西门子S7-300AO模块

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可编程序控制器(PLC)的特点

为适应工业使用，与一般控制装置相比较，PLC机有以下特点：

1. 可靠性高，抗能力强

    工业生产对控制设备的可靠性要求：

①平均故障间隔时间长

②故障修复时间（平均修复时间）短

任何电子设备产生的故障，通常为两种：

     ①偶发性故障。由于外界恶劣如电磁、**高温、**低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起部件的损坏，一旦条件恢复正常，也随之恢复正常。但对PLC而言，受外界影响后，内部存储的信息可能被。

     ②性故障。由于元器件不可恢复的而引起的故障。

如果能偶发性故障的发生条件，如果能使PLC在恶劣中不受影响或能把影响的后果在范围，使PLC在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能平均故障间隔时间；如果能在PLC上一些诊断措施和适当的保护手段，在性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障在局部，就能PLC的平均修复时间。为此，各PLC的生产厂商在硬件和方面采取了多种措施，使PLC除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外，还使PLC具有了很强的抗能力。

·硬件措施：

主要模块均采用大规模或**大规模集成电路，大量开关由无触点的电子存储器完成，I/O设计有完善的通道保护和调理电路。

①    屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界。

②    滤波——对供电及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以或高频，也削弱了各种模块之间的相互影响。

③    电源与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压器进行，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。

④    隔离——在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离I/O接口与CPU之间电的联系，故障和误；各I/O口之间亦彼此隔离。

⑤    采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出现故障，能迅速更换，使恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。

·措施：

    有较强的自检及保护功能。

①故障检测——定期地检测外界，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强等。以便及时进行处理。

②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不PLC内部的信息。一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器，配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。

③设置警戒时钟WDT（）——如果程序每循环执行时间**过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即。

④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即，并停止执行。

⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会丢失。

    PLC的出厂试验项目中，有一项就是抗试验。它要求能承受幅值为1000V，上升时间1nS，脉冲宽度为1μS的脉冲。一般，平均故障间隔时间可达几十万～上千万小时；制成亦可达4～5万小时甚至更长时间。

2 .通用性强，控制程序可变，使用方便

PLC品种齐全的各种硬件装置，可以组成能各种要求的控制，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只需改编程序就可以要求。因此，PLC除应用于单机控制外，在工厂自动化中也被大量采用。

3.功能强，适应面广

现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。既可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产。

4.编程简单，容易

目前，大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程”。既继承了控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平，所以非常容易接受和。梯形图语言的编程元件的符号和表达与继电器控制电路原理图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

PLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部了解释程序）。与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的，完全可以控制要求。

5.了控制的设计及施工的工作量

由于PLC采用了来取代继电器控制中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为。同时，PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，更了现场的调试工作量。并且，由于PLC的低故障率及很强的功能，模块化等等，使维修也较为方便。

6.体积小、重量轻、功耗低、方便

PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品，其结构紧凑，坚固，体积小，重量轻，功耗低。并且由于PLC的强抗能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的控制设备。以庆惜公司的F1-40M型PLC为例：其外型尺寸仅为305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应温、湿度变化的能力。现在三菱公司又有FX系列PLC，与其**小型品种F1系列相比：面积为47%,体积为36%，在的配置上既固定又灵活，输入输出可达24～128点。

可编程序控制器PLC的应用范围
 目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化等各行各业，随着PLC性能价格比的不断，其应用领域不断扩大。从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：

1.开关量逻辑控制

利用PLC基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC基本的应用，也是PLC广泛的应用领域。

 2.运动控制

大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。

3.控制

大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。

   4.数据处理

 现代的PLC都具有数算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。

 5.通信联网

 PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与其它智能设备之间的通信，PLC与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中、分散控制”的多级分布式控制，工厂自动化（FA）发展的需要

可编程序控制器PLC的分类
 PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

    1．按结构形式分类

    根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。

    （1）整体式PLC  整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。

    （2）模块式PLC   模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

    还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但可以灵活配置，还可做得体积小巧。

    2．按功能分类

    根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、三类。

    （1）低档PLC  具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制。

    （2）中档PLC   除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制。

    （3）PLC   除具有中档机的功能外，还了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模控制或构成分布式网络控制，实现工厂自动化。

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