西門子S7-400模塊6DD1681-0AG2詳解

PLC的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖非常相似，信號(hào)的輸入/輸出形式及控制功能基本上也是相同的；
它們的不同之處主要表現(xiàn)在：
（1）控制邏輯——繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)，及時(shí)間繼電器等組合成控制邏輯，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，靈活性和擴(kuò)展性很差。而PLC采用存儲(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，靈活性和擴(kuò)展性都很好。
（2）工作方式——繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)都處于受控狀態(tài)，屬于并行工作方式。而PLC的控制邏輯中，各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過程中，各種邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按照在程序中的前后順序計(jì)算得出的，所以屬于串行工作方式。
（3）可靠性和可維護(hù)性——繼電器控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多，可靠性和可維護(hù)性差。而PLC采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，PLC還配有自檢和監(jiān)督功能，可靠性和可維護(hù)性好。
（4）控制速度——繼電器控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，且機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，屬于無觸點(diǎn)控制，速度極快，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。
（5）定時(shí)控制——繼電器控制邏輯利用時(shí)間繼電器進(jìn)行時(shí)間控制。時(shí)間繼電器存在定時(shí)精度不高，定時(shí)范圍窄，且易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難等問題。PLC使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器時(shí)基脈沖由晶振產(chǎn)生，精度相當(dāng)高，且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍廣，調(diào)整時(shí)間方便。
（6）設(shè)計(jì)和施工——使用繼電器控制邏輯完成一項(xiàng)工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)、而且修改困難。而用PLC完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便

 PLC的基本工作方式是順序執(zhí)行用戶程序，每一時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。對(duì)用戶程序的執(zhí)行一般有循環(huán)掃描和定時(shí)掃描兩種，掃描過程分為三個(gè)階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，如圖1所示。
（1）輸入采樣階段。PLC在輸入采樣階段以掃描方式順序讀人所有輸入端子的狀態(tài)，存人輸人寄存器，接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。
（2）程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段中順序?qū)γ織l指令進(jìn)行掃描。先從輸人寄存器讀人所有輸入端子的狀態(tài)。圖 PLC程序執(zhí)行過程
（3）輸出刷新階段。所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出寄存器中所有的輸出狀態(tài)送到輸出電路，成為PLC的實(shí)際輸出。
PLC執(zhí)行完上述的三個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。

PLC的核心部件是CPU和存儲(chǔ)器：
（1）中央處理單元（CPU）
中央處理單元（CPU）是PLC 的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能檢查用戶程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接受現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū), 然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。并將邏輯或算術(shù)運(yùn)算等結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢以后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行為止。
（2）存儲(chǔ)器
與微型計(jì)算機(jī)一樣，除了硬件以外，還必須有軟件。才能構(gòu)成一臺(tái)完整的PLC。PLC的軟件分為兩部分: 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。
PLC存儲(chǔ)空間的分配：雖然大、中、小型 PLC的CPU的最大可尋址存儲(chǔ)空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理， 其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）和用戶程序存儲(chǔ)區(qū)

大型化PLC發(fā)展方向主要有以下幾個(gè)方面：
     ① 功能不斷加強(qiáng)：不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等基本功能，還具有數(shù)值運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、監(jiān)控、記錄、顯示、與計(jì)算機(jī)接口、通信等功能。
         網(wǎng)絡(luò)功能是PLC發(fā)展的一個(gè)重要特征。各種個(gè)人計(jì)算機(jī)，圖形工作站、小型機(jī)等都可以作為PLC的監(jiān)控主機(jī)或工作站，這些裝置的結(jié)合能夠提供屏幕顯示、數(shù)據(jù)采集、記錄保持、回路面板顯示等功能。大量的PLC聯(lián)網(wǎng)及不同廠家生產(chǎn)的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能輕易地實(shí)現(xiàn)。
     ② 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：不僅能進(jìn)行一般的邏輯控制，種類齊全的接口模塊還能進(jìn)行中斷控制、智能控制、過程控制、遠(yuǎn)程控制等。
        用于過程控制的PLC往往對(duì)存儲(chǔ)器容量及速度要求較高，為此，開發(fā)了高速模擬量輸入模塊，專用獨(dú)立的PID控制器，多路轉(zhuǎn)換器等，使得數(shù)字技術(shù)和模擬量技術(shù)在可編程序控制器中得到統(tǒng)一。采用軟件、硬件相結(jié)合的方法，使得編程和接線都比過去用常規(guī)儀表控制要方便得多。