表决系统,使系统的可靠性进一步提高。
(2)程序简单易学,系统的设计调试周期短
PLC是面向用户的设备。PLC的生产厂家充分考虑到现场技术人员的技能和习惯,可采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图很相似,直观、易懂和易掌握,不需要学习专门的计算机知识和语言。设计人员可以在设计室设计、修改和PLC针对不同的工业现场信号(如交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位及强电或弱电等)有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备(如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈和控制阀等)直接连接。另外,为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,有多种通信联网的接口模块等。