黄晓峰
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新一代可编程序控制器的技术现状为了适应日益剧烈的市场竞争,新代的可编程序控制器在技术创新方面有了长足的进展,主要体现在
以下方面(1)执行多任务功能的出现所谓执行多任务,就是在一个可编程序控制器系统中,可同时安装几个CPU模板,每个CPU模板执
行各自的任务,控制与其执行任务相关的O模板(2)网络能力的强化网络能力的加强,使可编程序控制器已经突破了原有的使用范围
特别是引入现场总线、工业以太网、无线网络及 nternet等技术后,可编程序控制器的应用已今非昔比。典型的可编程序控制器的网络拓扑
构为设备控制层、过程控制层和信息管理层3个层次。在设备控制层中,引入了现场总线,使得工业生产过程中的现场检测仪表、变频
器、MCC控制柜等—切现场设备都可直接与可编程序控制器相连;在过程控制层中,传统意叉上的人机界面的功能已经焕然新,使可编
程序控制器能实现跨地区的编程、监ko、zhen断、管理,实现整个车间及全厂范围的控制;在信息管理层,向工业以大网的扩展,使控制与
信息管理融为一体。罗克韦尔自动化公司的全方位自动化系统、西门子公司的全集成自动化系统和施耐德公司的透明工厂都是这类技术发
展的代表(3)高速化处理功能随着网络能力的强化,可编程序控制实现的控制功能和控制范围都在扩大,这就要求可编程序控制器实
现高速运行和实时通信功能。高速化包括运算速度的高速化、与外部设备交换数据的高速化、编程设备服务处理的高速化、外部设备响应
的高速化。为了实现高速化,有些可编程序控制器已在其内核中设计有通信功能,借助于无源数据总线,系统的瓶颈得以消除,这种结构
允许多个处理器、网络能在一个机架中使用而没有限制,从而提供了高性能的分布式实时控制系统的解决方案。(4)大力发展集成化ruan件
目前,可编程序控制器的生产厂商开发系统硬件费用的比例逐年下降,而开发ruan件、集成等费用的比例逐年上升。现在的成套ruan件将可编
程序控制器的编程、操作员界面、运动控制、程序调试、故障诊断和处理、通信等集成为一体。人杋界面及监koruan件集成了所有开放的标
准接口,可直接从生产中获得大量实时数据,并对这些数据进行分析和打包,然后传送到管理层,同时它能将过程优化数据和生产细节的
参数迅速地反馈到控制层和现场,从而为集宬ERP系统铺平道路(5)微型可编程序控制器异军突起传统的微型可编程序控制器一般为
点数字量o,1-4点模拟量O,体积很小,可直接安装在机器内。但现在的微型可编程序控制器除了上述功能外,在网络功能和人机
接口功能上已可与中大型的可编程序控制器相比,这一类微型可编程序控制器是目前发展快的。西门子公司的LOGO,
司的PCO都是这类微型可编程序控制器的代表(6)信息技术渗入可编程序控制器信息技术渗入可编程序控制器是为了适应工厂控制系统
和企业信息管理系统日益有机结合的发展趋势,适应在控制层面上让不同品牌的可编程序控制器之间、可编程序控制器与分布式控制系统
之间有效交换数据的要求。实际上多任务系统的实现、网络能力的提高、ruan件集成的发展使得信息技术很容易的就与可编程序控制器系统
融为一体(⑦)加强安全技术随着可编程序控制器应用领域的扩大,对可编程序控制器系统的可靠性要求也越来越高,加强可编程序控制
器的安全技术也成为了一个新的发展方向。具有容错和冗余性能的故障防止型可编程序控制器已经出现,具备在线插拔的双通道的信号模
板和电源模板。内藏冗余的CPU系统的过程控制器也已出现,这种过程控制器利用内部测试电路检査、zhen断lO模板的运行状况,而不是采
用冗余的O模板GE Fanu公司推出了三合的可编程序控制器,这种可编程序控制器是目前世界**实现全系列兼容、热备和三取二表
决的高可靠性安全型可编程序控制器。5我guo可编程序控制器发展中的问题及对策目前我guo的可编程序控制器的发展主要面临着*问题。
是技术层面上的,在guo际上可编程序控制器迅速发展的形势下,我guo还没有具有自主知识产权,能够参与guo际竞争的可编程序控制器产
品,原因主要在于我guo的整个基础工业还有一定差距,如芯片制造、模具加工等方面限制了我们的发展。二是竞争层面上的,实际上也是
个经济竞争的问题。现在95%的囯内市场由外guo的可编程序控制器产品所占ling,中、大型可编程序控制器中,几乎全部由guo外几大公司
垄断,随着我guo使用可编程序控制器领域的不断扩大,市场越来越大,然而囯外几大公司几乎每年都会针对市场推岀新的产品,一旦人们
使用了新的产品后,他们就会逐渐的提高产品市场价格,没有我guo自己的自主知识产权的产品,在经济竞争中就只能处于被动。三是市场
秩序层面上的,随着我guo改革开放的不断深入,特别是加入WTO后,我guo巨大的市场份额极大的吸引了guo外的大公司,他们开拓市场的方
法都是采用大范围建立代理销售渠道,每个公司的分销商、系统集成商都会有数十家,甚*百家之多,造成了我guo的分销商、系统集成商
间的激烈竞争,而这些无序的竞争为guo际大公司分而治之、获取稳定的高额li润创造条件。面对这些问题,我guo可编程序控制
器的发展应该采取如下对策(1)面对如此巨大的市场,我guo应该集中资金和技术力量,尽快研制生产出具有自主知识产权的可编程序控
以前的家电行业一样。其实随着我guo整个民族工业的不断发展,特别是近年来芯片工业的迅速发展,推出具有guo际
竟争力的可编程序控制器产品已成为可能(2)继续发挥我guo科学技术人员可编程序控制器应用技术的优势,扩大可编程序控制器的应用
浈域。特別是我guo加λwTO后,中guo成为shijiang制造工厂的过程正在加速,我guo在努力将可编程序控制器应用在guo民经济的各个领域同
还要凭借技术和劳动力优势,进入可编程序控制器在外商投资企业中的应用,并逐渐进入guo际上可编程序控制器的应用市场,让我guo
的应用技术优势形成真正的增值服务,从而带动我guo相关成套设备和ruan件产业的发展(3)在扩大可编程序控制器应用的同时,要在ruan件
集成化上下功夫。针对不同的工业生产过程,形成具有我guo特点的系统集成ruan件、人机界面ruan件和系统应用ruan件,在一些我guo*的工业行
业中制造出具有核心技术的系统应用ruan件。真正形成具有guo际标准的、可进行复制的模块化ruan件。釆取上述策略后,我guo就能在可编程序
控制器的应用上率xiang实现突破,融入全qiu一体化经济之中,形成具有自主知识产权的ruan件产业,进而研制、开发、生产出具有自主知识产
权,能够参与guo际竞争��可编程序控制器产品。随着我guoguo民经济的全面发展,随着整个民族工业的提高,这一天会很快到
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1、S7-200的基本结构
西门子S7-200系列属于整体式小型plc，用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。
整体式PLC将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱型机壳内，S7-200称为CPU模块。前盖下面有RUN/STOP开关、模拟量电位器和扩展I/O连接器。S7-200系列PLC提供多种具有不同I/O点数的CPU模块和数字量、模拟量I.O扩展模块供用户选用，CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。
整体PLC还配备有许多专用的特殊功能模块，例如模拟量输入/输出模块、热电偶、热电阻模块、通信模块等，使PLC得功能得到扩展。
S7-200可以选用梯形图、语句表（即指令表）和功能模块语言来编程。它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便。内置有高速计数器、高速输出、PID控制器、RS485通信/编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信功能。多可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O。多有26kB程序和数据存储空间。
2、S7-200的CPU模块
S7-200有5种CPU模块，CPU221无扩展功能，适于做小点数的微型控制器；CPU222有扩展功能；CPU224是具有较强控制功能的控制器；CPU226和CPU226 XM适用于复杂的中小型控制系统。
S7-200系列PLC不同型号CPU的技术参数如表1所示
S7-200有传送、比较、移位、循环、求补码、调用子程序、脉冲宽度调制、脉冲序列输出、跳转、数据转换、算数运算、字逻辑运算、浮点运算、开平方、三角函数和PID控制指令等，采用主程序、多8级子程序和中断程序的程序结构，用户可以使用1-255ms的定时中断。用户程序可设3级口令保护，有监ko定时器（看门狗）功能。
数字量输入中有4个用作硬件中断，6个用于高速功能。32位高速加/减计数器的高计数频率为30kHz，可以对增量式编码器的两个互差90的脉冲列计数，计数值等于设定值或计数方向改变时产生中断，在中断程序中可以及时地对输出进行操作。两点高速输出可以输出频率高为20kHz频率和宽度可调的脉冲列。
可选的存储器卡可以永久保存程序、数据和组态信息，可选的电池卡保存数据的典型事件值为200天。DC输出型电路用场效应晶体管（MOSFET）作为功率放大器元件，仅DV输出型有高速脉冲输出，高输出频率为20kHz。
3、S7-200的扩展模块
不同信号的S7-200 CPU上已经集成了一定数量的数字量I/O点，若实际需要的I/O点数超过该CPU的I/O点数时，则通过增加输入/输出扩展模块来达到扩展功能、扩大控制能力。扩展模块有输入/输出扩展、热电偶/热电阻输入扩展和通讯扩展三种类型，通过总线连接器（插件）和CPU模块连接。
扩展单元正常工作需要+5VDC工作电源，此电源由CPU通过总线连接器提供，扩展单元的24VDC输入点和输出点电源，可由基本单元的24VDC电源供电，但要注意基本单元所提供的大电流能力。
CPU 221无I/O扩展能力；CPU 222多可连接2个扩展模块（数字量或模拟量）CPU224和CPU226多可连接7个扩展模块。
SIEMENS西门子6ES7341-1AH01-0AE0 CP341，标准串行通讯模块SIEMENS西门子6ES7341-1AH01-0AE0 CP341，��准串行通讯模块
