小型PLC的现状和发展趋势 PLC的分类

随着自动化程度的提高，小型plc的应用领域比以前更为广泛，越来越多的行业开始使用小型PLC。小型PLC产品更加多元化，不仅有**度很高的国际名牌，国内一些自动化企业也看到小型PLC广大的市场，纷纷推出自主的小型PLC产品，这为不同细分市场的中国用户提供了更多的选择。 

我个人还是建议大家使用**名牌的产品，因为，从技术角度来讲，保证PLC在复杂的工业环境下的高可靠性仍然是很多新加入小型PLC领域的厂家面临的技术难题。从创新角度来讲，持续的大规模的研发投入是不断创新，满足市场的日益增长的需求的保证，而这种投入对许多厂家来说也是很大的考验。从市场开发角度来看，大厂商拥有明显的强势行业和领域，拥有优势行业的核心技术，成熟的解决方案，和适合行业和市场开发的销售网络。西门子小型PLC经过十多年的市场考验，品牌与服务已经得到了市场的广泛认可，这不仅靠市场宣传，更靠优秀的产品品质和完整的解决方案。 

近几年自动化产品用户除了可靠稳定性、性价比等因素之外，越来越重视项目的维护成本，现在中国用户都已将维护成本列入整个自动化系统的成本中。西门子小型PLC为用户提供灵活多样的远程服务解决方案，可以基于固定电话，网络，GPRS无线通讯等，为客户后期维护节约可观的成本。为了进一步为广大用户降低成本，2005年，西门子成功完成了S7-200PLC的本地化生产，同时还本地化生产了S7-200PLC专用触摸屏KTP-178和四行中文文本显示器TD400，进一步提高了西门子小型PLC整体解决方案的性价比，开放性已达到同类品牌中型机水平，支持PPI、RS-485、Profibus－DP、以太网等多种通讯协议，保证了完全的无缝连接。 
我认为小型PLC的市场份额会持续保持**的发展。随着中国加入WTO，出口额逐年提高，中国正逐步成为全球机械设备的制造基地，使得国内OEM厂商迅猛发展。一些OEM厂商为了避免激烈竞争，追求更高的利润，将用小型PLC替代继电器或单片机控制方案。而且，小型PLC不再仅仅进行单机单站的控制，工厂信息化的潮流将会使更多的生产设备联网，进行集中监控。西门子小型PLC开放的平台为工厂生产设备联网和工厂信息化提供了可能性，使客户无需增加额外的硬件投资即可实现联网。

PLC逻辑设计法的特点

 逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等）状态的变化，列出检测元件的状态表，确定所需的中间记忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。该方法在单一的条件控制系统中，自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了**发展，在**各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 
作为离散控的制的**产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，**范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 
 PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到**终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出**的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。 
相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（**多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 
近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。
通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器，PLC产业一定会有一个美好的未来 。非常好用，相当于组合逻辑电路，但和时间有关的控制系统中，就很复杂。

西门子S7-212用自由通信口模式和并行打印机连接编程举例

本例描述了S7-212 CPU和外部设备(例如打印机)的连接方法。

该例中SIMATIC PLC自由通信口模式(Freeport Mode)向打印机发送信息。

程序包含以下功能:

输入I0.0为1时，打印文字“SIMATIC S7-200";

输入I0.1到I0.7为1时，打印句子“INPUT 0.XIS SET”(其中X分别为1，2，……，7)假定打印机用并行接口连接，并假定发送波特率为9600波特。

硬件要求

为能正确地应用此例，你需要

1台 Simatic S7-212或S7-214

1条 PC/PPI 电缆

1只 9孔阴性插座到25针阳性插座的转换器

1台 串行到并行的转换器。

1台 线2和线3互换的空调制解调式的适配器(如果需要)

1台 并行打印机

可能会出现一个问题:

因为SIMATIC S7-200和打印机都作为数据通信设备(DCE)，所以两台设备的数据传输方向有可能会相同，也就是说，两者的数据接收线接在了一起，或发送线也接在了一起(线2和线3)。这个问题可以通过转换器的正确设置或使用合适的线路适配器(空调制解调式的适配器)来解决。

程序框图

程序和注解

此打印程序向并行打印机发送信息。

主程序检查S7-200模式开关，如果模式开关为RUN模式，则切换到自由通信口模式。

根据输入把相应的信息传送到打印机，主程序定义了这些内存变量。

以下的任务由子程序0完成:

子程序0包括设置自由通信日模式的参数和相应于小同输入的打印输出文本。

程序结构如下：

MAIN(主程序)—初始化和输入请求

SBRO(子程序)—打印设置

用编程机编辑顺序PLC程序

手工绘制的梯形图可先转换成指令表的形式，再用键盘输入编程机进行修改。

      如果设计员对编程机操作比较熟悉，且具有一定的PLC程序设计知识，也可省去手工绘制梯形图这一步骤，直接通过键盘在编程机上编辑梯形图程序。由于编程机具有丰富的编辑功能，可以很方便地实现程序的显示、输入、输出、存储等操作，因此，采用编程机编程可以缩短设计周期，大大提高工作效率。

  梯形图逻辑控制顺序的设计，可以从手工绘制梯形图开始。在绘制过程中，设计员可以在仔细分析机床工作原理或动作顺序的基础上，用流程图，时序图等描述，信号与机床运行间的逻辑顺序关系，然后再据此设计梯形图的控制顺序。

    在梯形图中，要用大量的输入触点符号。设计员应搞清输入信号与“1”和“0”状态的关系。若外部信号触点是常开触点，当触点动作时（即闭合），则输入信号为“1”，若信号触点是常闭触点，当触点动作时（即打开），则输入信号为“0”。

    对一台特定的数控机床来说，只要能满足控制要求，对梯形图的结构、规模并没有硬性的规定。设计员可以按各种思路和逻辑方案进行编程。但理想的梯形图程序除能满足机床控制要求外，还应具有**少的步数、**短的顺序处理时间和易于理解的逻辑关系。

STEP7-Mirco/WIN软件查看交叉引用功能使用

用下列方法打开“交叉引用”窗口：

2        2        菜单命令“检视”→“交叉引用”或单击浏览条中的“交叉引用”按钮。

单击 “交叉引用”窗口底部的标签，可以查看“交叉引用”表、“字节用法”表或“位用法”表。

1. “交叉引用”表

参看STEP-Mirco/WIN窗口组件

2. “字节用法”表

（1）用“字节用法”表查看程序中使用的字节以及在哪些内存区使用。在“字节用法”表中，b表示已经指定一个内存位；B表示已经指定一个内存字节；W表示已经指定一个字（16位）；D表示已经指定一个双字（32 位）；X用于计时器和计数器。如图24所示字节用法表显示相关程序使用下列内存位置：MB0中一个位；计数器C30；计时器T37。

图24所示  “字节用法”表

（2）用“字节用法”表检查重复赋值错误。如图25所示，双字要求四个字节，VB0行中应有4个相邻的D。字要求2个字节，VB0中应有2个相邻的W。MB10行存在相同的问题，此外在多个赋值语句中使用MB10.0。

图25  用“字节用法”表检查重复赋值错误举例

3. “位用法”表。

（1）用“位用法”表查看程序中已经使用的位，以及在哪些内存使用。如图26所示“位用法”表显示相关程序使用下列内存位置：字节IB0的位0、1、2、3、4、5和7；字节QB0的位0、1、2、3、4和 5；字节MB0的位1。

图26  “位用法”表

（2）用“位用法”表识别重复赋值错误。在正确的赋值程序中，字节中间不得有位值。如图27所示，BBBBBBBb无效，而BBBBBBBB则有效。相同的规定也适用于字赋值（应有16个相邻的位）和双字赋值（应有32个相邻的位）。

图27  用“位用法”表识别重复赋值错误举例

SFC图译为梯形图译为指令表举例

案例》PLC环系列彩灯电路——SET切动分离方案

1.PLC实验接线简图

2.SFC图→(译为)梯形图→(译为)指令表

  试设计有一个抢答器电路程序。出题人提出问题，3个答题人按动按钮，仅仅是**早按的人面前的信号的亮。然后出题人按动复位按钮后，引出下一个问题。

热继电器 ——常用的主令电器

热继电器是利用电流的热效应原理实现电机的过载保护的。

电动机在工作时，当负载过大、电压过低或发生一相断路故障时，电动机的电流都要增大，其值往往超过额定电流。如果超过不多，电路中熔断器的熔体不会熔断，但时间长了会影响电动机的寿命，甚至烧毁电动机，因此需要有过载保护。热继电器用于电动机的过载保护，它是利用电流热效应使双金属片受热后弯曲，通过联动机构使触点动作的自动电器。图1-23是热继电器的结构及图形符号。

它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。

热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。

热继电器的主要技术数据是整定电流。整定电流是指长期通过发热元件而不致使热继电器动作的**电流。当发热元件中通过的电流超过整定电流值的20％时，热继电器应在20分钟内动作。热继电器的整定电流大小可通过整定电流旋钮来改变。选用和整定热继电器时一定要使整定电流值与电动机的额定电流一致。

由于热继电器是受热而动作的，热惯性较大，因而即使通过发热元件的电流短时间内超过整定电流几倍，热继电器也不会立即动作。只有这样，在电动机起动时热继电器才不会因起动电流大而动作，否则电动机将无法起动。反之，如果电流超过整定电流不多，但时间一长也会动作。由此可见，热继电器与熔断器的作用是不同的，热继电器只能作过载保护而不能作短路保护，而熔断器则只能作短路保护而不能作过载保护。在一个较完善的控制电路中，特别是容量较大的电动机中，这两种保护都应具备。

STEP7-Mirco/WIN根据PLC类型进行参数检查

在PLC和运行STEP7-Micro/WIN的PC连线后，在建立通信或编辑通信设置以前，应根据PLC的类型进行范围检查。必须保证STEP7-Micro/WIN中PLC类型选择与实际PLC类型相符。方法如下：

2        2        菜单命令“PLC”→“类型” →“读取PLC”。

2        2        在指令树→“项目”名称→“类型” →“读取PLC”

PLC类型的对话框如图所示。

图 PLC类型的对话框

s7-200的三种程序组织单位（POU）指主程序、子程序和中断程序。STEP 7-Micro/WIN为每个控制程序在程序编辑器窗口提供分开的制表符，主程序总是**个制表符，后面是子程序或中断程序。

一个项目（Project）包括的基本组件有程序块、数据块、系统块、符号表、状态图表、交叉引用表。程序块、数据块、系统块须下载到PLC，而符号表、状态图表、交叉引用表不下载到PLC。

程序块由可执行代码和注释组成，可执行代码由一个主程序和可选子程序或中断程序组成。程序代码被编译并下载到PLC，程序注释被忽略。

2        2        在“指令树”中 右击“程序块”图标可以插入子程序和中断程序。

数据块由数据（包括初始内存值和常数值）和注释两部分组成。

数据被编译后，下载到可编程控制器，注释被忽略。

系统块用来设置系统的参数，包括通信口配置信息、保存范围、模拟和数字输入过滤器、背景时间、密码表、脉冲截取位和输出表等选项。系统块如图1所示。

2        2        单击“浏览栏”上的“系统块”按钮，或者单击“指令树”内的“系统块”图标，可查看并编辑系统块。

系统块的信息须下载到可编程控制器，为PLC提供新的系统配置。

图1  “系统块”块对话框