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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩慕自動化設(shè)備有限公司
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西門子 S7-1500控制器提供了更高性能，位指令的處理時間至1ns，浮點(diǎn)運(yùn)算的指令處理時間至10ns(取決于CPU類型，這在次上市發(fā)布的產(chǎn)品中是不可能的)。背板總線的速度是S7-400PLC的40倍;由于代碼生成得到優(yōu)化，CPU的響應(yīng)速度與現(xiàn)有控制器的CPU相比更快。

　　每個CPU都配有一個PROFINET IO (2端口交換機(jī))標(biāo)準(zhǔn)接口。CPU 1516-3PN/DP另外還具有一個集成PROFINET基本接口，例如，可用于網(wǎng)絡(luò)隔離。

　　除集成接口外，每個西門子 S7-1500控制器還可通過通信模塊或通信處理器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣就提供了很多其它連接方法，例如，通過PROFIBUS進(jìn)行連接，通過以太網(wǎng)進(jìn)行連接，或通過采用協(xié)議USS或Modbus RTU的串行接口進(jìn)行連接。

　　西門子S7-1500PLC集成技術(shù)

　　西門子S7-1500可以不使用任何附加模塊而在PLC中集成運(yùn)動控制功能。通過PLCopen，該控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的塊，可用來連接模擬驅(qū)動器和PROFIdrive驅(qū)動器。運(yùn)動控制功能支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸以及外部編碼器。

圖 1 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟

（ 1 ）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求

a ．被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。

b ．控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨(dú)立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。

（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備

根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

（ 3 ）選擇合適的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號和輸出信號的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（ 4 ）分配 I/O 點(diǎn)

分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。

（ 5 ）設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（ 7 ）進(jìn)行軟件測試

程序輸入 PLC 后，應(yīng)*行測試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。

（ 8 ）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。

（ 9 ）編制技術(shù)文件

系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。

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PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。

在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個方面來考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會造成一定浪費(fèi)。

要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。

6ES75225FH000AB0 DQ 16：數(shù)字量輸出模塊，可控硅  DQ 16x 230 VAC/ 1A ST (TRIAC), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225HH000AB0 DQ 16：數(shù)字量輸出模塊，繼電器  DQ 16x 230 VAC/ 2A ST (RELAY), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225EH000AB0 DQ 16：數(shù)字量輸出模塊，晶體管 DQ16 X 24...48VUC/125VDC/0.5A, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75221BF000AB0 DQ 8：數(shù)字量輸出模塊，高性能    DQ 8x 24VDC/ 2A HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225FF000AB0 DQ 8：數(shù)字量輸出模塊，可控硅   DQ 8 x 230 VAC/ 2A ST (TRIAC), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75225HF000AB0 DQ 8：數(shù)字量輸出模塊，繼電器  DQ 8x 230VAC/ 5A ST (RELAY), 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211BL000AB0 DI 32：數(shù)字量輸入模塊，高性能   DI 32x 24VDC HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211BL100AA0 DI 32：數(shù)字量輸入模塊，DI 32x 24VDC BA, 25mm模塊，含前連接器

6ES75211BH000AB0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，高性能  DI 16x 24VDC HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211BH100AA0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，DI 16x 24VDC BA, 25mm模塊，含前連接器

6ES75211BH500AA0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，源型，DI 16x 24VDC SRC BA, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75211FH000AA0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，DI 16x 230V AC BA, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75217EH000AB0 DI 16：數(shù)字量輸入模塊，DI 16 X 24...125V UC HF, 35mm模塊，不含前連接器

6ES75231BL000AA0 DI16/DQ16：數(shù)字量輸入/輸出模塊，16x 24VDC/16x 24VDC/ 0.5A BA, 25mm模塊，含前連接器

　　每個CPU都配有一個PROFINET IO (2端口交換機(jī))標(biāo)準(zhǔn)接口。CPU 1516-3PN/DP另外還具有一個集成PROFINET基本接口，例如，可用于網(wǎng)絡(luò)隔離。

　　除集成接口外，每個西門子 S7-1500控制器還可通過通信模塊或通信處理器進(jìn)行擴(kuò)展。這樣就提供了很多其它連接方法，例如，通過PROFIBUS進(jìn)行連接，通過以太網(wǎng)進(jìn)行連接，或通過采用協(xié)議USS或Modbus RTU的串行接口進(jìn)行連接。

　　西門子S7-1500PLC集成技術(shù)

　　西門子S7-1500可以不使用任何附加模塊而在PLC中集成運(yùn)動控制功能。通過PLCopen，該控制器提供了標(biāo)準(zhǔn)化的塊，可用來連接模擬驅(qū)動器和PROFIdrive驅(qū)動器。運(yùn)動控制功能支持轉(zhuǎn)速軸和定位軸以及外部編碼器。

　　為了有效調(diào)試和快速優(yōu)化驅(qū)動器和閉環(huán)控制器，西門子 S7-1500還針對所有CPU變量提供了廣泛的跟蹤功能，既可用于實(shí)時，又可用于不定時故障檢測。

　　除驅(qū)動器功能外，S7-1500還提供了豐富的閉環(huán)控制功能，例如，可通過便于組態(tài)的塊來自動優(yōu)化控制參數(shù)以獲得控制質(zhì)量。

　　此外，還可利用工藝模塊來執(zhí)行高速計(jì)數(shù)、位置捕獲等功能，或針對24V直至200kHz的信號執(zhí)行測量。

　　西門子S7-1500PLC集成了功能

　　與STEP7結(jié)合使用時，每個CPU都會提供基于密碼的知識保護(hù)，可防止未經(jīng)授權(quán)而讀出并更改程序塊的內(nèi)容。

　　復(fù)制保護(hù)加強(qiáng)了防護(hù)，防止未經(jīng)授權(quán)而復(fù)制程序塊。可以將具體程序塊鏈接至存儲卡的序列號，以便只有在將組態(tài)的存儲卡插到CPU中之后，才會執(zhí)行該程序塊。

　　并且，控制器具有四個不同的訪問級別，以便向不同用戶組分配不同的訪問權(quán)限。

　　由于操作保護(hù)得到改進(jìn)，因此，控制器可以檢測到數(shù)據(jù)更改或未經(jīng)授權(quán)的組態(tài)數(shù)據(jù)傳輸。