西门子PLC模块控制器CPU414-3PN/DP

    三、成绩评价机制。应该明确成绩评价不是教学行为的终目的，成绩评价应作为激励学生学习的一种，成绩评价应做到及时、公正，具有可操作性。1、理论成绩评定包括笔试成绩、平时成绩和实验成绩，笔试成绩通过开卷或闭卷，考核了学生对PLC基本知识的程度；平时成绩通过平时完成作业的、上课出勤、课堂上解决问题的能力及创新等来评定；2、实验实训成绩评价应能体现出竞争机制，根据不同的任务要求分两种情况：，保证完成的前提下，根据完成速度评定分数；*二，保证统一时间的前提下，根据完成评定分数。根据完成或速度只对每个团队进行分数评定，团队每个成员的分数则依据给定分数通过本团队评议得分，这样促进团队内每个成员的积极性与性，同时学生的团队意识。

    四、校内学习与校外锻炼。学生在学校所学的PLC知识与技能对比实际工作岗位中的PLC控制，仍具有一定的差异或差距，学生就业后在工作岗位中一定会遇到一些难于解决的难题，这就需要学校、仍然要加强对学生工作的指导，把这些问题的解决做成典型案例对在校学生讲解，对在校生来说也是一种良好的积累。学生就业后，在工作岗位上应不断地与学校沟通，不断地向有的请教，才能熟练PLC控制的设计与应用。

     总之，作为学校只有做到以上若干方面协同，才能真正出高素质应用型PLC人才。

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PLC的设计步骤及设计举例一、翻译法翻译法是用所选机型的PLC能相当的软器件，代替原继电器—器控制线路原理图中的器件，将继电器—器控制线路翻译成PLC梯形程序图的。 　　三、绘制I/O端子接线图根据I/O分配结果，绘制端子接线图四、设计梯形图1.控制主轴电动机M1的梯形图梯形图如图2所示。1.设计步骤2.设计举例图1为用翻译法将原有继电器—器控制线路改用PLC进行控制的电路图和梯形图二、功能图能图又称状态流程图，主要是针对顺序控制或步进控制的程序设计。 　　1.设计步骤2.设计举例三、逻辑设计法在进行程序设计时以布尔逻辑代数为理论基础，既以逻辑变量“0”或“1”作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示具有多变量的“与”逻辑关系表达式可以直接转化为触。 　　如图2(a)所示。具有多变量的“或”逻辑关系表达式可以直接转化为触点并联的梯形图。如图2(b)所示。具有多变量“与或”、“或与”逻辑关系表达式可以直接转化为触点串并联的梯形图。如图2(c)所示。

根据指令语句表画出对应的梯形图的及举例画出下列指令语句表对应的梯形图。①图所示。使用位处理技术，可出一个用户定义的键盘当按下一个数字键时，其值被加入存储在单个数据字中的数据串中。这个程序可以对0到9999的数字进行操作。 　　如果**限值，位溢出、丢失。每个新近输入位放置在数据串的“单元”位置。经处理，输入的数字输出，给一个7段显示DSP1，表示当前输入数据串是什么。程序通过对位数据找(首地址M110>左移4位(SFTL,指令)，把输入数字加到当前串。 　　为实现这个目的，“空”数据值被移入到位元件M110,11,12和13。当键入的数据值移入到寄存器D010后，D010内容与位数据找(首地址M110)通过WOR相连结。因为D010的内容总是1个数字(一个按粗输入)，即一个4位，可以说，D010的前4位被到位数据栈的预先“置空”区域中，此区域也为4位。 　　接着位数据找的内容被直接移出到一个7段显示的输出。同时使用BIN指令处理同一个位栈，其结果存在D000中。这是一个直接读取当前数字串的。

PLC的选型在PLC设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。一、输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。 　　实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。二、存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，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。 　　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。 　　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。三、控制功能的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。 　　(一)运算功能简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、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PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。 　　随着开放的出现，目前在PLC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，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。(二)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，应根据控制要求确定。 　　PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数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，PLC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。 　　PLC的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合，通信距离应装置实际要求。 　　(三)通信功能大中型PLC应支持多种现场总线和通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信，应是开放的通信网络。PLC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%。 　　PLC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PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）**PLC网络（各厂商的**PLC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、现场总线、工业以太网）通信处理器。(四)编程功能离线编程：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程时，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，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程可成本，但使用和调试不方便。在线编程：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。 　　这种成本较高，但调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。五种化编程语言：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）、结构文本（ST）两种文本语言。 　　选用的编程语言应遵守其（IEC，同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以特殊控制的控制要求。(五)诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，诊断分内诊断和外诊断。 　　通过对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 　　(六)处理速度PLC采用扫描工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该，造成数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、等有关。 　　目前，PLC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：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。 　　四、机型的选择(一)PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用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。(二)输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。 　　(三)电源的选择PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。(四)存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。 　　(五)冗余功能的选择1．控制单元的冗余(1)重要的单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。(2)在需要时也可选用PLC硬件与热备构成的热备冗余、2重化或3重化冗余容错等。2．I/O接口单元的冗余(1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。 　　(2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。(六)经济性的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，终选出较满意的产品。 　　输入输出点数对价格有直接影响。每一块输入输出卡件就需一定的费用。当点数到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应，因此，点数的对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。 　　在估算和选用时应充分考虑，使整个控制有较合理的性能价格比。

嵌入式PLC技术在国内的发展

嵌入式PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好：德国赫优讯推出的将现场总线技术和PLC技术结合的netPLC很有特色;国内几年前就有华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC，作为硬件平台，了多模人通道的嵌入式PLC;还有一种发展路径是以PLC与人机界面相结合的硬件/一体化为目标的平台，充分利用了CASE工具，结合各类嵌入式芯片的平台和各种输入/输出通道的硬件电路库，专为机电设备客制化、具有ODM性质的**PLC。

而在我国嵌入式PLC的发展空间，首先在于它十分有利于发挥我国自动化行业发展的两大特点：有相当雄厚的为机电设备配套的市场基础，并拥有足够的、性价比全的设计队伍。我们完全可以的成本、较高的，并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的嵌入式PLC，来代替通用PLC。

同时，嵌入式PLC的硬件、、人机界面、通信等各方面的功能设计灵活，易于剪裁，更贴近各种档次的机电设备的要求。嵌入式PLC完全基于嵌入式的技术基础，拿来就可用。芯片、嵌入式操作与符合工EC61131-3编程语言的编程等优势，使得其在市场上很容易找到。

网12月4日讯11月21日，山东省森防站在枣庄市举办了基于PLC的林业有害生物立体防控技术培训班。有关*和9个项目县（市、区）局长、林场场长及项目负责人参加培训。

PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。基于PLC的立体防控技术，将对林业有害生物进行适时、和科学监测，实现信息数据科学化、快速化处理，信息的时效性和准确性，进一步推进御灾、科学防灾，成本，生态安全。此次推广9处项目区将在一年内完成项目任务。

 山东省森防站部署PLC推广项目实施工作，强调合理使用项目资金，建立好项目档案。山东农业大学教授详细讲解了基于PLC技术的林业有害生物监测预报的思路、组建及应用技术。商河县示范了基于互联网的林业有害生物智能化服务平台建设与构想。山东祥辰公司介绍了立体有关设备应用技术。

PLC工作的全——四部分工作介绍为了工业逻辑控制的要求，同时结合计算机控制的特点，PLC的工作采用不断循环的顺序扫描工作。每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期。CPU从条指令执行开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束，然后返回条指令开始新的一轮扫描。 　　PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描的。PLC工作的全可用图1所示的运行框图来表示。整个可分为以下几个部分：部分是上电处理。PLC上电后对进行一次初始化，包括硬件初始化和初始化，停电保持范围设定及其他初始化处理等。 　　*二部分是自诊断处理。PLC每扫描一次，执行—次自诊断检查，确定PLC自身的是否正常。如CPU、电池电压、程序存储器、I／O和通讯等是否异常或出错，如检查出异常时，CPU面板上的LED及异常继电器会接通，在特殊寄存器中会存入出错代码。 　　当出现致命错误时，CPU被强制为STOP，所有的扫描便停止。图1PLC运行框图*三部分是通讯服务。PLC自诊断处理完成以后进入通讯服务。首先检查有无通讯任务，如有则调用相应，完成与其他设备的通讯处理，并对通讯数据作相应处理；然后进行时钟、特殊寄存器更新处理等工作。 　　*四部分是程序扫描。PLC在上电处理、自诊断和通讯服务完成以后，如果工作选择开关在RUN位置，则进人程序扫描工作阶段。先完成输入处理，即把输入端子的状态读入输入映像寄存器中，然后执行用户程序把输出处理结果刷新到输出锁存器中。 　　在上述几个部分中，通讯服务和程序扫描是PLC工作的主要部分，其工作周期称为扫描周期。可以看出扫描周期直接影响控制的实时性和正确性，为了确保控制能正确实时地进行，在每个扫描周期中，通讯任务的作业时间必须被控制在一定范围内。 　　PLC运行正常时，程序扫描周期的长短与CPU的运算速度、与I/O点的情况、与用户应用程序的长短及编程情况等有关。通常用PLC执行lKB指令所需时间来说明其扫描速度，一般为零点几ms到上百ms。值得注意的是，不同指令其执行时间是不同的，从零点几μs到上百μs不等，故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。 　　而对于一些需要高速处理的，则需要特殊的软、硬件措施来处理。

型PLC的特点和结构型PLC又称外装型或通用型PLC。对数控机床而言，型PLC于CNC装置，具有完备的硬件结构和功能，能够完成规定的控制任务。采用型PLC的数控框图（如图1所示）。 　　图1型PLC的CNC框图型PLC具有如下特点(1)型PLC具有CPU及其控制电路，程序存储器、用户程序存储器、输入／输出接口电路、与编程器等外部设备通信的接口和电源等基本功能结构(如图2所示)。 　　

使用通用指令编程的液压滑台梯形图举例梯形图的编程是指根据功能表图设计出梯形图的。 　　根据上述功能表图的绘制，液压滑台的功能表图如图2a所示。为了适应各厂家的PLC在编程元件、指令功能和表示上的差异，下面主要介绍使用通用指令的编程、以转换为中心的编程、使用STL指令的编程和仿STL指令的编程。 　　为了便于分析，我们假设刚开始执行用户程序时，已处于初始步（用初始化脉冲M8002将初始步置位），代表其余各步的编程元件均为OFF，为转换的实现做好了。1．使用通用指令的编程编程时用辅助继电器来代表步。 　　某一步为活动步时，对应的辅助继电器为“1”状态，转换实现时，该转换的后续步变为活动步。由于转换条件大都，即它存在的时间比它的后续步为活动步的时间短，因此应使用有记忆（保持）功能的电路来控制代表步的辅助继电器。 　　属于这类的电路有“起保停电路”和具有相同功能的使用SET、RST指令的电路。如图5-27a所示Mi-1、Mi和Mi+l是功能表图中顺序相连的3步，Xi是步Mi之前的转换条件。图5-27使用通用指令的编程示意图编程的关键是找出它的起动条件和停止条件。 　　根据转换实现的基本规则，转换实现的条件是它的前级步为活动步，并且相应的转换条件，所以步Mi变为活动步的条件是Mi-1为活动步，并且转换条件Xi＝1，在梯形图中则应将Mi-1和Xi的常开触点串联后作为控制Mi的起动电路，如图5-27b所示。 　　当Mi和Xi+1均为“l”状态时，步Mi+1变为活动步，这时步Mi应变为不活动步，因此可以将Mi+1=1作为使Mi变为“0”状态的条件，即将Mi+1的常闭触点与Mi的线圈串联。也可用SET、RST指令来代替“起保停电路”，如图5-27c所示。 　　这种编程仅仅使用与触点和线圈有关的指令，任何一种PLC的指令都有这一类指令，所以称为使用通用指令的编程，可以适用于任意型号的PLC。如图5-28所示是根据液压滑台的功能表图（见图5-26b）使用通用指令编写的梯形图。 　　由于步是根据输出状态的变化来划分的，所以梯形图中输出部分的编程较为简单，可以分为两种情况来处理：1）某一输出继电器仅在某一步中为“1”状态，如Y1和Y2就属于这种情况，可以将Y1线圈与M303线圈并联，Y2线圈与M302线圈并联。 　　看起来用这些输出继电器来代表该步（如用Y1代替M303），可以节省一些编程元件，但PLC的辅助继电器数量是充足、够用的，且多用编程元件并不硬件费用，所以一般情况下全部用辅助继电器来代表各步，具有概念清楚、编程规范、梯形图易于阅读和容易查错的优点。 　　开始运行时应将置为“1”状态，否则无法工作，故将M8002的常开触点作为置为“1”条件。的前级步为M303，后续步为M301。2）某一输出继电器在几步中都为“1”状态，应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出继电器的线圈。 　　如Y0在快进、工进步均为“1”状态，所以将M301和M302的常开触点并联后控制Y0的线圈。注意，为了避免出现双线圈现象，不能将Y0线圈分别与M301和M302的线圈并联。

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