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西門子6ES7531-7QD00-0AB0技術(shù)參數(shù)

可編程控制器

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（上海詩幕自動化設(shè)備有限公司）是專業(yè)從事西門子工業(yè)自動化產(chǎn)品銷售和系統(tǒng)集成的高新技術(shù)企業(yè)。在西門子工控領(lǐng)域,公司以精益求精的經(jīng)
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工作速度是指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應(yīng)速度。工作速度是PLC工作的基礎(chǔ)。速度高了,才可能通過運行程序?qū)崿F(xiàn)控制,才可能不斷擴大控制規(guī)模,才可能發(fā)揮PLC的多種多樣的作用。

PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的條數(shù)也不同。少的幾十條,多的幾百條。指令不同,執(zhí)行的時間也不同。但各種PLC總有一些基本指令,而且各種的PLC都有這些基本指令,故常以執(zhí)行一條基本指令的時間來衡量這個速度。這個時間當然越短越好,已從微秒級縮短到零點微秒級。并隨著微處理器技術(shù)的進步,這個時間還在縮短。

執(zhí)行時間短可加快PLC對一般輸入信號的響應(yīng)速度。從討論PLC的工作原理知,從對PLC加入輸入信號,到PLC產(chǎn)生輸想的情況也要延遲一個PLC運行程序的周期。因為PLC監(jiān)測到輸入信號,經(jīng)運行程序后產(chǎn)生的輸出,才是對輸入信號的響應(yīng)。不理想時,還要多延長一個周期。當輸入信號送入PLC時,PLC的輸入刷新正好結(jié)束,就是這種情況。這時,要多等待一個周期,PLC的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號,這個延遲雖可以接受,但對急需響應(yīng)的輸入信號,就不能接受了。對急需處理的輸人信號延遲多長時間PLC能予以響應(yīng),要另作要求。

為了處理急需響應(yīng)的輸入信號,PLC有種種措施。不同的PLC措施也不完全相同,提高響應(yīng)速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷,然后再輸出即時刷新,即中斷程序運行后,有關(guān)的輸出點立即刷新,而不等到整個程序運行結(jié)束后再刷新。

這個效果可從兩個方面來衡量：一是能否對幾個輸入信號作快速響應(yīng)；二是快速響應(yīng)的速度有多快。多數(shù)PLC都可對一個或多個輸入點作快速響應(yīng),快速響應(yīng)時間僅幾個毫秒。性能高的,大型的PLC響應(yīng)點數(shù)更多。

工作速度關(guān)系到PLC對輸入信號的響應(yīng)速度,是PLC對系統(tǒng)控制是否及時的前提。控制不及時,就不可能準確與可靠,特別是對一些需作快速響應(yīng)的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為PLC指標的原因。

5.2控制規(guī)模

控制規(guī)模代表PLC控制能力,看其能對多少輸入,輸出點及對多少路模擬進行控制。

控制規(guī)模與速度有關(guān)。因為規(guī)模大了,用戶程序也長,執(zhí)行指令的速度不快,勢必延長PLC循環(huán)的時間,也必然會延長PLC對輸入信號的響應(yīng)。為了避免這個情況,PLC的工作速度就要快。所以,大型PLC的工作速度總是比小的要快。

控制規(guī)模還與內(nèi)存區(qū)的大小有關(guān)。規(guī)模大,用戶程序長,要求有更大的用戶存儲區(qū)。同時點數(shù)多,系統(tǒng)的存儲器輸入,輸出的信號區(qū)（輸入輸出繼電器區(qū)或稱輸入,輸出映射區(qū)）也大。這個區(qū)大,相應(yīng)地內(nèi)部器件（解釋見后）也要增多,這些都要求有更大的系統(tǒng)存儲區(qū)。

控制規(guī)模還與輸入,輸出電路數(shù)有關(guān)。如控制規(guī)模為1024點,那就得有1024條I/O電路。這些電路集成于I/O模塊中,而每個模塊有多少路的I/O點總是有數(shù)的。所以,規(guī)模大,所使用的模塊也多。

控制規(guī)模還與PLC指令系統(tǒng)有關(guān)。規(guī)模大的PLC指令條數(shù)多,指令的功能也強,才能應(yīng)付對點數(shù)多的系統(tǒng)進行控制的需要。

控制規(guī)模是對PLC其它性能指標起著制約作用的指標；也是PLC劃分為微,小,中,大和特大型

5.3組成模塊

PLC的結(jié)構(gòu)雖有箱體及模塊式之分,但從質(zhì)上看,箱體也是模塊,只是它集成了更多的功能。在此,不妨把PLC的模塊組成當作所有PLC的結(jié)構(gòu)性能。

這個性能含義是指某型號PLC具有多少種模塊,各種模塊都有什么規(guī)格,并各具什么特點。

一般講,規(guī)模大的PLC,檔次高的PLC模塊的種類也多,規(guī)格也多,反映它的特點的性能指標也高。但模塊的功能則單一些。相反,小型PLC,檔次低的PLC模塊種類也少,規(guī)格也少,指標也低。但功能則多樣些,以至于集成為箱體。

組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎(chǔ),只有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點,才能正確選用模塊,去組成一臺完整的PLC,以滿足控制系統(tǒng)對PLC的要求。

常見的PLC模塊有：

CPU模塊,它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能,如速度,規(guī)模都由它的性能來體現(xiàn)。

電源模塊,它為PLC運行提供內(nèi)部工作電源,而且,有的還可為輸入信號提供電源。

I/O模塊,它集成了I/O電路,并依點數(shù)及電路類型劃分為不同規(guī)格的模塊。

內(nèi)存模塊,它主要存儲用戶程序,有的還為系統(tǒng)提供輔加的工作內(nèi)存。在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都是附加于CPU模塊之中。

底板,機架模塊,它為PLC各模塊的安裝提供基板,并為模塊間的聯(lián)系提供總線。若干底板間的聯(lián)系有的用接口模塊,有的用總線接口。不同廠家或同一廠家但不同類型的PLC都不大相同。

箱體式的小型PLC的主箱體就是把上述幾種模塊集成在一個箱體內(nèi)的,并依可能提供I/O點數(shù)的多少,劃分為不同的規(guī)格。

箱體式的PLC還有I/O擴展箱體,它不含CPU,僅有電源及I/O單元的功能。擴展箱體也依I/O點數(shù)的多少劃分有不同的規(guī)格。

除上述模塊,PLC還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如A/D（模入）模塊,D/A（模出）模塊,高速計數(shù)模塊,位控模塊,溫度模塊等等。這些模塊有自己的CPU,可對信號作預(yù)處理或后處理,以簡化PLC的CPU對復雜的程控制量的控制。智能模塊的種類,特性也大不相同,性能好的PLC,這些模塊種類多,性能也好。

通訊模塊,它接人PLC后,可使PLC與計算機,或PLC與PLC進行通訊,有的還可實現(xiàn)與其它控制部件,如變頻器,溫控器通訊,或組成局部網(wǎng)絡(luò)。通訊模塊代表PLC的組網(wǎng)能力,代表著當今PLC性能的重要方面。

掌握PLC性能,一定要了解它的模塊,并通過了解模塊的性能,去弄清楚PLC的性能。

除了模塊,PLC還有外部設(shè)備。

盡管用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制可不用外部設(shè)備,配置好合適的模塊就行了。然而,要對PLC編程,要監(jiān)控PLC及其所控制的系統(tǒng)的工作狀況,以及存儲用戶程序,打印數(shù)據(jù)等,就得使用PLC的外部設(shè)備。故一種PLC的性能如何,與這種PLC所具外部設(shè)備豐富與否,外部設(shè)備好用與否直接相關(guān)。

PLC的外部設(shè)備有四大類：

編程設(shè)備：簡單的為簡易編程器,多只接受助記將編程,個別的也可用圖形編程（如日本東芝公司的EX型可編程控制器）。復雜一點的有圖形編程器,可用梯形圖語編程。有的還有專項使用的計算機,可用其它高等語編程。編程器除了用于編程,還可對系統(tǒng)作一些設(shè)定,以確定PLC控制方式,或工作方式。編程器還可監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,以進行PLC用戶程序的調(diào)試。

監(jiān)控設(shè)備：小的,可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。除了不能改變PLC的用戶程序,編程器能做的它都能做,是使用PLC很好的界面。性能好的PLC,這種外部設(shè)備已越來越豐富。

存儲設(shè)備：它存儲用戶數(shù)據(jù),使用戶程序不丟失。這些設(shè)備,如存儲卡,存儲磁帶,軟磁盤或只讀存儲器。而為實現(xiàn)這些存儲,相應(yīng)的就有存卡器,磁帶機,軟驅(qū)或ROM寫入器,以及相應(yīng)的接口部件。各種PLC大體都有這方面的配套設(shè)施。

輸入輸出設(shè)備：它用以接收信號也可對PLC輸入信息,從PLC輸出信息,但輸入輸出設(shè)備實現(xiàn)人機對話更方便,可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn),并便于使用。隨著技術(shù)進步,這種設(shè)備將更加豐富。

外部設(shè)備已發(fā)展成為PLC系統(tǒng)的不可分割的一個部分。它的情況,當然是選用PLC必須了解的重要方面,所以也應(yīng)把它列為PLC性能的重要內(nèi)容。

5.4內(nèi)存容量

PLC內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序,個別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與CPU配置在一起的。CPU既要具備訪問這些內(nèi)存的能力,還應(yīng)提供相應(yīng)的存儲介質(zhì)。

用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大,可存儲的程序量大,也就可進行更為復雜的控制。從發(fā)展趨勢看,內(nèi)存容量總是在不斷加大著。大型PLC的內(nèi)存容量可達幾十k,以至于一百多k。系統(tǒng)內(nèi)存對于用戶,主要體現(xiàn)在PLC能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件,僅僅為RAM。但通過運行程序進行使用時,給使用者提供的卻實實在在有這些器件。

內(nèi)存器件種類越多,數(shù)量越多,越便于PLC進行種種邏輯量及模擬控制。它也是代表

PLC性能的重要指標。

PLC內(nèi)部器件有：

I/O繼電器,或稱映射區(qū)。它與PLC所能控制的I/O點數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。

內(nèi)部繼電器數(shù),有的稱為標志位數(shù),代表著PLC的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與I/O繼電器區(qū)相聯(lián)系著,有時與后者相聯(lián)系進行處理。內(nèi)部繼電器多,便于PLC建立復雜的時序關(guān)系,以實現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講,內(nèi)部繼電器數(shù)比I/O繼電器要多得多。

有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持,即它的狀態(tài)（ON或OFF）,PLC丟電后,靠內(nèi)部電池仍予以保持。再上電后可繼續(xù)丟電前的狀態(tài)。保持繼電器可增強PLC控制能力,特別對記錄故障,故障排除后恢復運行,更顯得有用。

定時器,可進行定時控制。定時值可任意設(shè)定。定時器有多少,設(shè)定范圍有多大,設(shè)定值的分辨率又是多少,這些都代表定時器件的性能。

計數(shù)器,可進行計數(shù),到達某設(shè)定計數(shù)值可發(fā)送相應(yīng)信號?？蛇M行什么樣的計數(shù),計數(shù)范圍多大,怎么設(shè)定,有多少計數(shù)器,則是PLC計數(shù)器性能的代表指標。

數(shù)據(jù)存儲區(qū),用以存儲工作數(shù)據(jù)。多以字,兩字或多字為單位予以使用,是PLC進行模擬量控制,或記錄數(shù)據(jù)所必不可少的。這個存儲區(qū)的大小代表PLC的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機也如此。如日本OMRON公司的CQM1機,其DM區(qū)就有6k字。而過去同是小型機的C60P的DM區(qū)才64個字。大型機的DM可達10K以至幾十K。

此外還有其它一些內(nèi)部器件,了解某PLC性能時,也都必須掌握它。

內(nèi)部器件也是PLC指令的操作數(shù),不弄清楚是無法編程的。

5.5指令系統(tǒng)

PLC有多少條指令,各條指令又具有什么功能,是了解與使用PLC的重要方面。你不懂PLC指令怎么編程,沒有程序,PLC又怎么工作？

PLC的指令越來越多,越來越豐富。功能很強的指令,綜合多種作用的指令日見增多。

PLC的指令繁多,但主要的有這么幾種類型：

基本邏輯指令,用于處理邏輯關(guān)系,以實現(xiàn)邏輯控制。這類指令不管什么樣的PLC都總是有的。

數(shù)據(jù)處理指令,用于處理數(shù)據(jù),如譯碼,編碼,傳送,移位等等。

數(shù)據(jù)運算指令,用于進數(shù)據(jù)的運算,如十,一,X,/等,可進行整形數(shù)計算,有的還可浮點數(shù)運算；也可進行邏輯量運算,等等。

流程控制指令,用以控制程序運行流程。PLC的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行,按順序推進。但遇到流程控制指令也可作相應(yīng)改變。流程控制指令也較多,運用得好,可使程序簡練,并便于調(diào)試與閱讀。

狀態(tài)監(jiān)控指令,用以監(jiān)視及記錄PLC及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài),對提高PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。

當然,并不是所有的PLC都有上述那么多類的指令,也不是有的PLC僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個例子,說明要從哪幾個方面了解PLC指令,從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。

除了指令,為進行通訊,PLC還有相應(yīng)的協(xié)議與通訊指令或命令,這些也反映了PLC的性能。

5.6支持軟件

為了便于編制PLC程序,多數(shù)PLC廠家都開發(fā)有關(guān)計算機支持軟件。

從本質(zhì)上講,PLC所能識別的只是機器語言。它之所以能使用一些助記符語言,梯形圖語言,流程圖語言,以至高等語言,全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。

助記符語言的PLC語言。它類似計算機的匯編語言,PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達的。這種,所使用的編程工具簡單,用簡易編程器即可。所以,多數(shù)PLC都配備有這種語言。

梯形圖語言是圖形語言,它用類似于繼電器電路圖的符號表達PLC實現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。這種語言與符號語言有對應(yīng)關(guān)系,很容易互相轉(zhuǎn)換,并便于電氣工程師了解與熟悉,故用得很普遍,幾乎所有的PLC都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達,小的編程器不好使用它,得有較大的液晶畫面的編程器,才能使用它。多數(shù)是在計算機對PLC編程時,才使用這種語言。

流程圖語言,它也是圖形語言,不過所用的符號不與電氣元件符號相似,而與計算機用的流程圖符號相似,便干計算機工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號語言也有一一對應(yīng)關(guān)系,只是它對應(yīng)的符號語言與梯形圖的對應(yīng)不一樣。熟悉計算機而又未從事過一般電氣工作的人員,樂于用這種語言對PLC編程。日本OMRON公司開發(fā)的F系列機就是使用這種語言。

梯形圖與流程圖混合語言。這種語言,梯形圖與流程圖兩者兼用,可使PLC程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把PLC程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊,并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的實現(xiàn)方法,而且多用于大型的PLC的編程

高等語言,PLC編程也可以使用高等語言,如BASIC,C語言等?？梢栽贒OS,也可在WINDOWS平臺上運行。關(guān)鍵在于要把用高等語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言,或直接轉(zhuǎn)換成PLC所能識別的機器語言。從根本上講,只要能實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換的,什么高等語言都可以。而編寫這個轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大,當然應(yīng)由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。當前不少PLC廠家已有提供。如GE－FANAC的PLC就提供有可用C語言編程的軟件。

再前進一步,從理論上講使用自然語言編程也是完全可能的。只是要下力氣去開發(fā),以及市場有這個需要。

支持軟件不僅編制PLC程序需要,監(jiān)控PLC運行,特別是監(jiān)視PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況也需要。所以,多數(shù)支持編程的軟件,也具有監(jiān)視PLC工作的功能。

此外,也有專項使用于監(jiān)控PLC工作的軟件,它多與PLC的監(jiān)視終端連用。

有的PLC廠家或第三方廠家還開發(fā)了使用PLC的組態(tài)軟件,用以實現(xiàn)計算機對PLC控制系統(tǒng)監(jiān)控,以及與PLC交換數(shù)據(jù)。

PLC的用戶也可基于DOS或WINDOWS平臺開發(fā)用于PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件,以提高PLC系統(tǒng)自動化及智能化水平。這方面的軟件已日益受到重視。

總之,為了用好PLC,PLC的支持軟件越來越豐富,性能也越來越好,其界面也越來越友好,也因此,它的情況如何,已成為評判PLC性能的指標之一。

5.7可靠控制

為使PLC能可靠工作,在硬件與軟件兩個方面PLC廠家都采取了很多措施,對一些特殊可靠要求的PLC,還有相應(yīng)的特殊的措施,如熱備,冗余等等。這在介紹PLC的特點時已作了敘述?？煽看胧┑哪康氖窃黾覲LC平均故障間隔時間,MTBF（MeanTimeBetweenFailure）及減少PLC的平均修復時間,MTTR（MeanTimeToRepair）,以提高PLC的有效度A（Availability）。

A=MTBF/(MTBF MTTR)

式中A--有效率

MTBF--平均故障間隔時間

MTTR--平均修復時間

當然,A值越大越好,它可使PLC系統(tǒng)得到充分的利用,是為什么要使用PLC的重要指標。而從上式可知,MTBF越大,MTTR越小,則A越大。所以,PLC的可靠措施都是圍繞提高MTBF及MTTR值進行的。

鑒于可靠工作是PLC的重要特點,至關(guān)重要,故有關(guān)提高MTBF及降低MTTR的措施如何,以及PLC的MTBF與MTTR值也成為PLC性能的重要指標。

5.8經(jīng)濟指標

以上七條講的都是PLC的技術(shù)性能。其實,使用PLC,還要考慮經(jīng)濟指標。經(jīng)濟是基礎(chǔ),經(jīng)濟上不合算,不能帶來經(jīng)濟效益,使用PLC也就沒有基礎(chǔ)。所以,這個指標也是重要的。

此外,還要看供貨情況,供貨不及時,影響使用,價格即使低,也不一定就好；看技術(shù)服務(wù),資料不全,用戶出現(xiàn)問題得不到技術(shù)支持也不好。

對經(jīng)濟指標還要作綜合分析,要看使用了PLC能否帶來效益,然后,再分析使用哪家的PLC效益更好些