西門子PLC模塊EM231CN

西門子PLC模塊EM231CN

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1. 按I/O點數和功能分類
     可編程控制器用于對外部設備的控制，外部信號的輸入、PLC的運算結果的輸出都要通過PLC輸入輸出端子來進行接線，輸入、輸出端子的數目之和被稱作PLC的輸入、輸出點數，簡稱I/O點數。
    由I/O點數的多少可將PLC的I/O點數分成小型、中型和大型。
    小型PLC的I/O點數小于256點，以開關量控制為主，具有體積小、價格低的優點。可用于開關量的控制、定時/計數的控制、順序控制及少量模擬量的控制場合，代替繼電器-接觸器控制在單機或小規模生產過程中使用。
    中型PLC的I/O點數在256～1024之間，功能比較豐富，兼有開關量和模擬量的控制能力，適用于較復雜系統的邏輯控制和閉環過程的控制。
    大型PLC的I/O點數在1024點以上。用于大規模過程控制，集散式控制和工廠自動化網絡。
    2. 按結構形式分類
    PLC可分為整體式結構和模塊式結構兩大類。
    整體式PLC是將CPU、存儲器、I/O部件等組成部分集中于一體，安裝在印刷電路板上，并連同電源一起裝在一個機殼內，形成一個整體，通常稱為主機或基本單元。整體式結構的PLC具有結構緊湊、體積小、重量輕、價格低的優點。一般小型或超小型PLC多采用這種結構。
     模塊式PLC是把各個組成部分做成獨立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等。各模塊作成插件式，并將組裝在一個具有標準尺寸并帶有若干插槽的機架內。模塊式結構的PLC配置靈活，裝配和維修方便，易于擴展。一般大中型的PLC都采用這種結構。

    為此,本文提出一種基于RT-Linux操作系統的嵌入式PLC,利用RT-Linux的開放性、模塊化和可擴展性的系統結構特性和多線程/多任務的系統環境,在保證實時性的同時,使故障風險相對分散。

    數控系統嵌入式PLC的硬件結構

    數控系統硬件建立在通用工業PC的開放體系之上,數控系統嵌入式PLC硬件包括:工控機及其外圍設備,基于ISA總線的開關量輸入輸出接口卡,光電隔離模塊,繼電器輸出模塊。其結構如圖1所示。    

    工控機采用RedHatLinux810+RTLinux311操作系統,數控系統的人機界面、數控代碼處理、軌跡規劃、參數管理以及PLC控制都通過工控機由軟件來實現,不需要獨立的PLC控制器,減少了數控系統對硬件的依賴,有利于提高系統的開放性。

    I/O輸入輸出信息通過PC機I/O接口卡實現主機與伺服接口模塊和I/O接口模塊之間的信息交換,PC機I/O接口卡基于ISA或者PCI總線。

軟起動器還具有其它集成式功能，如可調限流、電機過載和本征設備保護及可選熱敏電阻電機保護。由于這些功能，無需再購買和安裝如過載繼電器等保護設備，因此，電機額定值越 高，這些功能也越重要。 內部本征設備保護可防止晶閘管熱過載及功率方面的缺陷。另一個選擇，可使用半導體保險絲防止晶閘管短路。 由于集成式狀態監控和故障監控，該緊湊型軟起動器具有許多不同的診斷功能。 使用 4 個 LED 和繼電器輸出，來指示工作狀態以及電源或相位故障、負載缺失、不允許的脫扣時間/等級設 置、熱過載或設備故障等，實現監控和診斷。 起動器額定功率達 250 kW（400 V 時），可用于三相電網中的標準應用。超小外形尺寸、低功率損耗和簡單起動僅僅是 SIRIUS 3RW40 軟起動器的眾多優點中的三個。 “增安型”防護 EEx e，符合 ATEX 指令 94/9/EU S0 到 S12 規格的 3RW40 軟起動器適合起動帶“增安”型保護 EExe 的防爆電機。 關于產品目錄 IC 10 中的 SIRIUS 開關單元，請參見“附錄”->“標準和認證”->“防爆認證”。 功能性 緊湊型 SIRIUS 3RW40 軟起動器所需的空間僅為用于比較額定值 wye-delta 起動的接觸器所需空間的三分之一。這不僅節約了控制柜和標準安裝導軌的空間，還*省去了 wye-delta 起動 器所需的布線工作。

PLC有兩種基本的工作模式，即運行(RUN)模式與停止(STOP)模式。在運行模式，PLC通過反復執行反映控制要求的用戶程序來實現控制功能。為了使PLC的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執行一次，而是不斷地重復執行，直至PLC停機或切換到STOP工作模式。

除了執行用戶程序外，在每次循環過程中， PLC還要完成內部處理、通信處理等工作，一次循環可分為5個階段（見圖1-5）。PLC的這種周而復始的循環工作方式稱為掃描工作方式。由于計算機執行指令的速度*，從外部輸入-輸出關系來看，處理過程似乎是同時完成的。

在內部處理階段，PLC檢查CPU．模塊內部的硬件是否正常，將監控定時器復位，以及完成一些其它內部工作。

在通信服務階段，PLC與其它的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。

  當PLC處于停止(STOP)模式時，只執行以上的操作。PLC處于運行(RUN)模式時，還要完成另外三個階段的操作。

    在PLC的存儲器中，設置了一片區域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。PLC梯形圖中的其他編程元件也有對應的映像存儲區，它們統稱為元件映像寄存器。

   在輸入處理階段，PLC把所有外部輸入電路的接通，斷開狀態讀入輸入映像寄存器。 外部輸入電路接通時，對應的輸入映像寄存器為l狀態，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點接通，常閉觸點斷開。外部輸入觸點電路斷開時，對應的輸入映像寄存器為0狀態，梯形圖中對應的輸入繼電器的常開觸點斷開，常閉觸點接通。

PLC的控制方式屬于存儲程序控制，其控制功能是通過存放在存儲器內的程序來實現的，若要對控制功能作必要修改，只需改變控制程序即可，這就實現了控制的軟件化。可編程控制器的優點在于"可"字，從軟件來講，其控制程序可編輯、可修改；從硬件上講，其外部設備配置可變。構建一個PLC控制系統的重心就在于控制程序的編制，但外部設備的選用也將對程序的編制產生影響。因此在進行程序設計時應結合實際需要，硬、軟件綜合考慮。本文就硬、軟兩方面，選取梯形圖為編程語言，以松下電工FPO-C32型PLC為例，對PLC使用過程中易出現的幾個問題及解決方法進行了分析。