西门子S7-300PLC模块6ES7334-0CE01-0AA0

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SIEMENS可编程控制器

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PLC基本结构

CPU通过、、与储存单元、、、扩展接口相连。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行，刷新系统输出。

PLC的包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。

PLC的输入接口电路的作用是将、或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。

PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。

交流输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。

输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。

继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。

PLC的扩展接口的作用是将和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人-机"或“机-机"之间的对话。

PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的、等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作

可编程控制器控制系统设计的基本步骤

1 .系统设计的主要内容

( 1 )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;

( 2 )选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构;

( 3 )选定 PLC 的型号;

( 4 )编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图;

( 5 )根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言(常用梯形图)进行程序设计;

( 6 )了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系;

( 7 )设计操作台、电气柜及非标准电器元部件;

( 8 )编写设计说明书和使用说明书;

2 . 系统设计的基本步骤

可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤

( 1 )深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求

a .被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。

    b .控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。

( 2 )确定 I/O 设备

根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

( 3 )选择合适的 PLC 类型

根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，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

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。

 到了现场后,进行系统安装前,需要考虑安装环境是否满足PLC的使用环境要求,这一点可以参考各类产品的使用手册。但无论什么PLC,不都能装设在下列场所:含有腐蚀性气体之场所,阳光直接照射到的地方,温度上下值在短时间内变化急遽的地方,油、水、化学物质容易侵入的地方,有大量灰尘的地方,振动大且会造成安装件移位的地方。

         如果必须要在上面的环境使用,则要为PLC制作合适的控制箱,采用规范和必要的防护措施。如果需要在野外极低温度下使用,可以使用有加热功能的控制箱。如何做这些防护箱或控制箱,各制造商和和资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应和设计。

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