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产品描述
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1 引言
使用plc改造继电器控制系统时，因为原有的继电器控制系统经过长期使用和考验，已被证明能够完成系统要求的控制功能，而且继电器电路图和梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电路图设计梯形图，即将继电器电路图转换为具有相同功能的plc外部硬件接线图和梯形图。此设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统的原有特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯，因而成为一种实用方便的设计方法。
2 梯形图转换技术
2.1 转换方法和步骤
继电器电路图是一个纯粹的硬件电路图，将它改为plc控制时，需要用plc的外部接线图和梯形图来等效继电器电路图，其具体方法和步骤如下：
（1）了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
（2）确定plc的输人信号和输出负载。继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构如果用plc的输出位来控制，它们的线圈在plc的输出端。按钮、操作开关和行程开关、接近开关等提供plc的数字量输人信号继电器。电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用plc内部的存储器位和定时器来完成，它们与plc的输人位、输出位无关。
（3）确定与继电器电路图中的中间、时间继电器对应的梯形图中的存储器和定时器、计数器的，输入输出元件与梯形图元件的对应关系。
（4）根据上述的对应关系画出梯形图。
2.2 梯形图设计注意事项
根据继电器电路图设计plc的外部接线图和梯形图时应注意以下问题：
（1）应遵守梯形图语言中的语法规定。由于工作原理不同，梯形图不能照搬继电器电路中的某些处理方法。
（2）适当的分离继电器电路图中的某些电路。设计继电器电路图时的一个基本原则是尽量减少图中使用的触点这意味着成本的节约，但是这往往会使某些线圈的控制电路交织在一起。在设计梯形图时要的问题是设计的思路要清楚，设计出的梯形图容易阅读和理解，并不是特别在意是否多用几个触点，因为这不会增加硬件的成本，只是在输人程序时需要多花一点时间。
（3）尽量减少plc的输人和输出点。plc的价格与点数有关，因此输人、输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。
（4）时间继电器的处理时间继电器除了有延时动作的触点外，还有在线圈通电瞬间接通的瞬动触点。在梯形图中，可以在定时器的线圈两端并联存储器位的线圈，它的触点相当于定时器的瞬动触点。
（5）设置中间单元，在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制。为了简化电路，在梯形图中可以设置中间单元，即用该电路来控制某存储位，在各线圈的控制电路中使用其常开触点。
（6）设立外部互锁电路，由于软件动作时间原因，即使在梯形图已经完成互锁，为确保不同时动作，还要在plc外部设置硬件联锁电路。
（7）外部负载的额定电压，plc双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压ac220v的负载，系统交流接触器应换成220v电压的线圈。
2.3 电机星角启动转换案例
以三相异步电动机星三角起动为例，具体转换过程以及典型问题的处理。星三角起动继电器控制电路原理图。plc系统i/o分配方案如下：输入sb1对应x1，sb2对应x2，输出km1、km2、km3分别对应y1、y2、y3。
采用梯形图可以适当设置中间环节（辅助继电器m1），以使程序加简洁；元器件使用没有数量限制，通断状态也不构成硬件成本，所以梯形图设计中定时器t0一直保持通电状态；对于km1（y1）与km2（y2）除了进行梯形图互锁之外还要进行硬件联锁，以确保其不同时导通。
3 结束语
论文讨论了由继电器控制电路转换plc梯形图的必要性，转换方法与步骤，在转换设计中需要注意的问题等相关内容，同时以异步电动星三角起动控制说明具体转换过程。总之我们设计过时应当注意梯形图是plc程序，是一种软件，而继电器电路是硬件电路组成的，梯形图和继电器电路是有本质区别的。转换时既要找到二者共同之处，又要看到工作机理的不同，只有这样才能准确地完成由继电器控制电路到plc梯形图的转换。
1 序言
工业以太网提供了针对制造业控制网络的的以太网标准。该技术基于工业标准，利用了交换以太网结构，有很高的网络、可操作性和实效性，大限度地满足了用户和生产厂商的需求。工业以太网以其特有的、高实效、高扩展性及高智能的魅力，吸引着越来越多的制造业厂商。
2 工业以太网的特点
工业以太网是专为工业应用专门设计的，它遵循标准ieee802.3（ethernet）的开。放形式，多供应商的的区域和网络单元。工业以太网一般用于对时间要求不太严格、需要传送大量数据的通信场合。将以太网高速传送技术引入到工业控制领域，使得企业内部互联网、外部互联网和互联网提供的技术和广泛的应用已经进入生产和过程 自动化中。这种应用推动了自动化技术和互联网技术的结合。
以太网的市场占有率已经过80%，在当今局域网中。以太网有如下特点：
可以采用冗余的网络拓扑结构，性高；
通过交换技术可以提供实际上没有限制的通信性能；
灵活性好，现有设备可以不收影响地扩张；
在不但发展过程中有良好的向下兼容性；
易于实现管理信息系统和工业控制网络的联网，即管理控制网络的一体化。
以太网支持的广域开放型网络模型，可以采用多种传输媒体。西门子公司在工业以太网领域有着非常丰富的经验和的解决方案。其中simatic net工业以太网基于经过现场验证的技术，符合ieee802.3标准并提供10mbit/s以及100mbit/s快速以太网技术。经过多年的实践，simatic net工业以太网的应用已多于400000个节点，偏布世界各地，用于严酷的工业环境，并包括有高强度电磁干扰的地区。
3 工业以太网的发展趋势
工业以太网技术的研究还只是近几年才引起国内外工控的关注。而现场总线经过十几年的发展，在技术上日渐成熟，在市场上也开始了推广，并且形成了一定的市场。就目前而言，代替现场总线还存在一些问题，需要进一步深入研究基于工业以太网的全新控制系统体系结构，开发出基于工业以太网的系列产品。因此，近一段时间内，工业以太网技术的发展将与现场总线相结合，具体表现在：
物理介质采用标准以太网连线，如双绞线、光纤等；
使用标准以太网连接设备（如交换机等），在工业现场使用工业以太网交换机；
采用ieee 802.3物理层和数据链路层标准、tcp/ip协议组；
应用层（甚至是用户层）采用现场总线的应用层、用户层协议；
兼容现有成熟的传统控制系统，如dcs、plc等 。
随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展，为以太网的通信确定性的解决提供了技术基础，从而了以太网直接应用于工业现场设备间通信的主要障碍，为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。将有越来越多的工业以太网技术直接应用于工业现场设备间的通信。
4 网络软件plcsim
s7-plcsim是自动嵌套在step7中的一个非常试用的plc软件。连接任何s7硬件，就可以在pg/pc上一个完整的s7-cpu，包括地址和i/o。s7-plcsim使用户能够在pg/pc上离线测试程序，可以使用所有的step7编程语言。
新版本的s7-plcsim-v54 sp3支持网络功能，但仅支持支持s7链接之间的通讯，不支持诸如sfc14，sfc15这种与三方的通讯。s7-plcsim-v54 sp3支持的功能块有：sfb8“usend”、sfb9“urcv”、sfb12“bsend”、sfb13“brcv”、sfb15“put”和sfb14“get”。
5 工业以太网网络通讯的实现在simatic manager中新建两个带pn口的cpu（cpu315 pn/dp和cpu317 pn/dp和），分别设置ip地址和子网掩码，对网络进行配置，使两个plc同时连接入同一个局域网。
网络配置netpro界面中，右击任意一个cpu，点击“插入新连接”，选中对应的cpu，建立主动连接
本文主要利用sfb8和sfb9实现以太网数据通讯。其中sfb8“usend”向类型为“urcv”的远程伙伴发送数据。执行发送过程而不需要和远程伙伴进行协调。也就是说，在进行数据传送时不需要伙伴进行确认。sfb9“urcv”从类型为“usend”的远程伙伴sfb/fb中异步接收数据，并把接收到的数据复制到组态的接收区域内。
主程序中，通过调用sfb8和sfb9对远程cpu进行读写操作。两个cpu中通过调用sfb8和sfb9系统功能块将cpu315的db1.dbb0～dbb9发送至cpu317的db1.dbb0～dbb9。相应地将cpu317的db1.dbb10～dbb19发送到cpu315的db1.dbb10～dbb19。plc程序如图5所示。
打开plcsim器，将两个cpu的程序和硬件配置分别下载至器。打开用wincc flexbile制作的上位机图形界面，点击“发送”按钮，可以发现cpu315和cpu317的数据互相传递。
5 小结
利用plcsim v5.4 sp3软件，可以模拟西门子s7 300/400的plc以太网通讯，为今后程序调试带来诸多便利之处。
PLC系统设计的主要任务包括分析工艺流程，明确控制要求、确定控制方案、选择机型和输入输出设备选择及输入输出点分配，施工设计、总装调试等。
（一）分析工艺流程，明确控制要求，确定控制方案
要详细分析实际生产的工艺流程，工作特点及控制系统的控制任务、控制过程、控制特点，控制功能，明确输入，输出量的性质，充分了解被控对象的控制要求。
在分析被控对象的基础上，根据PLC的特点，与继电器控制系统和计算机控制系统进行控制方案的分析与比较，如果被控系统的应用环境较差，而性，性要求较高，输入输出多为开关量，而用常规的继电器接触器实现，系统较复杂或难以实现，工艺流程经常改变，那么，用可编程序控制器进行控制将是合适的。
（二）选择机型
随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和型号越来越多，功能日趋完善。从美国，日本、德国等国家引进的PLC产品及国内厂商组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列。上百种型号。其结构形式、性能、容量、指令系统，编程方法、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。一般来说，各个厂家生产的产品在性上都是过关的，机型的选择主要是指在功能上如何满足自己需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择，容量选择，输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。
（三）输入输出设备选择及输入输出点分配
在PLC控制系统中，通常用作输入器件的强电元件是控制按钮，行程开关、继电器等的触点。PLC的执行元件通常有接触器、电动机、电磁阀，信号灯等。要根据控制系统的需要进行选择。
（四）施工设计
与一般电气施工设计相同， PLC控制系统的施工设计需完成下列工作：画出完整的电路图；注明电气元件清单；画出电气柜内电器位置图和电器安装接线互连图。
（五）总装调试
1、程序调试
将设计好的程序用编程器输入到PLC中，进行编辑和检查，发现问题，立即修改和调整程序。
2、现场调试
现场安装完毕后，可对硬件和软件进行联调，实现对某些参数的现场确定和调整。
3、检查
后对系统的所有措施作检查，准确无误后即可投入试运行，待一切正常后，将程序固化在有长久记忆功能的只读存储器EPROM中长期保存
下面从8个方面对PLC与继电器控制逻辑的性能和价格进行相比较：
① 控制逻辑：继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多而复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限，每只一般只有4～8对触点，因此灵活性和扩展性都很差。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好。PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。
② 工作方式：当电流接通时，继电控制线路中各继电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。而PLC的控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。
③ 控制速度：继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。
④ 控制：继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。
PLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1 s到若干分钟甚至长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控时时间，定时精度小于10 ms且定时时间不受环境的影响。
⑤ 计数控制：PLC能实现计数功能，而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能。
⑥ 设计与施工：使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图和程序设计)可以同时进行，，且调试和修改都很方便。
⑦ 性和可维护性：继电控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并械磨损，寿命短，因此性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、性高。PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。
⑧ 价格：继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较。而PLC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵。
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