西门子CP343-5模块6GK7343-5FA01-0xE0

PLC的未来（从技术、产品规模、市场和网络发展来分析）

 21世纪，PLC会有更大的发展。

      从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；

      从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完**人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；

      从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；

      从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

PLC与计算机技术和继电器-接触器控制技术的关系

着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，特别是进入80年代以来，PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器（Programmable Controller）更为合适，简称为PC，但为了与个人计算机（Persona1 Computer）的简称PC相区别，一般仍将它简称为PLC（Programmable Logic Controller）。
         PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。继电器控制系统已有上百年历史，它是用弱电信号控制强电系统的控制方法，在复杂的继电器控制系统中，故障的查找和排除困难，花费时间长，严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下，控制柜内的元件和接线需要作相应的变动，改造工期长、费用高，以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点，并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC是由微处理器、存储器和外围器件组成，所以应属于工业控制计算机中的一类。
        对用户来说，可编程控制器是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器，可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。

西门子PLC字节交换指令及实例

字节交换指令用来交换输入字IN的**高位字节和**位字节。指令格式如表1所示。表1字节交换指令使用格式及功能

ENO = 0的错误条件：0006（间接寻址错误），SM4.3（运行时间）

【例1】字节交换指令应用举例。如图1所示。

程序执行结果：

指令执行之前VW50中的字为：D6 C3

指令执行之后VW50中的字为：C3 D6

字节立即读指令（MOV-BIR）读取实际输入端IN给出的1个字节的数值，并将结果写入OUT所指定的存储单元，但输入映像寄存器未更新。

字节立即写指令从输入IN所指定的存储单元中读取1个字节的数值并写入（以字节为单位）实际输出OUT端的物理输出点，同时刷新对应的输出映像寄存器。指令格式及功能如表1所示。

表1字节立即读写指令格式

使ENO = 0的错误条件：0006（间接寻址错误），SM4.3（运行时间）。注意：字节立即读写指令无法存取扩展模块。

siemens WinAC在自动化系统中的应用举例

WinAC是SIEMENS**推出的基于PC的工业自动化控制系统兼具PC强大的计算功能数
据处理能力和PLC逻辑测控与运行可靠性特点本文介绍了WinAC在千层酥自动化生产线中的
成功应用及其独具的特点
关键词：千层酥　烘炉　基于PC自动化　分布式控制系统　过程控制系统
一、概述
千层酥生产线总长度约200米主要由如下单元组成
1、叠层起酥机

叠酥机是生产饼干的**道重要工序可根据厂房的不同来选择立式或卧式其包括七道轧辊三次轧制配备撒酥机要求自动化控制系统满足如下要求：
传动控制采用矢量型变频器调速线速度同步工作稳定性高。
轧辊间隙采用数字化闭环调整系统控制操作简单方便快捷高效。
人机界面操控能与其它成型主机的相关部分实现联动控制操作简单方便。
叠层次数、宽度在范围内任意调节。
叠层宽度560-1000MM
叠层次数4-12层
压片厚度0.1-10MM
2、送料机
送料机将搅拌好的韧性饼干胚料进行初步轧制后输送到后一工序的双轧轧面机电控系统要求能够同步调速控制手动调节与自动运行控制。
3、双轧轧面机
该设备是将叠酥机或送料机输送来的面胚进行多次轧制使面胚由厚变薄电控系统要求；
轧辊采用变频调速控制,速度同步性能稳定；
**控制面皮厚度采用智能数字表设定与显示。
4、烘炉
有热风循环烘炉远红外线烘炉导热油炉等
饼干烘烤炉是饼干生产线的重要组成部份由电器控制系统热风循环系统加热系统排烟
系统炉网输送装置炉网自动检测张紧装置等组成要求自动化控制系统达到如下功能：
生产线工作状态的实时监测
温度坐标升温曲线等显示
温度调节系统参数在线修正
历史工作状态记录保存
温度控制精度高操作方便工作稳定高效可靠
热风循环系统采用自动控制热风量，闭环控制，可选择自然与强制性排烟等自动功能
燃气炉欠压、超压、漏气、超温等多种安全保护功能
5、成型机
成型机由多台轧面机与传动单元组成相互之间无机械传动联锁无张力检测单元要求整条生产线通过电器控制线速度同步运行控制难度较大对自动化系统的功能要求较高。
二、控制系统特点
综上所述千层酥生产线控制系统是一个集运动控制与过程控制的综合自动化控制系统归纳起来应有如下特点：
分布式：生产线总长度约200米，控制点多而且分散，因此选用分布式测控系统**为适宜，分布式测控系统具有布线量少，搞干扰能力强，扩展维护方便，运行安全可靠，故障风险降到**的优点。
总线网：全线采用现场总线网络控制，排除大量模拟信号的干扰因素，实现**的速度协调控制与高精度温度测控，检测与控制协调一致。
大量配方存贮：一条生产线可生产上百种产品，因此有大量的配方存贮与调用，普通的PLC控制器由于受内存的影响，很难做到大量配方的存贮与调用，因此基于PC自动化是本系统的**方案。
集中管理：分布式控制，集中式管理是现代过程控制系统的特点，本系统配备完善的人机界面操作系统，全面的系统监控与异常报警功能。
运动控制：速度同步也是本控制系统的关键，采用矢量型变频器通，过网络主令控制，达到全线速度的协调与统一。
三、基于PC 的自动化---WinAC
WinAC是SIEMENS公司**推出的基于PC的自动化控制系统，WinAC具有PLC的功能但又不同于普通的PLC控制器，其具有强大的计算功能、数据处理能力和PLC无法比拟的计算速度，更兼顾了PLC的运行可靠性特点。其海量内存贮器特别适合于大数据量计算、大量配方存贮与管理。其计算功能与PC机相同，可靠性与功能更可与PLC-S7-400系统比美，是千层酥成型机与烘炉机械设备控制系统**的选择：
**性
WinAC是基于标准的Windows操作平台下的PLC控制器，梯形图编程，因此有独立而严格的时序。控制特别满足对于高速、**、复杂计算及严格时间要求的控制任务。
WinAC支持标准的Windows NT 下的OPC、Active X 和DCOM 技术。控制和通讯内核与标准的Windows NT任务的通讯由其内置的代理服务器完成，因此相比普通的PLC控制器功能更强。
应用程序开发环境
SIEMENS统一的组态软件STEP 7 是WinAC控制器的标准开发平台，包括通信组态、编程、测试和启动以及系统文件的编制，对于熟悉STEP7的工程师，不需占用额外的培训时间。

系统组态界面

开放式接口
WinAC提供标准的OPC控件接口及Active X控件接口,对于我们的应用提供了极大的方便。
OPC 过程控制OLE 是一种通过Windows NT应用程序自动存取数据的国际标准，也是WinAC的标准特性。使用OPC服务器可以访问控制驱动程序中的过程数据：Active X 控件接口，不用编程直接从OLE 标准应用程序访问过程数据。这种功能使得我们可以在软件开发中借助于高级语言Visual Basic进行更复杂的应用开发。
计算功能
WinAC提供强大的计算功能，与工业过程数据，之间建立起一条工作数据链路。使得上位计算机能够实时处理过程数据，完成复杂的测量控制与故障分析计算，并能够在Visual Basic中创建自己的HMI 前端或在大家熟知Excel 中做统计分析。在过程控制和PC 应用程序之间管理数据信息流量。允许高效、简便地访问并能显示和修改过程数据。对于数据处理量大，要求内存高的过程控制系统，一般的PLC控制器难以胜任的工作，用WinAC则可以轻松解决，这是我们选用WinAC的理由，也是SIEMENS给我们提供了一个合适而且经济的解决方案。
四、系统原理结构

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PLC执行程序的过程分为哪三个阶段？

 PLC执行程序的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段，PLC的扫描工作过程:

    （1）输入采样阶段。在这一阶段中，PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将各输入状态存入对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷断。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。一般来说，输入信号的宽度要大于一个扫描周期，否则可能造成信号的丢失。

   （2）程序执行阶段。在执行用户程序过程中，PLC按照梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左至右、从上到下的步骤逐个执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中，当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”对应输入端子状态，从输出映像寄存器“读入”对应元件（“软继电器”）的当前状态。然后进行相应的运算，运算结果再存入输出映像寄存器中。对输出映像寄存器来说，每一个元件（“软继电器”）的状态会随着程序执行过程而变化。

    （3）输出刷新阶段。程序执行阶段的运算结果被存入输出映像区，而不送到输出端口上。在输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合，经过输出端子驱动外部负载。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。

一个声控开关控制的照明灯控制程序的梯形图举例

 试设计一个照明灯的控制程序。当接在I0.0上的声控开关感应到声音信号后，接在Q0.0上的照明灯可发光30S。如果在这段时间内声控开关又感应到声音信号，则时间间隔从头开始。这样可确保**后一次感应到声音信号后，灯光可维持30S的照明。

答案：参考梯形图

一些任务是间歇性的，但他们需要知道操作的**后状态。这是一种典型的操作。要记住的是，什么构成一个模式?程序是怎样分配使得它满足两个要求?使用ALT指令能处理一种简单的这个/那个的情况。

这种编程形式在很多情况中可以见到。不过经常地，使用都略有不同。在某一场合中，一台机器可能被起动;在另一场合中，一个排气扇可能在循环与排气间转换。不同情况下，问题的初始表现并不能让人想起相同的解决方法。

对于本节的例子黑板擦来说，也是奴此。编程者的初始反应是它与起动一台机器或改变一个模式不一样。然而，如果忽略实际应用，只研究对象运行所要求的事件或序列，那么在这些不同的应用中能提取出相似之处。

这个目的不能独立地达到，因为实际问题确实访碍某些理想操作的发生。要记住的是，观察一个问题的方法不止一种，这个非常短小精悍的擦黑板程序就是其中一种方法。

S7-200系列PLC乘除法指令应用举例梯形图

S7-200系列PLC乘除法指令应用举例，程序如图1所示。

LD  I0.0

MUL AC1 VD100

DIV  VW10 VD200图1

注意：因为VD100包含：VW100和VW102两个字，VD200包含：VW200和VW202两个字，所以在语句表指令中不需要使用数据传送指令。

实数加法（ADD-R）、减法（SUB-R）指令：将两个32位实数相加或相减，并产生一个32位实数结果，从OUT指定的存储单元输出。

实数乘法（MUL-R）、除法（DIV-R）指令：使能输入有效时，将两个32位实数相乘（除），并产生一个32位积（商），从OUT指定的存储单元输出。

操作数：IN1/IN2：   VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, 常量, *VD, *LD, *AC。

OUT：   VD, ID, QD, MD, SMD, SD, LD, AC, *VD, *LD, *AC 。

数据类型：实数。

指令格式如表1所示。PLC之家  www.plc100.com

表1  实数加减乘除指令

西门子CP343-5模块6GK7343-5FA01-0xE0