西门子CPU314模块6ES7314-1AG14-0AB0  西门子CPU314模块6ES7314-1AG14-0AB0

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2：由于在客户之中有很多系统成套商和工程商，所以经常有系统投标或整体成套的项目，客户会对我们提出更高的要求，如系统配置、现场等，这就要求我们有更好的意识和技术水平，深入参与到实际的项目中，用我们的特长取得更好的业绩。

3:作为一家工程商和成套商，在自动化领域里我们不仅占领相当部分的市场，并且在许多领域里作出了杰出的业绩。具有独立承包项目，完成交钥匙工程的经验和能力。并且独立开发了铁路运输微机联锁控制系统和脱轨系统，在全国各地有一百多条线路成功的投入使用  

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PLC的特点

1、通用性强、灵活性好、功能齐全 PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。通过选配相应的控制模块便可适用于各种不同的工业控制系统。同时，由于PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，当生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变

1. 向高集成、高性能、高速度，大容量发展
微处理器技术、存储技术的发展十分迅猛，功能更强大，价格更便宜，研发的微处理器针对性更强。这为可编程序控制器的发展提供了良好的环境。大型可编程序控制器大多采用多CPU结构，不断地向高性能、高速度和大容量方向发展。
在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块，某些可编程序控制器还具有模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。
2. 向普及化方向发展
由于微型可编程序控制器的价格便宜，体积小、重量轻、能耗低，很适合于单机自动化，它的外部接线简单，容易实现或组成控制系统等优点，在很多控制领域中得到广泛应用。
3. 向模块化、智能化发展
可编程序控制器采用模块化的结构，方便了使用和维护。智能I/O模块主要有模拟量I/O、高速计数输人、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、热电阻输入、条形码阅读器、多路BCD码输人/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信等模块。智能I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统，有很强的信息处理能力和控制功能，有的模块甚至可以自成系统，单独工作。它们可以完成可编程序控制器的主CPU难以兼顾的功能，简化了某些控制领域的系统设计和编程，提高了可编程序控制器的适应性和可靠性。
4. 向软件化发展
编程软件可以对可编程序控制器控制系统的硬件组态，即设置硬件的结构和参数，例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通信接口的参数等。在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。可编程序控制器编程软件有调试和监控功能，可以在梯形图中显示触点的通断和线圈的通电情况，查找复杂电路的故障非常方便。历史数据可以存盘或打印，通过网络或Modem卡，还可以实现远程编程和传送。
个人计算机（PC）的价格便宜，有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。目前已有多家厂商推出了在PC上运行的可实现可编程序控制器功能的软件包，如亚控公司的KingPLC。“软PLC"在很多方面比传统的“硬PLC"有优势，有的场合“软PLC"可能是理想的选择。
5. 向通信网络化发展
伴随科技发展，很多工业控制产品都加设了智能控制和通信功能，如变频器、软启动器等。可以和现代的可编程序控制器通信联网，实现更强大的控制功能。通过双绞线、同轴电缆或光纤联网，信息可以传送到几十公里远的地方，通过Modem和互联网可以与**上其他地方的计算机装置通信。
相当多的大中型控制系统都采用上位计算机加可编程序控制器的方案，通过串行通信接口或网络通信模块，实现上位计算机与可编程序控制器交换数据信息。组态软件引发的上位计算机编程革命，很容易实现两者的通信，降低了系统集成的难度，节约了大量的设计时间，提高了系统的可靠性。国际上比较**的组态软件有Intouch、Fix等，国内也涌现出了组态王、力控等一批组态软件。有的可编程序控制器厂商也推出了自己的组态软件，如西门子公司的WINCC。

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S7-300

• 模块化微型PLC系统，满足中、小规模的性能要求

• 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务

• 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，应用十分灵活

• 方便用户和简易的无风扇设计

• 当控制任务增加时，可自由扩展

• 大量的集成功能使它功能非常强劲
  
  信号模块是 SIMATIC S7-300 与过程相连的接口。
  大量不同的数字量和模拟量模块可**提供每种任务所需的输入/输出。
  数字量和模拟量模块在通道数目、电压和电流范围、隔离、诊断和报警功能等方面有所不同。 
  对于在此列举的所有模块系列，SIPLUS 部件也可应用在扩展温度范围 -25 - +60℃ 以及腐蚀性环境/冷凝环境中。
  另外，面向安全的应用中还可使用故障安全模块。
  

  数字量输入/输出模块具有下列机械特性：

  紧凑型设计

  坚固的塑料机壳里包括：

  • 绿色 LED，用于指示输入/输出的信号状态

  • 前连接器插座，通过前门保护

  • 前门上的标签区。

  • 连接器针脚分配，用于在前门内部进行配线。

  安装方便

  模块安装在 DIN 导轨上并通过总线连接器连接到相邻模块。没有插槽规则；输入地址由插槽决定。

  当在 ET 200M 分布式 I/O 系统中与有源总线模块一起使用时，可以对数字量输入/输出模块进行热插拔，而不会有任何反应。其它模块继续工作。

  方便用户接线

  装置单元通过连接器连接。当首次连接模块时，编码设备锁定在连接器中，这样该连接器只能适合于同样类型的模块。更换模块时，对于新的同类型模块，可原封不动保持前连接器的接线状态。这样可以避免在更换模块的过程中将已接线的前连接器插入到错误模块中。

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  S7-300是SIMATIC控制器中销售量**多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台。这就是说，S7-300 是用于集中式或分布式结构的解决方案。坚持不懈的创新和改革使S7-300这个广泛应用的自动化平台能持续不断的升值概述。
   
  

  数字量输入/输出模块用于处理自动化系统中的数字量输入/输出任务。 可通过这些模块连接数字量传感器和执行器。

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PLC梯形图的阅读方法简介

【梯形图】

一般在PLC的程序中，以梯形图形式表示电流方向。

【梯形图的回路符号】

  为了打印出以往在PLC中使用的各种电路触点符号，

   将这些内容文字符号化，统一成为A触点、B触点．

 

【什么叫A触点、B触点？】

例：按钮开关

按下后变为OFF

  称为B型触点(BREAK触点)或常闭触点、NC触点(NORMAL CLOSE)

COM端子（共用端子）

按下后变为ON

  称为A型触点(MAKE触点)或常开触点、NO触点(NORMAL OPEN)

 

【小结】

    在PLC程序的多种方式中．作为具有代表性的梯形图方式,由于非常类似继电器顺序控制回路而被广泛使用．

【梯形图的绘制步骤】

①画出控制电源母线

②在控制电源母线内连接各触点和输入输出继电器等要素

电路图中定时器、限位开关、继电器等触点的符号各不相同，而在PLC的梯形图中却不加以区别，仅使用打印机可以打印的文字符号．

PLC程序设计的逻辑法简介及设计步骤

逻辑法：就是应用逻辑代数以逻辑组合的方法和形式设计程序。逻辑法的理论基础是逻辑函数，逻辑函数就是逻辑运算与、或、非的逻辑组合。因此，从本质上来说，PLC梯形图程序就是与、或、非的逻辑组合，也可以用逻辑函数表达式来表示。

（1）    基本方法：用逻辑法设计梯形图，必须在逻辑函数表达式与梯形图之间  建立一种一一对应关系，即梯形图中常开触点用原变量（元件）表示，常闭触点用反变量（元件上加一小横线）表示。触点（变量）和线圈（函数）只有两个取值“1”与“0”，1表示触点接通或线圈有电，0表示触点断开或线圈无电。触点串联用逻辑“与”表示，触点并联用逻辑“或”表示，其他复杂的触点组合可用组合逻辑表示，他们的对应关系如下表所示。

逻辑函数表达式	梯形图	逻辑函数表达式	梯形图
逻辑“与”   M0=X1.X2		“与”运算式   M0=X1.X2---Xn
逻辑“或”   M0=X1+X2		“或/与”运算式
逻辑“非”		“与/或”运算式   M0=(X1.X2)+(X3.X4)

（2）       设计步骤：

1）  通过分析控制要求，明确控制任务和控制内容；

2）  确定PLC的软元件（输入信号、输出信号、辅助继电器M和定时器T），画出PLC的外部接线图；

3）  将控制任务、要求转换为逻辑函数（线圈）和逻辑变量（触点），分析触点与线圈的逻辑关系，列出真值表；

4）  写出逻辑函数表达式；

5）  根据逻辑函数表达式画出梯形图；

6）  优化梯形图

西门子PLC循环左、右移位指令的使用

循环移位将移位数据存储单元的首尾相连，同时又与溢出标志SM1.1连接，SM1.1用来存放被移出的位。指令格式见表6。

（1）循环左移位指令（ROL）

使能输入有效时，将IN输入无符号数（字节、字或双字）循环左移N位后，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，移出的**后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时，零标志位SM1.0为1。

（2）循环右移位指令（ROR）

使能输入有效时，将IN输入无符号数（字节、字或双字）循环右移N位后，将结果输出到OUT所指定的存储单元中，移出的**后一位的数值送溢出标志位SM1.1。当需要移位的数值是零时，零标志位SM1.0为1。

（3）移位次数N≥数据类型（B、W、D）时的移位位数的处理

如果操作数是字节，当移位次数N≥8时，则在执行循环移位前，先对N进行模8操作（N除以8后取余数），其结果0-7为实际移动位数。

如果操作数是字，当移位次数N≥16时，则在执行循环移位前，先对N进行模16操作（N除以16后取余数），其结果0-15为实际移动位数。

如果操作数是双字，当移位次数N≥32时，则在执行循环移位前，先对N进行模32操作（N除以32后取余数），其结果0-31为实际移动位数。

（4）使ENO = 0的错误条件：0006（间接寻址错误），SM4.3（运行时间）。

表6 循环左、右移位指令格式及功能

LAD
STL	RLB  OUT，N RRB  OUT，N	RLW   OUT，N RRW   OUT，N	RLD  OUT，N RRD  OUT，N
操作数及数据类型	IN：VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC,常量。 OUT：VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC。 数据类型：字节	IN：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, 常量。 OUT：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC。 数据类型：字	IN：VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, HC, 常量。 OUT：VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC。 数据类型：双字
	N：VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, 常量；数据类型：字节。
功能	ROL：字节、字、双字循环左移N位；ROR：字节、字、双字循环右移N位。

PLC工作原理

PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从**条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回**条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。

PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。

输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。

对于初学者来说，可以把 555 电路等效成一个带放电开关的 R － S 触发器，如图 2 （ a ）。这个特殊的触发器有两个输入端；阈值端（ TH ）可看成是置零端 R ，要求高电平；触发端（ ，控制电压端 V C ，电源端 V DD 和地端 GND 。

 这个特殊的 R － S 触发器有 2 个特点：（ 1 ）两个输入端的触发电平要求一高一低：置零端 R 即阈值端 TH 要求高电平，而置低端 ） 端来讲，＞ 1/ 3 V DD 是高电平 1 ，＜ 1 /3 V DD 是低电平 0 。如果在控制端（ V C ）加上控制电压 V C ，这时上触发电平就变成 V C 值，而下触发电平则变成 1 /2 V C 。可见改变控制端的控制电压值可以改变上下触发电平值。

    经过简化， 555 电路可以等效成一个触发器，它的功能表见图 2 （ b ）。

    555 集成电路有双极型和 CMOS 型两种。 CMOS 型的优点是功耗低、电源电压低、输入阻抗高，但输出功率较小，输出驱动电流只有几毫安。双极型的优点是输出功率大，驱动电流达 200 毫安，其它指标则不如 CMOS 型的。

    此外还有一种 556 双时基电路， 14 脚封装，内部包含有两个相同的时基电路单元。 555 的应用电路很多，大体上可分为 555 单稳、 555 双稳和 555 无稳三类。 555 单稳电路单稳电路有一个稳态和一个暂稳态。 555 的单稳电路是利用电容的充放电形成暂稳态的，因此它的输入端都带有定时电阻和定时电容，常见的 555 单稳电路有两种。

    （ 1 ）人工启动型单稳

    将 555 电路的 6 、 2 端并接起来接在 RC 定时电路上，在定时电容 C T 两端接按钮开关 SB ，就成为人工启动型 555单稳电路，见图 3 （ a ）。用等效触发器替代 555 ，并略去与单稳工作无关的部分后画成等效图 3 （ b ）。下面分析它的工作：

 ① 稳态：接上电源后，电容 C T 很快充到 V DD ，从图 3 （ b ）看到，触发器输入 R=1 ， =1 ，从功能表查到输出 V o =0 ，这是它的稳态。

    ② 暂稳态：按下开关 SB ， C T 上电荷很快放到零，相当于触发器输入 R=0 ， =0 ，输出立即翻转成 V o =1 ，暂稳态开始。开关放开后，电源又向 C T 充电，经时间 t d 后， C T 上电压升到 > 2 /3 V DD 时，输出又翻转成 V =0 ，暂稳态结束。 t d 就是单稳电路的定时时间或延时时间，它和定时电阻 R T 和定时电容 C T 的值有关； t d=1.1R T C T 。

（ 2 ）脉冲启动型单稳

    把 555 电路的 6 、 7 端并接起来接到定时电容 C T 上，用 2 端作输入就成为脉冲启动型单稳电路，见图 4 （ a ）。电路的 2 端平时接高电平，当输入接低电平或输入负脉冲时才启动电路。用等效触发器替代 555 电路后可画成图 4 （ b ）。这个电路利用放电端使定时电容能**放电。下面分析它的工作状态：

 ① 稳态：通电后， R=1 ， =1 ，输出 V o =0 ， DIS 端接地， C T 上电压为 0 即 R=0 ，输出仍保持 V o =0 ，这是它的稳态。

    ② 暂稳态：输入负脉冲后，输入=1 ，输出又翻转成 V o =0 ，暂稳态结束。这时内部放电开关接通， DIS 端接地， C T 上电荷很快放到零，为下一次定时控制作准备。电路的定时时间 t d =1.1R T C T 。

    这两种单稳电路常用作定时延时控制。

555 双稳电路

    常见的 555 双稳电路有两种。

    （ 1 ） R-S 触发器型双稳把 555 电路的 6 、 2 端作为两个控制输入端， 7 端不用，就成为一个 R － S 触发器。要注意的是两个输入端的电平要求和阈值电压都不同，见图 5 （ a ）。有时可能只有一个控制端，这时另一个控制端要设法接死，根据电路要求可以把 R 端接到电源端，见图 5 （ b ），也可以把 S 端接地，用 R 端作输入。

 有两个输入端的双稳电路常用作电机调速、电源上下限告警等用途，有一个输入端的双稳电路常作为单端比较器用作各种检测电路。

    （ 2 ）施密特触发器型双稳

    把 555 电路的 6 、 2 端并接起来成为只有一个输入端的触发器，见图 6 （ a ）。这个触发器因为输出电压和输入电压的关系是一个长方形的回线形，见图 6 （ b ），所以被称为施密特触发器。从曲线看到，当输入 V i =0 时输出 V o =1 。当输入电压从 0 上升时，要升到＞ 2/ 3 V DD 以后， V o 才翻转成 0 。而当输入电压从**高值下降时，要降到 < 1 /3 V DD 以后， V o 才翻转成 1 。所以输出电压和输入电压之间是一个回线形曲线。由于它的输入有两个不同的阈值电压，所以这种电路被用作电子开关，各种控制电路，波形变换和整形的用途。

PLC控制系统设计的一般流程与要求

PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。

（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以必须详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。

（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。

（3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。

（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义专用的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。

（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计必须经过反复测试。修改，直到满足要求为止。

（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。

（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。

传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发生发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。

基于SIEMENS S7-400PLC的高炉控制系统

整个控制系统由高炉上料及炉顶装料炉顶压力系统、高炉热风炉系统、高炉本体控制系统、高炉水冲渣系统、高炉矿槽控制系统、出铁场及除尘系统、喷煤分配器系统、高炉煤气清洗系统、制粉系统、煤粉喷吹系统、高炉水处理系统组成。 
整个高炉控制系统一共部署了14台Siemens公司的冗余的S7-400 PLC，21台基于Windows 2000操作系统的Citect工作站，一套Citect公司提供的中间件产品Plant2Business2.0和一套大型关系型数据库Oracle。网络系统采用15台Siemens公司的OSM交换机构成一个环形的冗余网络。 
天津钢铁有限公司高炉控制系统的网络结构图如下所示:

系统构成信息： 
操作系统：Windows 2000 Server中文版 + Windows 2000 Professional中文版 
Citect版本：CitectSCADA5.42
Citect I/O服务器数量：6台 
Citect工作站数量：21台 S
iemens S7-400 PLC控制站：14套 
OSM光纤网络交换机：15台 
网络速度：10/100M 
操作人员在Citect工作站发出设备运转指令，PLC控制系统接收到运转指令后，实现PLC联动运转。

 

西门子CPU314模块6ES7314-1AG14-0AB0

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