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西门子模块6GK7243-1EX01-0XE0正品销售
适应市场需求,加强信息处理能力.用户希望能通过PLC在软技术上协助改善被控过程的生产性能;需要PLC能与PC机更好地融合,以便于在PLC这一级就可加强信息处理能力。为顺应这些要求,CONTEC与三菱电机合作,推出专门装插在小Q系列PLC的机架上的PC机模块。该模块占2个插槽,实际上就是一台可在工厂现场环境正常运行、而且可通过PLC的内部总线与PLC的CPU模块交换数据的PC机。其处理机芯片采用Inbbb的Celeron 400MHz主频,系统内存128MB,Cache 128K。支持外挂显示器(较大分辨率1024x768,65,536色,显存2MB)。接口有:USB 1个,可扩至2个;以太网插口RJ45(10BASE-T/100BASE-TX0;串口RS 232C 1个,可扩至2个;并口可扩1个;鼠标、键盘口 PS/2;外挂软盘驱动器口;外挂硬盘驱动器口;以及2个PC卡件(PCMCIA总线)。硬盘模块或固态盘可插装在PLC机架上。该模块可预装bbbbbbs NT 4.0或bbbbbbs 2000。支持的软件有:三菱综合FA软件MELSOFT(包括PLC编程软件:GX;FA数据处理、日常业务处理加速中间件:MX;人机界面画面设计编程软件:GT;运动控制设计编程维护软件:MT;以及过程控制设计编程维护软件:PX)。另外,还支持三菱FA用的通信中间件EZSocket。据悉,目前在日本国内共有包括日本电气、横河等43家企业可提供采用EZSocket的软件产品,供通信、数据采集、SA/监控、/编程、生产管理、图像处理分析/数值解析、信息处理之用。
由于近年来日本的中大型PLC纷纷推出一个机架上可装插多个CPU模块的结构,所以将PC机模块与PLC的CPU模块、过程控制CPU模块或运动控制模块同时插在一个机架上,实际上就是将原来PLC要通过工厂自动化(FA)用PC机与管理计算机通信的三层结构(图1a),改为PLC系统可直接与生产管理用的计算机通信的两层结构(图1b)。这样一来,上报生产实绩,接受管理机的生产指示来得快捷方便。
PLC的基础技术的进展,主要集中在两个基本方面:执行多任务和程序互换。
所谓执行多任务,就是在一个PLC系统中可同时装几个CPU模块,每个CPU模块都执行某一种任务,控制与其所执行任务相关的I/O模块的存取。其实,按照IEC 61131-3的概念,我们应该更确切地称之为通过多配置执行多任务。例如,三菱电机的小Q系列较多可以在一个机架上插4个CPU模块;富士电机的MICREX-SX系列较多可以在一个机架上插6个CPU模块。这些CPU模块可以是专门用于逻辑控制、顺序控制的,也可以是运动控制用的,还可以是做过程控制用的,上述在bbbbbbs操作系统的环境下执行PC机任务的模块,也是供用户选择的一种选项。从某种意义上讲,这也是一种混合式的控制系统。
PLC的传统软件模型包括一个资源,运行一个任务,控制一个程序,且运行于一个封闭系统中。而在IEC 61131-3可编程控制器编程语言标准的软件模型中,在其较上层把解决一个具体控制问题的完整的软件概括为一个“配置”。它专指一个特定类型的控制系统,包括硬件装置、处理资源、I/O通道的存贮地址和系统能力,等同于一个PLC系统的应用程序。在一个由多台PLC或由多个CPU构成的PLC控制系统中,每一台PLC或每一个CPU的应用程序就是一个独立的“配置”。在一个“配置”中可以定义一个或多个“资源”。可把“资源”看作能执行IEC程序的处理手段,它反映PLC的物理结构,在程序和PLC的物理I/O通道之间提供了一个接口。只有在装入“资源”后才能执行IEC程序。一般而言,通常资源放在PLC内,当然它也可以放在其它支持IEC程序执行的系统内。在一个“资源”内可以定义一个或多个任务。任务被配置后可以控制一组程序或功能块。这些程序和功能块可以是周期地执行,也可以由一个事件驱动予以执行。
由此可见,该软件模型足以映像各类实际系统:对于只有一个处理器的小型系统,其模型只有一个配置、一个资源和一个程序,与现在大多数PLC的情况完全相符。对于有多个CPU模块插装在同一机架上的中、大型系统,每个CPU模块被视作一个配置,可由一个或多个资源来描述,而一个资源则包括一个或多个程序。对于分散型系统,包含多个配置,而一个配置又包含多个处理器,每个处理器用一个资源描述,每个资源则包括一个或多个程序。
值得指出的是,近些年来在日本开始流行的多CPU的PLC结构,恰恰是在IEC 61131-3标准颁布后多年之后才问世的。这个PLC结构的性变化,显然是建立在这个软件模型的 理论基础上,要不然PLC还是由一个CPU按扫描方式执行一个程序的那种传统结构。
至于程序互换的问题,至少到目前为止尚是一个努力的方向。只有在每个PLC的供应厂商所提供的PLC产品都真正遵循IEC 61131-3的标准,而且其编程系统的具体实现又切实符合IEC 61131-8《编程语言的应用和实现导则》,并通过PLCopen这个国际组织对各种编程语言(LD、SFC、FBD、ST和IL)的一致性测试,还要解决不同PLC的存储地址资源的对应互换,才有可能实现名副其实的程序互换。
作为离散控制的可以选择产品,PLC(可编程控制器)在我国的应用已有30多年的历史。PLC自20世纪70年代后期进入中国以来,应用增长十分迅速。
国外PLC(可编程控制器)*厂家有欧姆龙、三菱、西门子等。PLC从较初的引进外国,到后来吸收PLC的关键技术试图进行国产化,PLC经过了一个迅速发展的历程。目前国产PLC厂商众多,主要集中在闽台、深圳以及江浙一带。例如:台达、永宏、盟立、和利时等。
每个厂商的规模也不一样。国内厂商的PLC主要集中于小型PLC,例如欧辰、亿维等;还有一些厂商生产中型PLC,例如盟立、南大傲拓等。还有许多小厂商是贴牌生产或是生产,真正自主研发生产的在少数,而且集中在闽台,并且闽台厂商比大陆厂商做的更好些,市场也更广阔。
但是,中国PLC做了这么久,却也一直没有很大的进步,并没有突破,也未能打入国际市场,只能在本地有一个单一的、小范围的市场。若想要有一个很大的跳跃,不仅要向国外学习,还需要自己钻研,不能经常模,国产PLC的弱点就在于技术不过关。而国产PLC的优势在于市场广阔。做PLC的类型需要增多,不能**于冶金、电力、自动化生产等,应该扩大到各个制造业的设备和系统。
问:我的下位机是西门子S7-300,上位机是由VC++编写的监控界面的PC机,现在上位监控与PLC要实现通讯,请问有哪些通讯方式,哪种通讯方式比较好,每种方式是如何实现的?
答:1、Prodave通讯
Prodave是西门子提供的一个软件包,为高级语言编程和plc通讯提供接口。
通讯接口:MPI
因为MPI口是每块cpu的编程口,所以plc不需要另外添加通讯模块,这个方案就比较经济,而且prodave软件包里面附带了example和详细的说明,用起来应该比较简单和方便(本人只匆匆看过文档,没有实验过)。这方面的资料在百度上很多。当然,mpi的速度是有限的,如果采用普通的pc adapter连接pc和plc,较高速度也就38.4kbps,我不知道prodave能否支持mpi卡(5611之类的话),如果可以的话速度可以达到187.5kbps。
2、串行通讯
看到过一些论文,采用串行通讯的方法实现pc和plc通讯。这种情况存在几点要求:
a、需要为plc添加一块串行通讯模块,比如300的话就需要cp340或者cp341(前者便宜些);
b、plc里面需要对串行通讯进行编程,其实也就是接收报文和发送报文,调用fb2/fb3(cp340的话)。
c、串行通讯的速度是有目共睹的,而且cp340或者cp341的数据吞吐量也是有限的,即报文长度是有限制的,因此个人认为通讯数据量大的话采用串行通讯就不合适了。
d、报文格式的话就比较自由,但是也应当合理,我虽然没有具体实验过,但是个人认为可以参考modbus的报文结构来编程,甚至就采用modbus的规范,不过这样的话要求编程者对pc和plc侧的modbus编程都要熟悉。
3、OPC
Opc是这些年来很流行的东西,其实我很讨厌opc的安全认证的设定。不过采用opc编程来访问plc真的是一件非常轻松惬意的事情。你需要做的就是了解opc的结构和编程,尤其是采用vb来编写opc简直是件傻瓜化的工作当然也牺牲了很多。
我实验了用vb通过opc(以太网)来访问300,包括用西门子的simaticnet提供的opc接口和第三方的kepserver。
采用opc接口编程的优点:通讯速度快,编程简单。
4、以太网编程
采用以太网编程访问plc,其实又可以分为两种:
一种是socket接口,需要在plc里面编程进行收/发,大概是fc5/fc6吧,印象不深了,当然plc里面要定义一个connection,填好地址、端口号之类的信息,这个对于熟悉西门子工业通讯的人是很easy的事情。Pc侧采用socket接口编程,较简单的就是vb里面的wisock控件,当然这了很多细节。Socket编程本来就是一门艺术,讲究说学逗唱:)
这个方法的优点应该是pc侧编程稍微简单点(相对于后一种),而且可以不局限于bbbbbbs平台,因为socket接口被诸如unix支持的更好。
*二种是采用西门子的sapi接口函数,这样plc里面不需要过多的编程了,当然pc侧的编程难度就比较高了,ms只能用c来写,所以我望而却步鸟。


可编程自动化控制器(PAC)是将较佳的PLC,DCS和PC技术融合在一个统一的、多功能的单元上,并用于满足现代工业应用中愈来愈多的复杂要求。
实施一个现代化的工业应用会引出一系列问题,有时甚至是艰巨的复杂要求。比如,众所周知,典型的控制系统必须接收传感器和激励发出的信号,但对于许多现代应用,这仅仅是一个开始。先进的控制功能、网络连通性、设备的互操作性及企业数据整合都是工业应用中所越来越强调的。
这些现代化的要求大大**出了传统基于离散逻辑的可编程逻辑控制器(PLC)对I/O信号的控制。大多数PLC使用梯形逻辑编程,它起源于用来描述控制系统内布局和连接的离散物理继电器及定时器的接线图。
对于这一模式的偏离或需要扩展的应用,梯形逻辑编程有些力不从心。例如,数学上的复杂应用,如PID回路控制应用于温度控制包括浮点算法等。为了执行这些计算, PLC往往须增加立和单独编程的硬件卡。
使用PLC来满足应用中的网络连通、设备互操作、企业数据整合等要求时可能会遇到问题。这些类型的任务往往更适合PC来处理。
为了在PLC的应用中提供这些功能,需要在独立PC中运行更多的处理器、网关或转换器、“中间件”软件,且企业系统中的特殊软件必须经常与系统进行整合。
另一方面,一台用于工业环境下的PC能提供大量的现代应用功能,尤其是那些需要联网和数据通讯功能的。如同将PLC扩容至完成PC的任务,但是,工业用PC需要执行类似PLC的任务如机器或过程控制,同样需要扩展。
例如,一台PC所使用的操作系统大多并不是高性能、确定性工业应用的较佳选择。附加I/O扩展卡或特殊扩展可能需要融入PC的操作系统中以提供高性能、确定性或类确定性操作。
随着现代工业应用需求范围扩大,自动化生产商已经做出积极回应,一项融合PLC类似确定性机器的工业控制设备或拥有灵活配置的过程控制,使企业能基于PC系统进行优势整合的设备诞生。这个设备即被定义为可编程自动化控制器,或者叫PAC。
来自ARC咨询公司的工业分析家Craig Resnick在2002年**了“PAC”的定义。ARC创造这一新名词基于2个原因:帮助自动化硬件用户更好地确定他们的应用需求;给予自动化硬件商一个更明确的概念用于帮助他们阐述产品功能。
合并PLC和PC技术用于工业控制的想法之前已出现过,但是只有通过如前述的“添加”的方法来实现,其中附加的中间件、处理器与一个或多个PLC协同工作。一个PAC,拥有先进的功能,需要纳入设计中。
例如,执行功能包括计数、闭锁、PID回路控制、数据采集及传输,一个典型的PLC控制系统需要更多的、价格较昂贵的过程硬件。一个PAC则内置了以上所有功能。
PAC的瞩目之处在于模块化的设计和架构,同样使用开放式的架构提供扩展性和设备及商用系统的互联性。特别的是,PAC冠以处理及I/O扫描的特点,并以多种方式使其能够融入企业的商用系统。根据ARC,可编程自动化控制器必须符合下列要求:
在多领域中的单一平台上操作包括逻辑、运动、驱动和过程控制
采用一个单一的开发平台,使用通用的标签和一个单一的数据库用于不同门类的任务开发
无缝集成控制器硬件和软件
使用软件工具进行编程能设计控制程序以支持跨越多个机器或设备的“流程”
在开放、模块化的架构中进行操作反映了工业应用中从设备布局到过程中的单元操作
采用事实上的标准网络接口,语言和协议,使数据交换成为网络化的多供应商系统的一部分
提供的处理和I/O扫描
优势所在
定义一个PAC的典型同时也描述了在工业应用中使用PAC的主要优势。这些特点包括独立满足复杂的要求而PLC需要额外的组件来完成,因为硬件和软件的无缝集成,改善了控制系统的性能。
集成硬件和软件在编程时也是一个优势:集成开发环境(IDE)用于对PAC编程包括所有开发工具均能识别的通用标记名数据库。PAC使用一个软件包而不是来自不同厂商的多个软件包来解决现有及将来可能的自动化需求。
PAC的另一个优势是控制系统的升级非常简单。模块化的处理器硬件轻松替换,*拔下传感器和激励的接线。由于其小巧的尺寸,一个PAC能为机柜节省宝贵的空间。
PAC拥有现代化的网络和通信能力,还能实时的获取信息。这反过来使得数据收集更准确和及时,因此更有商业使用的价值。
至于价格上,PAC能够提供多种经济方面的优势:
1.由于硬件的费用较低,开发和集成所花时间更少,所以控制系统的总成本降低。购买PAC的价格往往比在PLC上增加类似的功能更为经济。
2. 由于自动化系统的应用范围(也称为其专业知识)的延伸,PAC在资产收益率,降低生命周期成本,降低总拥有成本( TCO )等方面都有提高。
3. 现金流动得到改善:添加I / O作为单独的模块意味着在初始的开发阶段只需要较少数量的模块,剩下的模块到项目结束前再添加。
RTU和PAC
远程终端设备(RTU)类似控制器设备,安装在远程位置以收集传感器和其他数据。流行了几十年后,RTU通常被用来作为监控和数据采集( SA系统)网络,RTU向SA发送数据。RTU从SA主控接收信息而操控远程位置上的现场设备上。
RTU主要在遥远的地理区域部署,以监测,采集和控制远程分散设备,如管道、井、起重机、或电信设施等。传统的PLC在这些类型的应用中不具备**的通讯功能。另外, PLC一般不提供承受恶劣的野外环境条件,也没有多数RTU应用中所需的灵活I/O配置。总的说来,RTU更强调其通讯功能的开发,适用于严酷环境,拥有灵活的I/O配置。
然而,传统的RTU通信能力通常是过时的,因为它们是在私营无线电或租用专线通讯网时期发展起来的。如今开放的,基于IP的有线和无线本地和广域的网络则更加灵活,而且价格更便宜。由于这一原因,改造现有的RTU或执行新的应用程序时,使用过时的RTU技术在商业或技术上是没有太大意义的。
相反地,PAC能提供**的通信能力,通用I / O选项,宽温和振动规格,并使用当今良好的通信标准。这些特点使得PAC适合替代传统户外RTU,尤其是旧网络,专有网络等由于维修费用增加或过时废弃的网络。
数据采集
数据采集系统(DAQ)基于PC设备,提供快速的信号采集、基本信号调试、数据保存功能和有限的联网能力。多数DAQ系统是基于PC,在物理环境或远程位置上的使用有一定限制。大多数DAQ系统更喜欢呆在实验室里而非户外的环境。
PAC提供通用且灵活的信号侦测、调试及多线路。其拥有强大的处理器和大量的内存,获得的原始数据可以在传送至数据库用于其他应用之前进行累加、校对或其他处理(例如,将原始数据转换成工程单位)。
另外,数据可以保存在本地。由于PAC不是PC ,故不像PC需要较高的成本,它可以在现场应用中随意部署。所以PAC是个不错的选择。
各种工业自动化供应商现在提供PAC或类似PAC产品。在某些情况下,这些产品更像PLC,,而在其他情况下则更象是工业用PC 。如前所述,PAC与这些设备集成,从而使侧重PLC或PC功能的设备可能会并不适用于你的应用需求。
在评估PAC或类似PAC自动化控制器时,只需考虑这一经验方法:为了满足您的要求,你是否需要添加附加的处理器,网络接口或中间件使得控制器拥有PLC或PC类似的特点?
如果是,查看一下控制器是否更符合如前所述的PAC特点?
对于任何产品,一些厂商可能从业已久。许多供应商较近引入了新PAC或PAC类似产品,有几个候选公司,包括OPTO 22,在PAC进入主流的前几年就已经用出色的销售业绩明了其强大功能。
在1990年,在PAC概念诞生前的11年,Opto 22引进了PAC雏形—以电脑为形式的硬件设备—mistic控制器。现在Opto 22 SNAP PAC系统以mistic为基础,其他PAC设备应用包括半导体处理、原料加工、水和水处理、管道监测等。
总之,PAC提供了一个拥有先进控制功能的紧凑型控制器,网络连接,设备互操作,以及企业数据集成功能,都能在PLC或基于PC的控制器中找到。有了这些功能,PAC在现代工业应用中已经成为满足各种工业需求不可获缺的部分。
PAC蓄势待发
单一的PAC正在多域内进行操作以监测管理生产线,包括化学工艺、测试台、物流等。为了完成以上任务,PAC必须同时管理模拟值如温度、压力;数字量阀门的开/关状态,开关及仪表;库存跟踪和测试设备中的串行数据等。
PAC与OLE交换数据用于过程控制服务器(OPC)、操作界面及SQL(结构式查询语言)数据库等。且PAC能同时处理这些任务,*附加任何处理器、网关或中间件等。
PAC、操作员、工作台、测试设备、生产线、过程传感器、激励及条形码识别等一起连接在遍布设备区的标准10/100 Mbps以太网上。在一些实例中,一些无内置以太网连接功能的设备如温度传感器等是通过一个中继以太网I/O单元从而连接在I/O模块上,再依次与PAC通讯。
使用以太网,使PAC与远程I/O模块通讯,对模拟、数字和串口信号进行读、写操作。以太网同时把PAC和OPC服务器连接起来,故PAC也可以和类似升降机、临时工作台等移动设备通讯。
PAC能控制、监测,并与各种设备和系统交换数据,源于PAC与它们使用相同标准的网络技术和协议,包括有线和无线以太网、IP网络传输、OPC及SQL等。
在另一种控制情况中,需要应用到基于的应用层的协议如Modbus、SNMP(简单的网络管理协议)及通过调制解调器的PPP(点对点协议)。而PAC能够满足这些不同的通讯要求。
在一些工厂实例中,PAC与企业SQL数据库交换制造、生产及清单数据。这样依次与几个关键商务系统交换数据,包括企业资源计划(ERP)系统、总体设备效率(OEE)系统及供应链管理(SCM)系统等。因为从工厂车间来的数据不断由PAC更新,所以整个商务系统的信息是实时、有价值的。
1、 系统设计与设备选型
a. 分析你所控制的设备或系统。PLC较主要的目的是控制外部系统这个系统可能是单个机器,机群或一个生产过程。
b. 判断一下你所要控制的设备或系统的输入输出点数是否符合可编程控制器的点数要求(选型要求)。
c. 判断一下你所要控制的设备或系统的复杂程度,分析内存容量是否够。
2、 I/O赋值(分配输入输出)
a. 将你所要控制的设备或系统的输入信号进行赋值,与PLC的输入编号相对应。(列表)
b. 将你所要控制的设备或系统的输出信号进行赋值,与PLC的输出编号相对应。(列表)
3、 设计控制原理图
a. 设计出较完整的控制草图
b. 编写你的控制程序
c. 在达到你的控制目的的前提下尽量简化程序
4、 程序写入PLC
将你的程序写入到可编程序控制器
5、 编辑调试修改你得程序
a、 程序查错(逻辑及语法检查)
b、 在局部插入END,分段调试程序
c、 整体运行调试
6、 监视运行情况
在监视运行下,监视一下你的控制程序的每一个动作是否正确,如不正确返回第五步,如正确作下一步。
7、运行程序(千万别忘记备份好你的程序)
PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备,一般不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。然而,尽管有如上所述的可靠性较高,抗干扰能力较强,但当生产环境过于恶劣,电磁干扰特别强烈,或安装使用不当,就可能造成程序错误或运算错误,从而产生误输入并引起误输出,这将会造成设备的失控和误动作,从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性,一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力;另一方面,要求设计、安装和使用维护中引起高度重视,多方配合才能完善解决问题,有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题:
(1)温度:PLC要求环境温度在0~55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大。
(2)湿度:为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。
(3)震动:应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10~55 Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶。
(4)空气:避免有腐蚀和易燃的气体,例如化学的酸碱等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。例如电厂的干排渣、干除灰等,在基建后期增加了封闭小屋。
(5)电源:PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中,可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都由直流24 V输出提供给输入端,当输入端使用外接直流电源时,应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源,由于纹波的影响,容易使PLC接收到错误信息。