(Siemens)西门子PLC模块CPU314（可编程控制器）

PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程面向用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。

PLC是在继电器顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置。

PLC的定义
 
可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

PLC的基本结构和工作原理
 
作为一种工业控制的计算机，PLC和普通计算机有着相似的结构；但是由于使用场合、目的不同，在结构上又有一些差别。

1.输入采样阶段
 
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入的是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
 
2.用户程序执行阶段
 
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算；然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态，或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态，或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的梯形图起作用。
 
3.输出刷新阶段
 
当用户程序扫描结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
 
输入/输出滞后现象
 从PLC的工作过程，可以总结如下几个结论：
 
1、以扫描的方式执行程序，其输入/输出信号间的逻辑关系存在着原理上的滞后。扫描周期越长，滞后就越严重。
 
2、扫描周期除了包括输入采样阶段、用户程序执行阶段、输出刷新阶段三个主要工作阶段所占的时间外，还包括系统管理操作占用的时间。其中，程序执行的时间与程序的长短及指令操作的复杂程度有关，其他基本不变。扫描周期一般为毫微秒级。
 
3、第n次扫描执行程序时，所依据的输入数据是该次扫描周期中采样阶段的扫描值X依据的输出数据有上一次扫描的输出值Y（n-1），也有本次的输出值Yn；所n送往输出端子的信号，即是本次执行全部运算后的最终结果Yn

PLC的功能及应用领域
 
PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。

S7-300
-- 适用于中低端性能要求的模块化小型 PLC 系统
-- 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接口网络能力，应用十分灵活
-- 方便用户操作和无风扇的简易设计
-- 当控制任务增加时，可自由扩展
-- 大量的集*能，功能非常强大
S7-300F
-- 故障安全型自动化系统，可满足工厂日益增加的安全需求
-- 基于 S7-300
-- 可连接配有安全型模块的附加 ET 200S 和 ET 200M 分布式I/O 站
-- 通过采用 PROFIsafe profile 的或 PROFINET 进行安全通信
-- 此外，标准模块还可用于安全系统中
SIPLUS S7-300
-- 在极端严酷环境条件下使用的控制器
-- 扩展温度范围为 -40/-25 °C 至 +60/70 °C
-- 适用于介质暴露场合 ( 有害气体环境 )
-- 可在结露以及机械压力增加的工况条件下使用
-- 采用久经验证的 S7-300 PLC 技术
-- 便于处理、编程、维护和维修
-- 适用于汽车工程、环境工程、采矿、化工、物料处理、食品工业等
-- 可以替换昂贵的定制解决方案定制解决方案

SIMATIC S7-1200
西门子控制器家族产品
西门子控制器系列是一个完整的产品组合，包括从高性能可编程逻辑控制器的书本型迷你控制器 LOGO! 到基于 PC 的控制器，无论多么苛刻的要求，它都能满足要求 — 根据具体应用需求及预算，灵活组合、定制（系列化的控制器家族产品满足你的不同应用及需求）。

SIMATIC S7-1200 小型可编程控制器充分满足中小型自动化的系统需求。在研发过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。SIMATIC S7-1200 系列的问世，标志着西门子在原有产品系列基础上拓展了产品版图，代表了未来小型可编程控制器的发展方向，西门子也将一如既往开拓创新，*自动化潮流。

SIMATIC S7-1200
SIMATIC S7-1200 具有集成 PROFINET 接口、强大的集成工艺功能和灵活的可扩展性等特点，为各种工艺任务提供了简单的通信和有效的解决方案，尤其满足多种应用中完全不同的自动化需求。

S7-1200 外形及安装
安装简单方便
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都具有内置安装夹，能够方便地安装在一个标准的 35 mm DIN 导轨上。这些内置的安装夹可以咬合到某个伸出位置，以便在需要进行背板悬挂安装时提供安装孔。SIMATIC S7-1200 硬件可进行竖直安装或水平安装。这些特性为用户安装 PLC 提供了*的灵活性，同时也使得 SIMATIC S7-1200成为众多应用场合的理想选择。
可拆卸的端子
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件都配备了可拆卸的端子板。因此只需要进行一次接线即可，从而在项目的启动和调试阶段节省了宝贵的时间。除此之外，它还简化了硬件组件的更换过程。
紧凑的结构
所有的 SIMATIC S7-1200 硬件在设计时都力求紧凑，以节省在控制柜中的安装占用空间。例如，CPU 1215C 的宽度仅有 130 mm，CPU 1214C 的宽度仅有 110 mm，CPU 1212C 和 CPU 1211C 的宽度也仅有 90 mm。通信模块和信号模块的体积也十分小巧，使得这个紧凑的模块化系统大大节省了空间，从而在安装过程中为您提供了*的效率和灵活性。

通信模块
SIMATIC S7-1200 CPU*多可以添加三个通信模块，支持PROFIBUS 主从站通信，RS485和 RS232 通信模块为点对点的串行通信提供连接及 I/O 连接主站。对该通信的组态和编程采用了扩展指令或库功能、USS 驱动协议、Modbus RTU 主站和从站协议，它们都包含在 SIMATICSTEP 7 Basic 工程组态系统中。

简单远程控制应用
新的通信处理器 CP 1242-7 可以通过简单 HUB（集线器）或移动电话网络或 Internet（互联网）同时监视和控制分布式的S7-1200 单元。

集成 PROFINET 接口
集成的 PROFINET 接口用于编程、HMI 通信和 PLC 间的通信。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通信。该接口带一个具有自动交叉网线（auto-cross-over）功能的RJ45 连接器，提供 10/100 Mbit/s 的数据传输速率，支持以下协议：TCP/IP native、ISO-on-TCP 和 S7 通信。

工业机械和机床设计面临的挑战
 许多工业机械制造商发现需要满足的新需求在日益增多，比如需要更灵活的可快速适应新产品的机床设计，以及可轻松集成到现有工厂环境的机械。此外，全球竞争日益激烈，市场需求不断增加，且法规要求日趋严格，这一切要求服务于多个行业的工业机械公司不断实现创新并优化产品。市场期望企业不仅能够在日常运营中更大限度地延长设备的正常运行时间，同时还要长期保持较高的生产效率。不仅如此，随着“工业 4.0”的进程日趋深入，未来的制造业将通过去中心化的自主式机械进行互相通信以及与其制造的产品进行通信的方式来优化生产，这对今天的企业而言也将构成一大挑战。这需要具备全新的集成技术。

对此，Siemens PLM Software 的应对之策是“任务驱动型机械”。它旨在帮助今天的全球工业机械市场交付更加智能、多功能且易于维护的机械，从而应对这种全新的挑战。

实现从规划到生产的创新流程可能非常困难。不过，借助 Siemens PLM Software 的机械设计解决方案“先进机械工程”，企业便可以轻松开启产品生命周期管理 (PLM) 之旅，并提高生产效率。我们的先进机械工程解决方案可确保企业更稳定地开发成熟完善的机械，通过虚拟设计和调试缩短生产时间，从而改善前期验证、缩短调试时间并提高生产效率。

快速机电一体化创新
 以前各种机械都是纯机械式的。现在则大不相同。机械需更智能，而技术是其中的一大驱动因素。同时，客户对机械提出了进一步定制需求，为此供应商必须借助各种电子和软件等类型的解决方案来满足这些更加复杂的需求。对复杂多功能机械的需求对制造商及其改善总体生产效率和灵活性的努力施加了更进一步的压力。随着机电一体化创新迅速涌现，企业可以在概念设计的更早阶段中更加高效地定义和管理这些机械相互联系的复杂需求，将电子和软件开发与其他机械系统集成，并在向客户交付前对机械进行实际调试和验证。

工程过程管理
 为了构建更加智能的机械，企业在其设计和制造流程中面临着不断增长的复杂性。这些流程正从按订单配置 (CTO) 转向按订单设计 (ETO)。为了控制和管理整个端到端流程，制造商需更深入地了解可能对机械的质量和成本以及向客户交付的时间构成影响的更改。借助先进机械工程解决方案，企业可通过集成的视图了解设计和制造决策如何影响更终的机械项目。将需求、配置、更改和项目管理等关键方面进行集成，可改善整体的质量、速度和生产效率，同时降低交付风险和成本。

此外，Siemens PLM Software 还提供工业机械行业催化剂(Catalyst)，可利用一系列行业配置组件和更佳实践指南，加速客户部署并提高解决方案的生产效率。

集成的 CAD/CAM/CNC 和机器调试
随着机械开发时间的减少，以及自动化工程师往往忙于证明机械操作的合理性这一关键路径，因此将编程序列实际可视化可保证项目按计划向客户交付。利用 SINUMERIK，我们的先进机械工程解决方案可提供额外的功能将自动化设计与机械设计的其余部分集成，以便完整涵盖 CAD、CAM 和 CNC。通过对机械操作序列进行建模、将自动化信号与机械的物理行为进行关联、CAM 配置文件和驱动行为之间的通信以及支持驱动编程，机械制造商可以在生产物理机械之前更高效地实际验证机械的设计和操作。LIUYING2001