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  1. 可編程控制器的定義

    可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。在1987年*電工**（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：

    “PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”

    2. PLC的特點

    2.1可靠性高，抗干擾能力強

    高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了**的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均*時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時間則*長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有*高的可靠性也就不奇怪了。

    2.2配套齊全，功能完善，適用性強

    PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

    2.3易學易用，深受工程技術人員歡迎

    PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。

    2.4系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造

    PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。*重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。

    2.5體積小，重量輕，能耗低

    以*小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。

    3. PLC的應用領域

    目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。

    3.1開關量的邏輯控制

    這是PLC基本、廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

    3.2模擬量控制

    在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

    3.3運動控制

    PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用*的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

    3.4過程控制

    過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行*的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

    3.5數據處理

    現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

S7-300 一般步驟 S7-300自動化系統采用模塊化設計。它擁有豐富的模塊，且這些模塊均可以*立地組合使用。一個系統包含下列組件： CPU：不同的 CPU 可用于不同的性能范圍，包括具有集成 I/O 和對應功能的 CPU 以及具有集成 PROFIBUS DP、PROFINET 和點對點接口的 CPU。用于數字量和模擬量輸入/輸出的信號模塊 (SM)。用于連接總線和點對點連接的通信處理器 (CP)。用于高速計數、定位（開環/閉環）及 PID 控制的功能模塊（FM）。
根據要求，也可使用下列模塊：用于將 SIMATIC S7-300 連接到 120/230 V AC 電源的負載電源模塊(PS)。接口模塊 (IM)，用于多層配置時連接*控制器 (CC) 和擴展裝置 (EU)。通過分布式*控制器 (CC) 和 3 個擴展裝置 (EU)，SIMATIC S7-300 可以操作多達 32 個模塊。所有模塊均在外殼中運行，并且無需風扇。 SIPLUS 模塊可用于擴展的環境條件：適用于 -25 至 +60℃ 的溫度范圍及高濕度、結露以及有霧的環境條件。防直接日曬、雨淋或水濺，在防護等級為 IP20 機柜內使用時，可直接在汽車或室外建筑使用。不需要空氣調節的機柜和 IP65 外殼。設計簡單的結構使得 S7-300 使用靈活且易于維護：安裝模塊：只需簡單地將模塊掛在安裝導軌上，轉動到位然后鎖緊螺釘。集成的背板總線： 背板總線集成到模塊里。模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在外殼的背面。模塊采用機械編碼，更換*為容易：更換模塊時，必須擰下模塊的固定螺釘。按下閉鎖機構，可輕松拔下前連接器。前連接器上的編碼裝置防止將已接線的連接器錯插到其他的模塊上。現場證明可靠的連接：對于信號模塊，可以使用螺釘型、彈簧型或絕緣刺破型前連接器。

 TOP 連接：為采用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子連接的 1 線 - 3 線連接系統提供預組裝接線另外還可直接在信號模塊上接線。規定的安裝深度：所有的連接和連接器都在模塊上的凹槽內，并有前蓋保護。因此，所有模塊應有明確的安裝深度。無插槽規則: 信號模塊和通信處理器可以不受限制地以任何方式連接。系統可自行組態。擴展若用戶的自動化任務需要 8 個以上的 SM、FM 或 CP 模塊插槽時，則可對 S7-300（除 CPU 312 和 CPU 312C 外）進行擴展：*控制器和3個擴展機架多可連接32個模塊：總共可將 3 個擴展裝置（EU）連接到*控制器（CC）。每個 CC/EU 可以連接八個模塊。通過接口模板連接：每個 CC / EU 都有自己的接口模塊。在*控制器上它總是被插在 CPU 旁邊的插槽中，并自動處理與擴展裝置的通信。通過 IM 365 擴展： 1 個擴展裝置遠擴展距離為 1 米；電源電壓也通過擴展裝置提供。通過 IM 360/361 擴展： 3 個擴展裝置， CC 與 EU 之間以及 EU 與 EU 之間的遠距離為 10m。單*安裝：對于單*的 CC/EU，也能夠以*遠的距離安裝。兩個相鄰 CC/EU 或 EU/EU 之間的距離：長達 10m。靈活的安裝選項： CC/EU 既可以水平安裝，也可以垂直安裝。這樣可以大限度滿足空間要求。通信 S7-300 具有不同的通信接口：連接 AS-Interface、PROFIBUS 和 PROFINET/工業以太網總線系統的通信處理器。用于點到點連接的通信處理器多點接口 (MPI), 集成在 CPU 中；是一種經濟有效的方案，可以同時連接編程器/PC、人機界面系統和其它的 SIMATIC S7/C7 自動化系統。 PROFIBUS DP進行過程通信 SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFIBUS DP 接口的 CPU 連接到 PROFIBUS DP 總線系統。通過帶有 PROFIBUS DP 主站/從站接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。從用戶的角度來看，PROFIBUS DP 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）。以下設備可作為主站連接： SIMATIC S7-300 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S7-400 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 CPU 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC C7 （通過帶 PROFIBUS DP 接口的 C7 或 PROFIBUS DP CP） SIMATIC S5-115U/H、S5-135U 和 S5-155U/H，帶IM 308 SIMATIC 505 出于性能原因，每條線路上連接的主站不得*過 2 個。以下設備可作為從站連接： ET 200 分布式 I/O 設備 S7-300，通過 CP 342-5 CPU 313C-2 DP, CPU 314C-2 DP, CPU 314C-2 PN/DP, CPU 315-2 DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2 DP, CPU 317-2 PN/DP and CPU 319-3 PN/DP C7-633/P DP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP, C7-635, C7-636 現場設備雖然帶有 STEP 7 的編程器/PC 或 OP 是總線上的主站，但是只使用 MPI 功能，另外通過 PROFIBUS DP 也可部分提供 OP 功能。

 通過 PROFINET IO 進行過程通信 SIMATIC S7-300 通過通信處理器或通過配備集成 PROFINET 接口的 CPU 連接到 PROFINET IO 總線系統。通過帶有 PROFIBUS 接口的 CPU,可構建一個高速的分布式自動化系統，并且使得操作大大簡化。從用戶的角度來看，PROFINET IO 上的分布式I/O處理與集中式I/O處理沒有區別（相同的組態，編址及編程）?？蓪⑾铝性O備作為 IO 控制器進行連接： SIMATIC S7-300 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU） SIMATIC ET 200 （使用配備 PROFINET 接口的 CPU） SIMATIC S7-400 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）可將下列設備作為 IO 設備進行連接： ET 200 分布式 I/O 設備 ET 200S IM151-8 PN/DP CPU, ET 200pro IM154-8 PN/DP CPU SIMATIC S7-300 （使用配備 PROFINET 接口或 PROFINET CP 的 CPU）現場設備通過 AS-Interface 進行過程通信 S7-300 所配備的通信處理器 (CP 342-2) 適用于通過 AS-Interface 總線連接現場設備（AS-Interface 從站）。
更多信息，請參見通信處理器。通過 CP 或集成接口（點對點）進行數據通信通過 CP 340/CP 341 通信處理器或 CPU 313C-2 PtP 或 CPU 314C-2 PtP 的集成接口，可經濟有效地建立點到點連接。有三種物理傳輸介質支持不同的通信協議： 20 mA (TTY)（僅 CP 340/CP 341） RS 232C/V.24（僅 CP 340/CP 341） RS 422/RS 485 可以連接以下設備： SIMATIC S7、SIMATIC S5 自動化系統和其他公司的系統打印機機器人控制掃描器，條碼閱讀器，等特殊功能塊包括在通信功能手冊的供貨范圍之內。使用多點接口 (MPI) 進行數據通信 MPI（多點接口）是集成在 SIMATIC S7-300 CPU 上的通信接口。它可用于簡單的網絡任務。 MPI 可以同時連接多個配有 STEP 7 的編程器/PC、HMI 系統（OP/OS）、S7-300 和 S7-400。全局數據： “全局數據通信”服務可以在聯網的 CPU 間周期性地進行數據交換。 一個 S7-300 CPU 可與多達 4 個數據包交換數據，每個數據包含有 22 字節數據，可同時有 16 個 CPU 參與數據交換（使用 STEP 7 V4.x）。

SIMATIC ET 200SP是一種多功能分布式I/O系統適用于各種應用領域。防護等級為IP20，用于柜內。ET 200SP靈活的架構，使得I/O站可以安裝于現場滿足確切的需要。

使用簡便：
通過總線適配器，可以靈活選擇PROFINET的連接方式；
直插式端子技術，接線無需工具；
接線端子孔和彈簧下壓觸點的排布更加合理，接線更加方便；
彩色端子標簽，參考標識牌以及標簽條，帶來了清晰明確的標識；

 通道級的診斷功能。
設計緊湊：
單站擴展多支持64個模塊，節省控制箱內的空間；外形緊湊，適用于80mm的標準控制箱。
功能強大：
PROFINET高速通訊；
電子模塊和接線端子盒部分均可以在線熱插拔；
從導線，端子盒和背板總線直至PROFINET電纜采用統一的屏蔽設計理念；
系統集成PROFIenergy帶來更高的能效；
支持AS-i總線；
通過軟件進行組態設置，無需撥碼。

ET 200SP通過PROFINET或者PROFIBUS接口模塊與總線系統相連，接口模塊實現數據在I/O模塊和上層控制器之間的交換。
PROFINET接口模塊上，可以插接各種總線適配器，從而自由選擇PROFINET的連接形式。
PROFINET接口模塊具有以下幾種：
IM155-6PN 標準型，包含服務模塊，不含總線適配器。PROFINET接口模塊，多支持32個擴展模塊。訂貨號: 6ES7 155-6AU00-0BN0。
IM155-6PN 標準型，包含服務模塊以及安裝好的總線適配器（BA 2xRJ45）。PROFINET接口模塊，多支持32個擴展模塊
訂貨號: 6ES71944AD000AA0。
IM 155-6PN 高性能型，包含服務模塊，不含總線適配器
PROFINET接口模塊，多支持64個擴展模塊。支持大點數的系統架構，以及快速數據傳輸。

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 ET 200SP "基座單元

模塊(module)）系指由復數個具基礎功能之組件，組件組成之具特定功能之組件，該組件用以組成具完整功能之系統、設備或程序;泛用于各軟，硬件領域。通常以其功能，用途命名，如散熱模塊、存儲器模塊、游戲模塊等。在程序設計中，為完成某一功能所需的一段程序或子程序;或指能由編譯程序、裝配程序等處理的*立程序單位；或指大型軟件系統的一部分。模塊，又稱構件，是能夠單*命名并*立地完成一定功能的程序語句的(即程序代碼和數據結構的體)。它具有兩個基本的特征：外部特征和內部特征。外部特征是指模塊跟外部環境聯系的接口(即其他模塊或程序調用該模塊的方式，包括有輸入輸出參數、引用的全局變量）和模塊的功能;內部特征是指模塊的內部環境具有的特點（即該模塊的局部數據和程序代碼)。

ET 200S 特點
ET200S分布式I/O系統是離散型模塊化，高度靈活的DP從站，用于連接*控制器或現場總線上的過程信號。
ET200S支持現場總線類型PROFIBUS DP和PROFINE IO，防護等級為IP20。
每個接口模塊可以擴展63個模塊或2m寬。
可以擴展7.5kW的電機啟動器和4.0kW的變頻器。
支持故障安全型與標準型模塊共存于一個ET200S站點。標準的DIN35安裝導軌。
ET200M具有S7-300自動化系統的組態技術，由一個IM153-X和多個S7-300的I/O模塊組s成。模塊化IO系統，防護等級為IP20,特別適合用于高密度且復雜的自動化任務。同時支持PROFIBUS和PROFINET現場總線。

ET 200SP是西門子推出的新一代分布式I/O系統，在結構設計上采用了與ET 200S類似的緊湊式設計，目前已覆蓋ET 200S的主要功能，接口模塊IM155-6PN ST與IM155-6 DP HF支持多32個模塊；IM155-6 HF支持多個模塊，信號模塊支持熱插拔，集成PROFIenergy功能，I/O模塊支持電源分組，支持組態控制功能。由于信號模塊提高了集成度，使得使用ET 200SP配置相同數量的I/O信號比使用ET 200S，體積減少50%；創控教育改變了模板供電方式，無需PM-E模板；模板功能進行了整合，減少了模塊的種類；系統集成了電源模塊，從而無需單*的電源模塊；采用的100MBit/s 背板總線，使背板數據刷新速度得到*大提高；采用快速接線技術，接線無需工具；安裝導軌為標準的DIN35導軌。