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系統特點
現場總線技術在控制過程的應用,節省了大量的線纜、槽架、連接件,減少了系統的設計、調試、維護時間,方便地實現了現場控制設備之間以及設備與控制管理層之間的聯系,為控制信息進入公共數據網絡創造了條件。與地點無關的控制、高速通信、靈活的拓撲結構、真正的可互操作性和開放性等高級功能的特征,使其具有強大優勢和廣闊的發展前景。
采用基于工業以太網的開放式、跨供應商標準的Profinet,可實現從公司管理層直到現場層直接、透明的訪問。Profinet基于現有成熟IT標準,并提供對TCP/IP的全面支持,用戶能夠毫不費力的與現有系統進行擴展及便捷集成。
3.系統配置步驟
接下來,我們就以一個實例,一步一步教大家如何配置組態一個PROFINET IO系統。本實例項目是由一個S7-300 PLC , CP343-1(支持PROFINET IO Controller)和具有PN接口的ET200S組成。
第1步,新建一個項目,插入一個Simatic 300站,如圖3-1所示:
第2步,在硬件組態中插入一個CP343-1,新建一個網絡連接Ethernet (1),并且配置IP地址,如圖3-2所示:
第3步,在CP343-1的右鍵中選擇“插入PROFINET IO系統”,如圖3-3所示:
第4步,在右邊的PROFINET IO設備欄內,選擇實際的遠程IO設備,在PROFINET IO總線上插入一個ET200S站IM151-3PN,并且給給IM151-3PN配置它的設備名“IM151-3PN”,如圖3-4所示:
第5步,在IM151-3PN中插入相應的DI和DO模塊,如圖3-5所示:
第6步,選中PROFINET IO總線,然后右鍵菜單選擇“目標屬性”,如圖3-6所示:
第7步,在PROFINET IO總線的屬性中,在Communication allocation(PROFINET IO)選項內可配置PROFINET IO通訊占比,當有PROFINETCBA通訊存在時,必須給PROFINETCBA通訊預留一部分通訊比例,如圖3-7所示:
第8步,配置IM151-3PN的更新時間,這個更新時間是根據設備的性能決定的,性能好的設備更新時間可達1ms,有的廠商提供的PROFINET IO設備多也只能有8ms的更新時間,如圖3-8所示:
第9步,配置IM151-3PN的屬性,分配設備名,本例就為“IM151-3PN”;設備號碼本例配置為“1”,Step7會自動分配,當你有2個以上的遠程IO站時,設備號碼不能重復,否則無法編譯通過;設備的IP地址是由Step7自動分配的,你也可以手動指派IP地址;如圖3-9所示:
第10步,編譯硬件組態,如圖3-10所示:
第11步,打開PST軟件,掃描網絡設備,如圖3-11所示:
第12步,按照在Step7中的實際組態,分配IP地址,如圖3-12所示:
第13步,下載IP地址至設備中,如圖3-13所示:
第14步,下載后,設備已經有了IP地址了,如圖3-14所示:
第15步,給IM151-3PN也分配IP地址,如圖3-15所示:
第16步,下載硬件組態,如圖3-16所示:
第17步,在線監視硬件組態,發現CP343-1有故障,原因是遠程站IM151-3PN的設備名還未分配,如圖3-17所示:
第18步,給IM151-3PN也分配指派設備名,如圖3-18所示:
第19步,在彈出來的對話框中,選中你要指派設備名的設備,然后點擊右邊的“Assign name/指派名稱”按鈕,如圖3-19所示:
第20步,可以看到IM151-3PN已經有了設備名(與硬件組態的設備名相同,PN IO 控制器才能依靠此設備名找到它),如圖3-20所示:
第21步,再次在線監視硬件組態,發現此時PN IO系統工作正常,如圖3-21所示:
至此,如何組態PN IO系統已經介紹完畢。還有一些注意點,如果你用的PLC是S7-300系列的,使用CP卡作為PN IO控制器,都需要在程序里調用PN_SEND和PN_RECV來驅動遠程IO設備。而S7-400的PLC是不需要編程的,可以直接驅動遠程IO設備
PLC的診斷功能的強弱,直接影響對操作和維護人員技術能力的要求,并影響平均維修時間。
(六)處理速度
PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看,處理速度應越快越好,如果信號持續時間小于掃描時間,則PLC將掃描不到該信
號,造成信號數據的丟失。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前,PLC接點的響應快、速度高,每條二進制指令執行時間約
0.2~0.4Ls,因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應滿足:小型PLC的掃描時間不大
于0.5ms/K;大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。
四、機型的選擇
(一)PLC的類型
PLC按結構分為整體型和模塊型兩類,按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類;按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、
32位、64位等。從應用角度出發,通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。
整體型PLC的I/O點數固定,因此用戶選擇的余地較小,用于小型控制系統;模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡,因此用戶可
較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數,功能擴展方便靈活,一般用于大中型控制系統。
(二)輸入輸出模塊的選擇
輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊,應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方
式等應用要求。對輸出模塊,應考慮選用的輸出模塊類型,通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時
間較長等特點;可控硅輸出模塊適用于開關頻繁,電感性低功率因數負荷場合,但價格較貴,過載能力較差。輸出模塊還有直流
輸出、交流輸出和模擬量輸出等,與應用要求應*。
可根據應用要求,合理選用智能型輸入輸出模塊,以便提高控制水平和降低應用成本。
考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。
(三)電源的選擇
PLC的供電電源,除了引進設備時同時引進PLC應根據產品說明書要求設計和選用外,一般PLC的供電電源應設計選用220VAC
電源,與國內電網電壓*。重要的應用場合,應采用不間斷電源或穩壓電源供電。
如果PLC本身帶有可使用電源時,應核對提供的電流是否滿足應用要求,否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因
誤操作而引入PLC,對輸入和輸出信號的隔離是必要的,有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。
(四)存儲器的選擇
由于計算機集成芯片技術的發展,存儲器的價格已下降,因此,為保證應用項目的正常投運,一般要求PLC的存儲器容量,
按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時,應選擇容量更大,檔次更高的存儲器。
(五)冗余功能的選擇
1.控制單元的冗余
(1)重要的過程單元:CPU(包括存儲器)及電源均應1B1冗余。
(2)在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統、2重化或3重化冗余容錯系統等。
2.I/O接口單元的冗余
(1)控制回路的多點I/O卡應冗余配置。
(2)重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3)根據需要對重要的I/O信號,可選用2重化或3重化的I/O接口單
(六)經濟性的考慮
選擇PLC時,應考慮性能價格比。考慮經濟性時,應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素,進行比較和
兼顧,終選出較滿意的產品。
輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值后,相應的存儲器
容量、機架、母板等也要相應增加,因此,點數的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用
時應充分考慮,使整個控制系統有較合理的性能價格比。
PLC基本指令系統特點
PLC的編程語言與一般計算機語言相比,具有明顯的特點,它既不同于高級語言,也不同與一般的匯編語言,它既要滿足易于編
寫,又要滿足易于調試的要求。目前,還沒有一種對各廠家產品都能兼容的編程語言。如三菱公司的產品有它自己的編程語言,
OMRON公司的產品也有它自己的語言。但不管什么型號的PLC,其編程語言都具有以下特點:
1. 圖形式指令結構:程序由圖形方式表達,指令由不同的圖形符號組成,易于理解和記憶。系統的軟件*已把工業控
制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形,用戶根據自己的需要把這些圖形進行組合,并填入適當的參數。在邏輯運算部分,
幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖,很容易接受。如西門子公司還采用控制系統流程圖來表示,它沿用二進
制邏輯元件圖形符號來表達控制關系,很直觀易懂。較復雜的算術運算、定時計數等,一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示
,雖然象征性不如邏輯運算部分,也受用戶歡迎
2. 明確的變量常數:圖形符相當于操作碼,規定了運算功能,操作數由用戶填人,如:K400,T120等。PLC中的變量和常
數以及其取值范圍有明確規定,由產品型號決定,可查閱產品目錄手冊。
3. 簡化的程序結構:PLC的程序結構通常很簡單,典型的為塊式結構,不同塊完成不同的功能,使程序的調試者對整個程
序的控制功能和控制順序有清晰的概念。
4. 簡化應用軟件生成過程:使用匯編語言和高級語言編寫程序,要完成編輯、編譯和連接三個過程,而使用編程語言,只
需要編輯一個過程,其余由系統軟件自動完成,整個編輯過程都在人機對話下進行的,不要求用戶有高深的軟件設計能力。
5. 強化調試手段:無論是匯編程序,還是高級語言程序調試,都是令編輯人員頭疼的事,而PLC的程序調試提供了完備的
條件,使用編程器,利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內部編輯、調試、監控等,并在軟件支持下,診斷和調試操作都很簡單
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