PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的条数也不同。少的几十条,多的几百条。指令不同,执行的时间也不同。但各种PLC总有一些基本指令,而且各种的PLC都有这些基本指令,故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。这个时间当然越短越好,已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着微处理器技术的进步,这个时间还在缩短。
执行时间短可加快PLC对一般输入的响应速度。从讨论PLC的工作原理知,从对PLC加入输入,到PLC产生输出,的情况也要一个PLC运行程序的周期。因为PLC监测到输入,经运行程序后产生的输出,才是对输入的响应。 不时,还要多一个周期。当输入送入PLC时,PLC的输入刷新正好结束,就是这种情况。这时,要多等待一个周期,PLC的输入映射区才能接受到这个新的输入。对一般的输入,这个虽可以接受,但对急需响应的输入,就不能接受了。对急需处理的输人多长时间PLC能予以响应,要另作要求
为了处理急需响应的输入,PLC有种种措施。不同的PLC措施也不完全相同,响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断,然后再输出即时刷新,即中断程序运行后,有关的输出点立即刷新,而不等到整个程序运行结束后再刷新。
这个效果可从两个方面来衡量:一是能否对几个输入作快速响应;二是快速响应的速度有多快。多数PLC都可对一个或多个输入点作快速响应,快速响应时间仅几个毫秒。性能高的、大型的PLC响应点数更多。
工作速度关系到PLC对输入的响应速度,是PLC对控制是否及时的前提。控制不及时,就不可能准确与可靠,特别是对一些需作快速响应的。这就是把工作速度作为PLC指标的原因。
2控制规模
控制规模代表PLC控制能力,看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。
控制规模与速度有关。因为规模大了,用户程序也长,执行指令的速度不快,势必PLC循环的时间,也必然会PLC对输入的响应。为了避免这个情况,PLC的工作速度就要快。所以,大型PLC的工作速度总是比小的要快。
控制规模还与内存区的大小有关。规模大,用户程序长,要求有更大的用户存储区。同时点数多,的存储器输入、输出的区(输入输出继电器区或称输入、输出映射区)也大。这个区大,相应地内部器件(解释见后)也要增多,这些都要求有更大的存储区。
控制规模还与输入、输出电路数有关。如控制规模为1024点,那就得有1024条I/O电路。这些电路集成于I/O模块中,而每个模块有多少路的I/O点总是有数的。所以,规模大,所使用的模块也多。
控制规模还与PLC指令有关。规模大的PLC指令条数多,指令的功能也强,才能应付对点数多的进行控制的需要。
控制规模是对PLC其它性能指标起着制约作用的指标;也是PLC划分为微、小、中、大和特大型
3组成模块
PLC的结构虽有箱体及模块式之分,但从质上看,箱体也是模块,只是它集成了更多的功能。在此,不妨把PLC的模块组成当作所有PLC的结构性能。
这个性能含义是指某型号PLC具有多少种模块,各种模块都有什么规格,并各具什么特点。
一般讲,规模大的PLC,档次高的PLC模块的种类也多,规格也多,反映它的特点的性能指标也高。但模块的功能则单一些。相反,小型PLC、档次低的PLC模块种类也少,规格也少,指标也低。但功能则多样些,以至于集成为箱体。
组成PLC的模块是PLC的硬件基础,只有弄清所选用的PLC都具有那些模块及其特点,才能正确选用模块,去组成一整的PLC,以控制对PLC的要求。
常见的PLC模块有:
CPU模块,它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能,如速度、规模都由它的性能来体现。
电源模块,它为PLC运行提供内部工作电源,而且,有的还可为输入提供电源。
I/O模块,它包括I/O电路,并依点数及电路类型划分为不同规格的模块。
内存模块,它主要存储用户程序,有的还为提供辅加的工作内存。在结构上内存模块都是附加于CPU模块之中。
底板、机架模块,它为PLC各模块的安装提供基板,并为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模块,有的用总线接口。不同厂家或同一厂家但不同类型的PLC都不大相同。
箱体式的小型PLC的主箱体就是把上述几种模块集成在一个箱的,并依可能提供I/O点数的多少,划分为不同的规格。
箱体式的PLC还有I/O扩展箱体,它不含CPU,仅有电源及I/O单元的功能。扩展箱体也依I/O点数的多少划分有不同的规格。
除上述模块,PLC还有特殊的或称智能或称功能模块。如A/D(模入)模块、D/A(模出)模块、高速计数模块、位控模块、温度模块等等。这些模块有自己的CPU,可对作预处理或后处理,以简化PLC的CPU对复杂的程控制量的控制。智能模块的种类、特性也大不相同,性能好的PLC,这些模块种类多,性能也好。
通讯模块,它接人PLC后,可使PLC与计算机,或PLC与PLC进行通讯,有的还可实现与其它控制部件,如变频器、温控器通讯,或组成局部网络。通讯模块代表PLC的组网能力,代表着当今PLC性能的重要方面。
PLC性能,一定要了解它的模块,并通过了解模块的性能,去弄清楚PLC的性能。
除了模块,PLC还有外部设备。
尽管用PLC实现对的控制可不用外部设备,配置好的模块就行了。然而,要对PLC编程,要监控PLC及其所控制的的工作状况,以及存储用户程序、打印数据等,就得使用PLC的外部设备。故一种PLC的性能如何,与这种PLC所具外部设备丰富与否,外部设备好用与否直接相关。
PLC的外部设备有四大类:
编程设备:简单的为简易编程器,多只接受助记将编程,个别的也可用图形编程(如东芝公司的EX型可编程控制器)。复杂一点的有图形编程器,可用梯形图语编程。有的还有**的计算机,可用其它语编程。编程器除了用于编程,还可对作一些设定,以确定PLC控制,或工作。编程器还可监控PLC及PLC所控制的的工作状况,以进行PLC用户程序的调试。
监控设备:小的有数据器,可数据;大的还可能有图形器,可通过画面数据。除了不能改变PLC的用户程序,编程器能做的它都能做,是使用PLC很好的界面。性能好的PLC,这种外部设备已越来越丰富。
存储设备:它用于性地存储用户数据,使用户程序不丢失。这些设备,如存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器。而为实现这些存储,相应的就有存卡器、磁带机、软驱或ROM写入器,以及相应的接口部件。各种PLC大体都有这方面的配套设施。
输入输出设备:它用以接收或输出,便于与PLC进行人机对话。输入的有条码读入器,输入模拟量的电位器等。输出的有打印机、编程器、监控器虽也可对PLC输入信息,从PLC输出信息,但输入输出设备实现人机对话更方便,可在现场条件下实现,并便于使用。随着技术进步,这种设备将更加丰富。
外部设备已发展成为PLC的不可分割的一个部分。它的情况,当然是选用PLC必须了解的重要方面,所以也应把它列为PLC性能的重要内容。
4内存容量
PLC内存有用户及两大部分。用户内存主要用以存储用户程序,个别的还将其中的一部分划为所用。内存是与CPU配置在一起的。CPU既要具备访问这些内存的能力,还应提供相应的存储介质。
用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大,可存储的程序量大,也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看,内存容量总是在不断增大着。大型PLC的内存容量可达几十k,以至于一百多k。内存对于用户,主要体现在PLC能提供多少内部器件。不同的内部器件占据内存的不同区域。在物理上并无这些器件,仅仅为RAM。但通过运行程序进行使用时,给使用者提供的却实实在在有这些器件。
内存器件种类越多,数量越多,越便于PLC进行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表 PLC性能的重要指标。
PLC内部器件有:
I/O继电器,或称映射区。它与PLC所能控制的I/O点数及模拟量的路数直接相关。
内部继电器数,有的称为标志位数,代表着PLC的内部继电器数。它与I/O继电器区相联系着,有时与后者相联系进行处理。内部继电器多,便于PLC建立复杂的时序关系,以实现多种多样的控制要求。一般讲,内部继电器数比I/O继电器要多得多。
有的内部继电器还可丢电保持,即它的状态(ON或OFF)、PLC丢电后,靠内部电池仍予以保持。再上电后可继续丢电前的状态。保持继电器可增强PLC控制能力,特别对记录故障,故障排除后恢复运行,更显得有用。
定时器,可进行定时控制。定时值可任意设定。定时器有多少,设定范围有多大,设定值的分辨率又是多少,这些都代表定时器件的性能。
计数器,可进行计数,到达某设定计数值可发送相应。可进行什么样的计数,计数范围多大,怎么设定,有多少计数器,则是PLC计数器性能的代表指标。
数据存储区,用以存储工作数据。多以字、两字或多字为单位予以使用,是PLC进行模拟量控制,或记录数据所必不可少的。这个存储区的大小代表PLC的性能也是越大越好。趋势也是越来越大。小型机也如此。如OMRON公司的CQM1机,其DM区就有6k字。而过去同是小型机的C60P的DM区才64个字。大型机的DM可达10K以至几十K。
此外还有其它一些内部器件,了解某PLC性能时,也都必须它。
内部器件也是PLC指令的操作数,不弄清楚是无法编程的。
5指令
PLC有多少条指令,各条指令又具有什么功能,是了解与使用PLC的重要方面。你不懂PLC指令怎么编程,没有程序,PLC又怎么工作?
PLC的指令越来越多,越来越丰富。功能很强的指令,综合多种作用的指令日见增多。
PLC的指令繁多,但主要的有这么几种类型:
基本逻辑指令,用于处理逻辑关系,以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。
数据处理指令,用于处理数据,如译码,编码,传送、移位等等。
数据运算指令,用于进数据的运算,如十、一、X、/等,可进行数计算,有的还可浮点数运算;也可进行逻辑量运算,等等。
流程控制指令,用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行,按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多,运用得好,可使程序简练,并便于调试与阅读。
状态监控指令,用以及记录PLC及其控制的工作状态,对PLC控制的工作可靠性大有帮助。
当然,并不是所有的PLC都有上述那么多类的指令,也不是有的PLC仅有上述几类指令。以上只是指出几个例子,说明要从哪几个方面了解PLC指令,从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响PLC的性能。
除了指令,为进行通讯,PLC还有相应的协议与通讯指令或命令,这些也反映了PLC的性能。
6支持
为了便于编制PLC程序,多数PLC厂家都有关计算机支持。
从本质上讲,PLC所能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言,以至语言,全靠为使用这些语言而的种种。
助记符语言是基本也是简单的PLC语言。它类似计算机的汇编语言,PLC的指令就是用这种语言表达的。这种语言仅使用文字符号,所使用的编程工具简单,用简易编程器即可。所以,多数PLC都配备有这种语言。
梯形图语言是图形语言,它用类似于继电器电路图的符号表达PLC实现控制的逻辑关系。这种语言与符号语言有对应关系,很容易互相转换,并便于电气工程师了解与熟悉,故用得很普遍,几乎所有的PLC都有这种语言。由于它是用图形表达,小的编程器不好使用它,得有较大的液晶画面的编程器,才能使用它。多数是在计算机对PLC编程时,才使用这种语言。
流程图语言,它也是图形语言,不过所用的符号不与电气元件符号相似,而与计算机用的流程图符号相似,便干计算机工作人员了解与熟悉。流程图语言与符号语言也有一一对应关系,只是它对应的符号语言与梯形图的对应不一样。熟悉计算机而又未从事过一般电气工作的人员,乐于用这种语言对PLC编程。OMRON公司的F系列机就是使用这种语言。
梯形图与流程图混合语言。这种语言,梯形图与流程图两者兼用,可使PLC程序结构化。它用流程图把PLC程序划分成若干结构块,并规范块间的逻辑联系。用梯形图再确定块中的种种量间的逻辑关系。这种混合语言有不同的实现,而且多用于大型的PLC的编程
语言,PLC编程也可以使用语言,如BASIC、C语言等。可以在DOS,也可在WINDOWS平台上运行。关键在于要把用语言编写的程序转换成助记符语言,或直接转换成PLC所能识别的机器语言。从根本上讲,只要能实现这个转换的,什么语言都可以。而编写这个转换的工作量很大,当然应由有关厂家与提供。当前不少PLC厂家已有提供。如GE-FANAC的PLC就提供有可用C语言编程的。
再前进一步,从理论上讲使用自然语言编程也是完全可能的。只是要下力气去,以及市场有这个需要。
支持不仅编制PLC程序需要,监控PLC运行,特别是PLC所控制的的工作状况也需要。所以,多数支持编程的,也具有PLC工作的功能。
此外,也有**于监控PLC工作的,它多与PLC的终端连用。
有的PLC厂家或第三方厂家还了使用PLC的组态,用以实现计算机对PLC控制监控,以及与PLC交换数据。
PLC的用户也可基于DOS或WINDOWS平台用于PLC控制的应用,以PLC自动化及智能化水平。这方面的已日益受到。
总之,为了用好PLC,PLC的支持越来越丰富,性能也越来越好,其界面也越来越友好,也因此,它的情况如何,已成为评判PLC性能的指标之一。
S7-1200 控制器产品系列中带有集成式数字量和模拟量输入和输出的紧凑型 CPU
带有集成技术功能,比如高速计数器 (HSC)、测量功能、周期测量或步进电机控制、脉宽调制、输出等
适用于对程序范围和处理速度具有中等要求的应用
在具有集中式和分布式 I/O 的生产线上作为集中式控制器使用
PROFINET IO IRT 接口,带 2 端换机
PROFINET I/O 控制器,用于在 PROFINET 上运行分布式 I/O
用于连接 CPU 作为 SIMATIC 或非西门子 PROFINET IO 控制器下的 PROFINET 设备的 PRIFINET I-Device
OPC UA (数据访问)作为运行时选件,可轻易将 SIMATIC S7-1500 连接至第三方设备/
等时同步
集成运动控制功能,用于控制速度控制轴和定位轴,支持外部编码器,凸轮/凸轮轨道和
用于诊断集成 Web ,带有创建用户定义的 Web 站点的选项
注
运行 CPU 所需的 SIMATIC 存储卡。
应用
CPU 1512C-1 PN 是紧凑型 CPU,用于非连续生产技术中对处理速度和响应速度要求不高的应用。
CPU 1512C-1 PN 具有 5 点模拟量输入;通过这些输入,可以压力或温度等模拟。其中 4 点个输入可用于电流或电压测量,1 点输入可用于电阻测量。
CPU 上的集成模拟量输出将 16 位数字值转换为电流或电压并输出到。例如,它们适合控制比例阀。
借助于 32 点集成式数字量输入,可在控制器上直接记录来自设备的 24 V DC 。
32 点集成式数字量输出可以切换 24 V DC 电压,从而将内部从控制器传送到设备。
集成的计数器可记录速度高达 100 kHz 的并直接在控制器中分析计数器状态或当前速度,*使用附加模块。速度可以或周期的形式输出,或以用户归一化速度的形式输出。
CPU 的运动控制功能可将计数器用作实际位置值,将模拟量输出用作速度设定值输出。4 – 100 kHz 输出可用于:
直接控制步进电机
输出
或通过 PWM 功能进行控制:
直接控制阀门或,
通过数字发送模拟
另外,CPU 通过易组态的块提供控制功能,以及通过化 PLC-open 块 提供连接至驱动器的能力。
CPU 1512C-1 PN 可被用作 PROFINET IO 控制器或分布智能(PROFINET 智能设备)。集成式 PROFINET IO IRT 接口设计为双端换机以便在中设立总线型拓扑。
设计
The CPU 1512C-1 PN 的特点:
功能强大的处理器:
该 CPU 的单条二进制命令的命令执行时间可低至 60 ns。
大容量工作存储器:
250 KB 用于程序,1 MB 用于数据
集成输入/输出;
32 点数字量输入和 32 点数字量输出以及 5 点模拟量输入和 2 点模拟量输出(用于电流/电压),并具有一个用于测量 CPU 温度的附加输入。
SIMATIC 存储卡作为装载存储器:
具有数据记录和归档等附加功能
灵活的扩展功能:
单层组态多可支持 32 个模块(CPU + 31 个模块)
显示器的功能为:
显示概览信息,如集成接口的 IP 地址、站名称、设备名称、位置标识符等。
显示器以及诊断确认和用户消息
模块信息显示
显示可由用户定义的徽标
显示设置
设置 IP 地址
设置日期和时间
选择运行
将 CPU 复位为出厂设置
项目的备份与恢复
禁用/启用显示
启用保护级别
PROFINET IO IRT 接口:
具有通过 PROFINET 连接分布式 I/O 的选件。
功能
性能
指令处理速度更快, 取决于 CPU 型号、语言扩展和新的数据类型
由于背板总线速度显着,CPU 的响应时间缩短
功能强大的网络连接:
每个 CPU 均标配PROFINET IO IRT(2 端换机)接口。
集成技术
通过化的块 (PLCopen) 连接模拟驱动器和具有 PROFIdrive 功能的驱动器
支持速度控制轴和定位轴以及外部编码器,各轴之间可实现位置的传动,凸轮/凸轮轨道和
集成式 I/O,例如,用于直接操作步进电机和模拟轴或直接记录HTL编码器。
组态与编程中的计数器功能设计与 TM Count 2x24V 模块兼容。
具有所有 CPU 变量的跟踪功能,用于实时诊断和偶发故障检测。
的控制功能,例如,通过便于组态的块可自动控制参数实现优控制。
集成功能
通过进行知识保护,防止未经读取和修改程序块
通过保护,可绑定 SIMATIC 存储卡的程序块和序列号:只有在将配置的存储卡插到 CPU 中时,该程序块才可运行。
4-级 理念:
与 HMI 设备的通信也会受到。
操作保护:
控制器识别已改变的或未经的工程组态数据的传输
设计与操作
显示概览信息:
例如,站名称,工厂标识符,位置名称,诊断信息,模块信息,显示设置。
显示屏上的操作员控制选项:
设置 CPU 或所连接以太网通信处理器的地址、设置日期和时间、选择 CPU 的操作、复位 CPU 至默认设置、禁用/启用显示器、保护等级,确认消息,备份和恢复项目。
集成诊断
显示屏上、TIA 博途中、HMI 设备上以及 Web 上以纯文本形式一致显示诊断信息(甚至能显示来自变频器的消息),即使 CPU 处于停止也会进行更新。
集成在 CPU 的固件中,无须进行特殊组态。
SIMATIC 存储卡(用来运行 CPU)
用作式装载存储器,或用于更新固件。
还可用于存储附加文档或 csv 文件(用于配方和归档)
通过用户程序的函数创建数据块实现数据存储/读取
数据记录(归档)和配方
配方和归档以 csv 文件保存在 SIMATIC 存储卡中;
便于使用 Office 工具或通过 web ,访问工厂运行数据
通过 Web 浏览器或 SD 读卡器,可方便地访问机器的组态数据(与控制器之间的双向数据交换)
编程
使用 STEP 7 Professional V13 SP 1 UPD 4 或更高版本进行编程
用于从 SIMATIC S7-300/S7-400 移植到 S7-1500 的移植工具;可基本上自动转换程序代码。记录不可转换的代码,并可以手动进行。
通过与粘贴操作,可将 S7-1200 基本程序传送到 S7-1500。