西门子S7-300系列6ES7870-1AB01-0YA0通讯模块

可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，它采用一种可编程的存储器，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，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。[1]中文名可编程逻辑控制器外文名ProgrammableLogicController简称PLC出现时间1969年特点工作可靠，可编程等所属学科计算机目录1发展历史▪起源▪发展2基本结构▪电源▪处理单元▪存储器▪输入单元▪输出单元3工作原理▪输入采样▪用户程序执行▪输出刷新▪小结4功能特点5系。20世纪60年代，美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时，发现继电器，接触器控制系统修改。

时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量，脉冲量，计时，计数器，模拟量的越限报警等状态量为主的-离散量的数据采集监视，由于这些控制和监视的要求，使PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。PLC厂家在原来CPU模板上提逐渐增加了各种通讯接口，现场总线技术及以太网技术也同步发展，使PLC的应用范围越来越广泛，PLC具有稳定可靠，价格便宜，功能齐全，应用灵活方便，操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因。PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，有母板，数字I/O模板，模拟I/O模板，还有特殊的定位模板，条形码识别模板等模块，用户可以根据需要采用在母板上扩展或者利用总线技术配备远程I/O从站的方法来得到想要的I/O数。

通信总线应符合标准，通信距离应满足装置实际要求，可编程逻辑控制器系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%，可编程逻辑控制器系统的通信网络主要形式有下列几种形式:1)，PC为主站。多台同型号可编程逻辑控制器为从站，组成简易可编程逻辑控制器网络,2)，1台可编程逻辑控制器为主站，其他同型号可编程逻辑控制器为从站，构成主从式可编程逻辑控制器网络,3)，可编程逻辑控制器网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网,4)。可编程逻辑控制器网络(各厂商的可编程逻辑控制器通信网络)，为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的(如点对点，现场总。

则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失，处理速度与用户程序的长度，CPU处理速度，软件质量等有关，可编程逻辑控制器接点的响应快。速度高，每条二进制指令执行时间约0.2-0.4Ls，因此能适应控制要求高，相应要求快的应用需要，扫描周期(处理器扫描周期)应满足:小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5ms/K,大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2ms/K。控制器类型可编程逻辑控制器按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类,按CPU字长分为1位，4位，8位，16位，32位，64位等，从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型可编程逻辑控制器的I/O点数固。

模拟量闭环对于模拟量的闭环控制系统，除了要有开关量的输入输出外，还要有模拟量的输入输出点，以便采样输入和调节输出实现对温度。流量，压力，位移，速度等参数的连续调节与控制，目前的PLC不但大型，中型机具有这种功能外，还有些小型机也具有这种功能，数字量控制控制系统具有旋转编码器和脉冲伺服装置(如步进电动机)时，可利用PLC实现接收和输出高速脉冲的功能。实现数字量控制，较为先进的PLC还专门开发了数字控制模块，可实现曲线插补功能，近来又推出了新型运动单元模块，还能提供数字量控制技术的编程语言，使PLC实现数字量控制更加简单，数据采集监控由于PLC主要用于现场控制。所以采集现场数据是十分必要的功能，在此基础上将PLC与上位计算机或触摸屏相连。

应用面拓展，操作十分灵活方便。监视和控制变量十分容易，西门子PLCS7-300系列PLC安装及注意事项:一，辅助电源功率较小，只能带动小功率的设备(光电传感器等);二，一般PLC均有一定数量的占有点数(即空地址接线端子)，不要将线接上;三。PLC存在I/O响应延迟问题。尤其在快速响应设备中应加以注意，输出有继电器型，晶体管型(高速输出时宜选用)，输出可直接带轻负载(LED指示灯等);五，输入/断开的时间要大于PLC扫描时间;六，PLC输出电路中没有保护。因此应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置，防止负载短路造成损坏PLC;七，不要将交流电源线接到输入端子上，以免烧坏PLC;八，接地端子应独立接。

可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元，高速计数器，带速度补偿的模拟单元，ASC码转换单元等，通信功能大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCP/IP)，需要时应能与工厂管理网(TCP/IP)相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络，可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口，RIO通信口，常用DCS接口等,大中型可编程逻辑控制器通信总线(含接口设备和电缆)应1冗余配。

)通信处理器，编程功能离线编程方式:可编程逻辑控制器和编程器公用一个CPU。编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制，完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程，离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便，在线编程方式:CPU和编程器有各自的CPU。主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行，这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型可编程逻辑控制器中常采用。五种标准化编程语言:顺序功能图(SFC)，梯形图(LD)，功能模块图(FBD)三种图形化语言和语句表(IL。

企业主要业务经营范围：
   为工业企业数字化工厂产线设计、建设、互联互通等提供的产品、技术和服务；
   为工业企业提供远程数据采集、监控、调试运维及工业大数据平台解决方案和服务；
   为工业企业和提供西门子电气自动化控制、传动整体解决方案及项目集成、实施应用；
   为工业企业提供西门子工业软件及数字化工厂解决方案和实施服务；
   为工业企业提供西门子自动化控制、网络通讯、变频电机、低压元器件、智能仪表等电气控制、传动   产品及高、中、低压、西门子8PT配电产品、能源集团自动化等产品、技术和服务；

程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量，设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的。需在程序调试之后才知道，为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代，存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10-15倍。加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数(16位为一个字)，另外再按此数的25%考虑余量，控制功能选择该选择包括运算功能，控制功能，通信功能，编程功能，诊断功能和处理速度等特性的选择，运算功能简单可编程逻辑控制器的运算功能包括逻辑运算。计时和计数功能,普通可编程逻辑控制器的运算功能还包括数据移。

使可编程逻辑控制器增加了运算，数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置，此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，个人计算机发展起来后。为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为ProgrammableLogicController(PLC)，20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已引入可编程控制器中。使其功能发生了飞跃，更高的运算速度，**小型体积，更可靠的工业抗干扰设计，模拟量运算，PID功能及较高的性价比奠定了它在现代工业中的地位，20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业中已获得广泛应用。

其排列次序不同，执行的结果也不同，另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别，当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略。那么二者之间就没有什么区别了，保养编辑设备定期测试，调整(1)每半年或季度检查PLC柜中接线端子的连接情况，若发现松动的地方及时重新坚固连接,(2)对柜中给主机供电的电源每月重新测量工作电压,设备定期清扫(1)每六个月或季度对PLC进行清扫。切断给PLC供电的电源把电源机架，CPU主板及输入/输出板依次拆下，进行吹扫，清扫后再依次原位安装好，将全部连接恢复后送电并启动PLC主机，认真清扫PLC箱内卫生,(2)每三个月更换电源机架下方过滤网,检修前准备(1)检修前准备好工具,(2)为**元件的功能不出故障及模板不损。

西门子PLCS7-300系列小型机:小型机的控制点一般在256点之内。适合于单机控制或小型系统的控制，西门子小型机有S7-处理速度0.8~1.2ms,存贮器2k,数字量248点,模拟量35路，中型机:中型机的控制点一般不大于2048点,可用于对设备进行直接控制，还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。它适合中型或大型控制系统，西门子中型机有S7-处理速度0.8~1.2ms,存贮器2k,数字量1024点,模拟量128路,网络PROFIBUS,工业以太网,MPI，大型机:大型机的控制点一般大于2048点,不仅能完成较复杂的算术运西门子PLCS7-400系列算还能进行复杂的矩阵运算。它不仅可用于对设备进行直接控。

该系统广泛地使用了微处理器。20世纪80年代初，S5系统进一步升级--U系列PLC，较常用机型:S5-90U，95U，100U，115U，135U，155U，1994年4月，S7系列诞生，它具有更化，更高性能等级，安装空间更小。更良好的WINDOWS用户界面等优势，其机型为:S7-200，300，400，1996年，在过程控制领域，西门子公司又提出PCS7(过程控制系统7)的概念，将其优势的WINCC(与WINDOWS兼容的操作界面)。PROFIBUS(工业现场总线)，COROS(监控系统)，SINEC(西门子工业网络)及控调技术融为一体，西门子公司提出TIA(TotallyIntegratedAutomation)概。

即表示一个相应的温度，转换原理1.数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现，数字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后进行低通滤波，根据信号与系统的理论。数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱(即Sa函数)的乘积，这样，用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱，一般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次滤波(Sa函数和理想低通)可以合并(级联。

不与其它设备接地端串联，接地线裁面不小于2mm2;九。输入，输出信号线尽量分开走线，不要与动力线在同一管路内或捆扎在一起，以免出现干扰信号，产生误动作;信号传输线采用屏蔽线，并且将屏蔽线接地;为保证信号可靠，输入，输出线一般控制在20米以内;扩展电缆易受噪声电干扰。

一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类

由PLC生产厂家编写。并固化到只读存储器(ROM)中，用户不能访问，[4]输入单元输入单元是PLC与被控设备相连的输入接口，是信号进入PLC的桥梁，它的作用是接收主令元件，检测元件传来的信号，输入的类型有直流输入，交流输入。交直流输入，[4]输出单元输出单元也是PLC与被控设备之间的连接部件，它的作用是把PLC的输出信号传送给被控设备，即将处理器送出的弱电信号转换成电平信号，驱动被控设备的执行元件，输出的类型有继电器输出。晶体管输出，晶闸门输出，PLC除上述几部分外，根据机型的不同还有多种外部设备，其作用是帮助编程，实现监控以及网络通信，常用的外部设备有编程器，打印机，盒式磁带录音机，计算机等。

简单，S7-300PLC具有多种不同的通信接口。并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统,串行通信处理器用来连接点到点的通信系统,多点接口(MPI)集成在CPU中，用于同时连接编程器，PC机，人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。3．SIMATICS7-400PLCS7-400PLC是用于中，高档性能范围的可编程序控制器，S7-400PLC采用模块化无风扇的设计。可靠耐用，同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU，并配有多种通用功能的模板。这使用户能根据需要组合成不同的系统，当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需。

比较等运算功能,较复杂运算功能有代数运算，数据传送等,大型可编程逻辑控制器中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能，随着开放系统的出现，在可编程逻辑控制器中都已具有通信功能。有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能，设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能，大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能。有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等，要显示数据时需要译码和编码等运算，控制功能控制功能包括PID控制运算，前馈补偿控制运算，比值控制运算等。应根据控制要求确。

工作原理编辑当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样，用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期，在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段，输入采样在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段，在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化。I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变，因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期。才能保证在任何情况下，该输入均能被读入，用户程序执行在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图。

还可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控，西门子大型机有S7-1500,S7-处理速度0.3ms/1k字,存贮器512k,I/O点12672,控制性能可以分为高档机。中档机和低档机，低档机这类可编程序控制器，具有基本的控制功能和一般的运算能力，工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较少，比如，德国SIEMENS公司生产的S7-200就属于这一类，中档机这类可编程序控制器。具有较强的控制功能和较强的运算能力，它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数，指数和PID运算，工作速度比较快，能带的输入输出模块的数量也比较多，输入和输出模块的种类也比较多。比如，德国SIEMENS公司生产的S7-300就属于这一。

维护方便的前提下,力争的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素，结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式，整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中,而模块式PLC的功。输入点数与输出点数的比例，I/O模块的种类等方面选择余地大,且维修方便,一般于较复杂的控制系统，安装方式PLC系统的安装方式分为集中式，远程I/O式以及多台PLC联网的分布式，集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快。成本低,远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设驱动器和远程I/O电源,多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通讯模。

即全集成自动化系统。将PLC技术溶于全部自动化领域，S3，S5系列PLC已逐步退出市场，停止生产，而S7系列PLC发展成为了西门子自动化系统的控制核心，而TDC系统沿用SIMADYND技术内核，是对S7系列产品的进一步升级。它是西门子自动化系统尖端，功能强的可编程控制器，产品分类编辑可编程控制器是由现代化生产的需要而产生的，可编程序控制器的分西门子PLCS7-200系列类也必然要符合现代化生产的需求，一般来说可以从三个角度对可编程序控制器进行分类。其一是从可编程序控制器的控制规模大小去分类，其二是从可编程序控制器的性能高低去分类，其三是从可编程序控制器的结构特点去分类，控制规模可以分为大型机，中型机和小型。