北京西门子电机中国供货商

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PLC控制与接触器控制的比较

在PLC出现以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承担着生产过程自动控制的艰巨任务，往往需要由成百上千只各类继电器构成复杂的控制系统，需要数倍于甚至数十倍于继电器数量的导线进行连接。当这些继电器运行时，不仅要消耗大量的电能，还要产生大量的噪声污染。生产中，为了保证控制系统的正常运行，需要安排大量的维护技术人员进行维护与检修，因为有时某个继电器的故障或者是某个继电器的触点接触不好都会影响整个控制系统的正常运行。如果系统出现故障，检查和排除故障是非常艰巨和困难的工作，这完全需要依靠现场电气技术人员长期积累的经验。如果生产工艺发生变化，往往需要增加很多的继电器，重新接线或改线的工作量极大，有些极端情况甚至需要重新设计控制系统，造成大量的人力和资金的投入。如此，这种由继电器实现的控制系统的功能也仅仅局限在能实现粗略定时、计数功能的顺序逻辑控制。市场迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电器控制系统，使电气控制系统工作更可靠、维修更容易、更能适应经常变化的生产工艺要求。

浔之漫智控技术（上海）有限公司

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在PLC控制中也能够实现一些接触器控制无法完成的控制过程，例如计数、比较、运算、控制程序检测或对可变参数功能块的调用等功能。

在许多现代工业控制现场，传感器与执行装置是通过现场总线串联起来的。典型的现场总线形式有Interbus、Profibus或是CANBus等。这些通过现场总线连接的现场器件，通过局域网可以十分方便地与上级主控制器或主计算机相连。很多PLC都有现场总线通信接口，使得“分散控制，集中监控”的现代工业控制思想得以实现。

PLC是以顺序循环的方式来执行控制程序的。也就是说，控制指令按照其在控制程序中的排列次序，由控制器从程序存储器中读取，并从条至后一条逐条执行。当后一条指令完成后，控制器又会回到程序存储器的初始位置，周而复始循环执行。PLC指令执行的过程如图1-2所示。

在一个程序处理周期开始时，可编程序控制器会查询控制器所有被占用的数字输入端的信号状态。查询所得的逻辑信号（“0”或“1”）将作为“输入过程映像”存入内存。控制器在控制程序处理中只调用内存中的“输入过程映像”，而不是查询输入口的信号状态。这样，在一个程序处理周期中所发生的输入信号变化，将不会对控制过程产生干扰或影响。访问内部数据存储器所需要的时间要远少于直接从外部组件读取数据所用的时间。

在程序处理过程中，通过对输入端口、寄存器或定时器信号的查询和逻辑处理所获得的新的输出信号状态，控制器会将这些变化后的输出信号先存入“输出过程映像”。直到后一条程序指令完成后，“输出过程映像”的内容才会被传输到外部的输出模块。这样，在一个程序处理周期里输出端口的状态是不会改变的，或者说，只有完成一个程序处理周期，输出端的状态才可能发生变化。

如果在一个程序周期中，多条程序指令对同一个输出信号作出多次状态修改，那么只有后一次存入“输出过程映像”的信号状态是有效的，并输出至输出模块。

S7—300PLC功能强、速度快、扩展灵活，它具有紧凑的、无插槽位置限制的模块化结构，其系统构成如图1-5所示。它的主要组成部分有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央处理单元CPU模块、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）等。通过MPI网的接口可以直接与编程器PG、操作员面板OP和其他S7可编程序控制器相连接

除CPU模块外，每块信号模块都带有总线连接器，安装时，先将总线连接器装在CPU模块，并固定在导轨上，依次将各模块装入。

1）电源模块PS307输出24VDC，它与CPU模块和其他信号模块之间通过外部电缆连接向各模块提供电源，而不是通过背板总线连接。

2）中央处理单元CPU模块有多种型号，如CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315—2DP等。CPU模块除完成执行用户程序的主要任务外，还为S7—300背板总线提供5V直流电源，并通过MPI多点接口与其他中央处理器或编程装置通信。

3）S7—300的编程装置可以是西门子专用的编程器，如PG705、PG720、PG740、PG760等，也可以用通用微机，配以STEP7软件包，并加MPI卡或MPI编程电缆构成。

4）信号模块SM可以使不同的过程信号电平与S7—300的内部信号电平相匹配，主要有数字量输入模块SM321、数字量输出模块SM322、模拟量输入模块SM331、模拟量输出模块SM332。每个信号模块都配有自编码的螺紧型前连接器，外部过程信号可方便地连在信号模块的前连接器上。特别指出的是，其模拟量输入模块独具特色，它可以接入热电偶、热电阻、4～20mA电流、0～10V电压等18种不同的信号，输入量程范围很宽。

5）功能模块FM主要用于实时性强、存储计数量较大的过程信号处理任务。例如，快给进和慢给进驱动定位模块FM351、电子凸轮控制模块FM352、步进电机定位模块FM353、伺服电机位控模块FM354、智能位控制面模块SINUMERIKFM-NC等。

通信处理器是一种智能模块，它用于PLC间或PLC与其他装置间联网实现数据共享。例如，具有RS-232C接口的CP340，与现场总线联网的CP342-5DP等。

1.2.2 系统扩展和模块地址的确定1.S7—300系统的扩展

S7—300是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架（导轨）或多个机架上。与CPU312IFM和CPU313配套的模块只能装在一个机架上。除了电源模块、CPU模块和接口模块外，一个机架上多只能安装8个信号模块或功能模块。

CPU314/315/315-2DP多可扩展为4个机架，IM360/IM361接口模块将S7—300背板总线从一个机架连接到下一个机架，

中央处理单元总是在0号机架的2号槽位上，1号槽位安装电源模块，3号槽位总是安装接口模块。槽位号4～11，可自由分配信号模块、功能模块和通信模块。需要注意的是，槽位号是相对的，每一机架的导轨并不存在物理的槽位。

可编程序控制器实际上是一个特殊的计算机系统，系统上电后对硬件和软件进行初始化，以扫描的方式工作，周而复始不断循环。每一次扫描称为一个扫描周期，约为几十个微秒到十几个毫秒甚至更短，主要可以分成输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，当然还包括执行如：通信处理、CPU自诊断测试等其他功能的时间。其框图如图1-2所示。

（1）输入采样阶段。

PLC在每个扫描周期都将和输入端子相连接的外部输入元件（如：按钮、行程开关、传感器等）的状态（接通或断开）信号采样到输入映像区中，并存储起来保持一个扫描周期不变，以参与用户程序执行的运算

（2）程序执行阶段。

PLC按“自左向右，自上而下”的顺序扫描执行用户程序的每一条指令，并从输入映像区和输出映像区中取出相关数据参与用户程序的运算、处理，程序执行的结果保存在输出映像区内。

（3）输出刷新阶段。

在整个程序执行完毕后，PLC将输出映像区中的执行结果送到输出状态锁存器锁存，并通过输出端子输出驱动用户负载设备。