西門(mén)子中央處理器CPUST20               西門(mén)子中央處理器CPUST20

PLC的基本概念
可編程控制裝置(Programmable Controller)是電腦家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用所設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制裝置稱(chēng)作可編程邏輯控制裝置(Programmable Logic Controller)，一般稱(chēng)作PLC，它通常作為代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，所以，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制裝置，一般稱(chēng)作PC。但是為了杜絕與個(gè)人電腦(Personal Computer)的一般稱(chēng)作混淆，所以將可編程控制裝置一般稱(chēng)作PLC
2、PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的電腦，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型電腦相同，如圖所示：
a. 處理單元(CPU)
處理單元(CPU)是PLC的控制。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的客戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，可以診斷客戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方法接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從客戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取客戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等全部的客戶(hù)程序執(zhí)行完成之后，后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)輸送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
為了進(jìn)一步提高PLC的可*性，近些年來(lái)對(duì)大型PLC還采用雙CPU產(chǎn)生冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。如此，即便某個(gè)CPU發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)依然能正常運(yùn)行。b、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器叫作系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。
存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器叫作客戶(hù)程序存儲(chǔ)器。
C、電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)優(yōu)良的、可*得電源系統(tǒng)是無(wú)法工作正常的，所以PLC的生產(chǎn)商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。
3、PLC的工作方式
一. 掃描技術(shù)當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作流程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、客戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成以上三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行以上三個(gè)階段。(一) 輸入采樣階段
在輸入采樣階段，PLC以掃描方法順序地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入客戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即便輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生改變，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不改。所以，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必需超過(guò)一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
(二) 客戶(hù)程序執(zhí)行階段在客戶(hù)程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序順序地掃描客戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)產(chǎn)生的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)產(chǎn)生的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后按照邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是不是要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在客戶(hù)程序執(zhí)行流程中，僅有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生改變，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生改變，并且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。
(三) 輸出刷新階段
當(dāng)掃描客戶(hù)程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新全部的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路推動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
比較下二個(gè)程序的異同：
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣，但在PLC中執(zhí)行的流程卻不同。
※ 程序1只用一次掃描周期，就可完成對(duì)%M4的刷新；
※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對(duì)%M4的刷新。
這兩個(gè)例子說(shuō)明：相同的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不一樣。另外，也可看到：采用掃描客戶(hù)程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)分。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)講可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)分了。
通常情況下，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期相當(dāng)于自診斷、通訊、輸入采樣、客戶(hù)程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。
二. PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間
為了提高PLC的抗干擾能力，提高其可*性，PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了可實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC使用了不同于一般微型電腦的運(yùn)行方法(掃描技術(shù))。
以上兩個(gè)主要原因，導(dǎo)致PLC得I/O響應(yīng)比一般微型電腦產(chǎn)生的工業(yè)控制系統(tǒng)滿(mǎn)的多，其響應(yīng)時(shí)間zui少相當(dāng)于一個(gè)掃描周期，一般均高于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。
所謂I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)相關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。其短的I/O響應(yīng)時(shí)間與長(zhǎng)的I/O響應(yīng)時(shí)間如圖所示
SIEMENS PLC在的產(chǎn)品，按照規(guī)模和性能的大小，主要包括 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡(jiǎn)單簡(jiǎn)介一下該三種產(chǎn)品的一些特性。
針對(duì)低性能需求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它多可有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)連接有RS-485通訊接口和Profibus兩類(lèi)，可通過(guò)編程器PG訪問(wèn)所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。
其中的擴(kuò)展模塊（EM）有以下類(lèi)別：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個(gè)比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），經(jīng)過(guò)AS-接口的從站可以控制多達(dá)248個(gè)設(shè)備，如此就能顯著的擴(kuò)展S7-200的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)。

西門(mén)子S7-200 SMART CPU訂貨型號(hào)及說(shuō)明：

6ES7288-1SR20-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU SR20， 上，AC/DC/繼電器， 機(jī)載 I/O： 12 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；8 DO 繼電器 2A； 電源：交流 47-63Hz 時(shí) 85-264V AC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 20 KB

6ES7288-1SR30-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU SR30， 標(biāo)準(zhǔn) CPU，AC/DC/繼電器， 機(jī)載 I/O： 18 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；12 DO 繼電器 2A； 電源：交流 47-63Hz 時(shí) 85-264V AC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 30 KB

6ES7288-1SR40-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU SR40， 上，AC/DC/繼電器， 機(jī)載 I/O： 24 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；16 個(gè) 2A 繼電器數(shù)字輸出； 電源：交流 47-63Hz 時(shí) 85-264V AC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 40 KB

6ES7288-1SR60-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU SR60， 上，AC/DC/繼電器， 機(jī)載 I/O： 36 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；24 個(gè) 2A 繼電器數(shù)字輸出； 電源：交流 47-63Hz 時(shí) 85-264V AC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 50 KB

6ES7288-1ST20-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU ST20， 標(biāo)準(zhǔn) CPU，DC/DC/DC， 機(jī)載 I/O： 12 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；8 DO 24V DC； 電源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 20 KB

6ES7288-1ST30-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU ST30， 標(biāo)準(zhǔn) CPU，DC/DC/DC， 機(jī)載 I/O： 18 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；12 DO 24V DC； 電源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 30 KB

6ES7288-1ST40-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU ST40， 上，DC/DC/DC， 機(jī)載 I/O： 24 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；16DO 24V DC； 電源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 40 KB

6ES7288-1ST60-0AA0

SIMATIC S7-200 SMART，CPU ST60， 上，DC/DC/DC， 機(jī)載 I/O： 36 個(gè) 24V DC 數(shù)字輸入；24 DO 24V DC； 電源：直流 20.4-28.8V DC， 程序存儲(chǔ)器/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 50 KB

經(jīng)濟(jì)型，繼電器輸出型 CR40

技術(shù)規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)型，繼電器輸出型 SR 20/ SR 40/ SR 60

技術(shù)規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)型，晶體管輸出型 ST 40 / ST 60

技術(shù)規(guī)范