1、 了解西门子、欧姆龙、了解西门子、欧姆龙、GEGE公司、施耐德等公司、施耐德等其他品牌的其他品牌的PLCPLC的分类及特点。的分类及特点。西门子西门子S7-200S7-200系列系列 、S7-300S7-300系列系列 和和S7-400S7-400系列系列PLCPLC的的分类及特点；分类及特点；欧姆龙可编程控制器的分类及特点；欧姆龙可编程控制器的分类及特点；施耐德可编程控制器施耐德可编程控制器 的分类及特点；的分类及特点；GE GE Fanuc Fanuc三种三种PLCPLC的相关特性。的相关特性。西门子、欧姆龙、西门子、欧姆龙、GEGE公司、施耐德等其他品牌公司、施耐德等其他品牌的的PLCP
2、LC的特点及应用范围。的特点及应用范围。讲授、现场教学、课件讲授、现场教学、课件6学时学时 西门子公司的西门子公司的PLC在中国的产品，根据规模和性能的大小，主要在中国的产品，根据规模和性能的大小，主要分为分为S7-200系列系列、S7-300系列系列 和和S7-400系列系列PLC。下面分别作以介绍：。下面分别作以介绍：7.1.1 S7-200 系列系列PLC S7-200系列小型系列小型PLC是一种叠装式结构的小型是一种叠装式结构的小型PLC。它具有指令。它具有指令丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑、便于扩展以及性丰富、功能强大、可靠性高、适应性好、结构紧凑、便于扩展以及性能价格
3、比高的特点，可应用于各种自动化系统。紧凑的结构、低廉的能价格比高的特点，可应用于各种自动化系统。紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得成本以及功能强大的指令集使得S7-200系列系列PLC成为各种小型控制任成为各种小型控制任务理想的解决方案。务理想的解决方案。S7-200系列系列PLC由个人计算机（或编程器）、由个人计算机（或编程器）、STEP7-Micro/WIN32编程软件以及通信电缆等组成，如图编程软件以及通信电缆等组成，如图7-1所示。所示。图7-1 S7-200系列PLC系统的组成 S7-200系列系列PLC主机的型号规格种类较多，可以适应不同需求的主机的型号规格种类较多，可
4、以适应不同需求的控制场合。扩展模块控制场合。扩展模块EM可以分为数字量输入模块可以分为数字量输入模块DI、数字量输出、数字量输出DO、模拟量输入模块、模拟量输入模块AI、模拟量输出模块、模拟量输出模块AO。还有一个比较特殊还有一个比较特殊的模块的模块通信处理器通信处理器CP。7.1.2 S7-300 系列系列PLC S7-300 系列系列PLC是针对中小系统，采用模块化结构设计。它的是针对中小系统，采用模块化结构设计。它的模块可以扩展多达模块可以扩展多达32个，且可以灵活组合。背板总线也在模块内集成，个，且可以灵活组合。背板总线也在模块内集成，S7-300系列系列PLC的网络连接已比较成熟和流
5、行，有的网络连接已比较成熟和流行，有MPI（多点接口）、（多点接口）、Profibus和工业以太网，使通信和编程变的简单和多选性，并可以借和工业以太网，使通信和编程变的简单和多选性，并可以借助于助于HWConfig工具可以进行组态和设置参数。工具可以进行组态和设置参数。如图如图7-2所示为所示为 S7-300系列系列PLC系统的基本组成。它包括一个负载电源模块系统的基本组成。它包括一个负载电源模块1，一个，一个 S7-300 CPU模块模块2，一个信号模块，一个信号模块3和一台和一台PC机或编程器机或编程器PG。图7-2 S7-300系列PLC系统的基本组成7.1.3 S7-400系列系列 P
6、LC S7-400系列系列PLC是西门子是西门子S7系列中的中高档机型，与系列中的中高档机型，与S7-300系列系列PLC相比，在规模和性能上更强大。它的启动类型有冷启动相比，在规模和性能上更强大。它的启动类型有冷启动CRST和和热启动热启动WRST。它还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池时。它还有一个外部的电池电源接口，当在线更换电池时可以向可以向RAM提供后备电源。提供后备电源。S7-400系列系列 PLC的外形如图的外形如图7-3所示。所示。图7-3 S7-400系列PLC的外形7.2.1 编程语言编程语言 S7-200系列系列PLC有两种指令集：有两种指令集：IEC 11313指
7、令集和指令集和SIMATIC 指令集。指令集。（1）IEC 11313指令集。指令集。IEC 11313指令集是国际电工委员会指令集是国际电工委员会IEC制定的制定的PLC国际标准国际标准11313 Programming Language 中推荐的标中推荐的标准语言。指令集支持系统完全数据类型检查。使用准语言。指令集支持系统完全数据类型检查。使用IEC 11313指令指令集，只能用梯形图集，只能用梯形图LAD和功能块图和功能块图FBD编程语言编程。通常编程语言编程。通常IEC 11313指令集的指令执行时间较长。指令集的指令执行时间较长。（2）SIMATIC 指令集。指令集。SIMATIC
8、指令集是西门子公司为指令集是西门子公司为S7-200系列系列PLC设计的编程语言。设计的编程语言。SIMATIC指令集中，大多数指令也符指令集中，大多数指令也符合合IEC 11313标准。标准。SIMATIC 指令集不支持系统完全数据类型检查。指令集不支持系统完全数据类型检查。使用使用SIMATIC 指令集，可以使用梯形图指令集，可以使用梯形图LAD、功能块图、功能块图FBD和语句和语句表表STL编程语言编程。本节主要介绍编程语言编程。本节主要介绍SIMATIC 指令集。指令集。梯形图梯形图LAD和功能块图和功能块图FBD是一种图形语言。语句表是一种图形语言。语句表STL是一种是一种类似于汇编
9、语言的文本型语言。通常梯形图类似于汇编语言的文本型语言。通常梯形图LAD、功能块图、功能块图FBD、语、语句表句表STL三者可以实现有条件的转换。但是，语句表三者可以实现有条件的转换。但是，语句表STL可以编写梯可以编写梯形图形图LAD或功能块图或功能块图FBD无法实现的程序。无法实现的程序。7.2.2 基本数据类型、长度及数值范围基本数据类型、长度及数值范围 S7-200系列系列PLC的指令参数所用的基本数据类型有的指令参数所用的基本数据类型有1位布尔型位布尔型BOOL、8位字节型位字节型BYTE、16位无符号整数位无符号整数WORD、16位有符号整位有符号整数数INT、32位无符号双字整数
10、位无符号双字整数DWORD、32位有符号双字整数位有符号双字整数DINT和和32位实数型位实数型REAL。不同的数据类型具有不同的数据长度和数值范围，。不同的数据类型具有不同的数据长度和数值范围，见表见表7-3。表表7-3 S7-200系列系列PLC的数据长度与数值范围的数据长度与数值范围7.2.3 用户程序的基本结构用户程序的基本结构 一个程序块由可执行代码和注释组成。可执行代码由主程序、若干子程一个程序块由可执行代码和注释组成。可执行代码由主程序、若干子程序和中断服务程序组成。可执行代码被编译并下载到序和中断服务程序组成。可执行代码被编译并下载到S7-200系列系列PLC中，而中，而程序注
11、释不会被下载。如图程序注释不会被下载。如图7-5所示为一个程序的基本组件，该程序包括一个所示为一个程序的基本组件，该程序包括一个子程序和一个中断服务程序。子程序使用一个定时中断，每子程序和一个中断服务程序。子程序使用一个定时中断，每100 ms读一次模读一次模拟量的输入值。拟量的输入值。图7-5 一个程序的基本组件 用户程序可分为三个程序分区：主程序、子程序（可选）和中用户程序可分为三个程序分区：主程序、子程序（可选）和中断服务程序（可选）。断服务程序（可选）。（1 1）主程序。主程序是用户程序的主体，）主程序。主程序是用户程序的主体，CPUCPU在每个扫描周期在每个扫描周期都要执行一次主程序
12、指令。都要执行一次主程序指令。（2 2）子程序。子程序是应用程序中的可选组件。只有被主程序、）子程序。子程序是应用程序中的可选组件。只有被主程序、中断服务程序或者其它子程序调用时，子程序才会执行。调用子程序中断服务程序或者其它子程序调用时，子程序才会执行。调用子程序具有减小程序的长度，缩短程序扫描周期和程序代码可传递等优点。具有减小程序的长度，缩短程序扫描周期和程序代码可传递等优点。（3 3）中断服务程序。中断服务程序也是应用程序中的可选组件。）中断服务程序。中断服务程序也是应用程序中的可选组件。当特定的中断事件发生时，中断服务程序执行。中断服务程序不会被当特定的中断事件发生时，中断服务程序执
13、行。中断服务程序不会被主程序调用。只有当中断服务程序与一个中断事件相关联，且在该中主程序调用。只有当中断服务程序与一个中断事件相关联，且在该中断事件发生时，断事件发生时，S7-200S7-200系列系列PLCPLC才会执行中断服务程序。才会执行中断服务程序。欧姆龙公司是日本生产欧姆龙公司是日本生产PLC主要厂家之一，其主要厂家之一，其PLC产产品广泛应用于机械、冶金、食品、包装工业等。欧姆龙公品广泛应用于机械、冶金、食品、包装工业等。欧姆龙公司的司的PLC产品具有以下特点：产品具有以下特点：（1）指令系统功能强大，处理复杂控制的功能强。）指令系统功能强大，处理复杂控制的功能强。（2）梯形图和语
14、句表并重，编程简单，易掌握。）梯形图和语句表并重，编程简单，易掌握。（3）特殊功能模块和智能模块品种多，使用方便。）特殊功能模块和智能模块品种多，使用方便。（4）网络配置简单、实用、价格低。）网络配置简单、实用、价格低。（5）具有明显的价格优势及良好的售后服务系统。）具有明显的价格优势及良好的售后服务系统。7.3.1 超小型超小型PLC 超小型超小型PLC也可称为紧凑型也可称为紧凑型PLC，它们均为整体式结构，体，它们均为整体式结构，体积小，价格便宜。早期欧姆龙公积小，价格便宜。早期欧姆龙公司生产的超小型司生产的超小型PLC主要是主要是C系系列列P型机，型机，I/O点数分别对应为点数分别对应为
15、20点、点、28点、点、40点和点和60点。这四点。这四种种P型机可带有对应的扩展单元，型机可带有对应的扩展单元，最多最多I/O点数可扩展到点数可扩展到120点。近点。近期广泛使用的超小型期广泛使用的超小型PLC主要是主要是CPM1A系列系列PLC，具有，具有I/O总点总点数分别为数分别为10点、点、20点、点、30点和点和40点四种的点四种的CPU，可带的扩展单，可带的扩展单元可达到元可达到20点，最多可扩展到点，最多可扩展到100点。点。CPM1A系列系列PLC的外形的外形如图如图7-6所示。所示。图7-6 COM1A系列PLC的外形7.3.2 小型小型PLC 欧姆龙公司生产的小型欧姆龙公
16、司生产的小型PLC主要为主要为CQM1系列。该系列系列。该系列PLC为模块式结构，为模块式结构，因此，也可称为模块式因此，也可称为模块式PLC。这种。这种PLC最最多可插多可插11个模块，个模块，I/O点数可达点数可达192点，内点，内置标准串行通信置标准串行通信RS232接口，可方便地与接口，可方便地与上位计算机及其他上位计算机及其他PLC连接。此外，该系连接。此外，该系列列PLC还具有不同功能的还具有不同功能的6种型号的种型号的CPU模块可供选择，有各种模块可供选择，有各种I/O模块可按控制模块可按控制需要自由组合。需要自由组合。CQM1H系列系列PLC是欧姆龙公司新近是欧姆龙公司新近推出
17、的小型推出的小型PLC，是，是CQM1系列的升级产系列的升级产品。该系列品。该系列PLC也为模块式结构，最多可也为模块式结构，最多可插插11个模块，个模块，I/O点数可达点数可达512点，有点，有4种种型号的型号的CPU模块。其性能比模块。其性能比CQM1系列系列PLC更强，而且其更强，而且其I/O模块均与模块均与CQM1系系列列PLC的的I/O模块兼容，在实际中的应用模块兼容，在实际中的应用范围比范围比CQM1系列系列PLC更广。更广。CQM1H系系列列PLC的外形如图的外形如图7-7所示。所示。图7-7 CQM1H系列PLC的外形7.3.3 中型中型PLC 欧姆龙中型欧姆龙中型PLC常用的
18、是常用的是C200H（C200HX、C200HG和和C200HE）系列，为模块式结构，也可称为机架式）系列，为模块式结构，也可称为机架式PLC，如图，如图7-8所示。该系列所示。该系列PLC有有11种型号的种型号的CPU模块、配置齐全的模块、配置齐全的I/O模块、模块、高功能模块及品种齐全的通信模块，可扩展高功能模块及品种齐全的通信模块，可扩展23个机架，机架有个机架，机架有各种尺寸，从各种尺寸，从3槽到槽到10槽宽度，每个机架最多可插槽宽度，每个机架最多可插10个模块。根据个模块。根据CPU的类型，最多有的类型，最多有3个扩展机架可以连接到个扩展机架可以连接到CPU机架上，最大可机架上，最大
19、可以扩展到以扩展到40个个I/O单元，可使用远程单元，可使用远程I/O单元。每个系统的扩展电单元。每个系统的扩展电缆长度最长可到缆长度最长可到12 m。其。其I/O点数可达点数可达6401184点。该系列点。该系列PLC指令系统丰富，具有较强的通信和网络功能。指令系统丰富，具有较强的通信和网络功能。图7-8 C200H系列系列PLC的外形的外形7.3.4 大型大型PLC 欧姆龙公司新近推出的大型欧姆龙公司新近推出的大型PLC主要为主要为CV/CVM1系列，为模块系列，为模块式结构，式结构，I/O点数可达点数可达2 048点，使用远程点，使用远程I/O单元时可达单元时可达5 120点。该点。该系
20、列系列PLC功能齐全、容量大、速度快，可采用结构化编程，易读、易功能齐全、容量大、速度快，可采用结构化编程，易读、易调试，而且有各种网络协议，具有更强大的通信功能，可实现高速通调试，而且有各种网络协议，具有更强大的通信功能，可实现高速通信，能灵活地适应那些多品种、不同产量的柔性制造系统。信，能灵活地适应那些多品种、不同产量的柔性制造系统。施耐德电气是法国的工业先锋之一，它以其驰名全球的三大主要施耐德电气是法国的工业先锋之一，它以其驰名全球的三大主要品牌，为全世界的客户提供完善的解决方案，全系列的产品和元器件品牌，为全世界的客户提供完善的解决方案，全系列的产品和元器件以及周到的服务。在以及周到的
21、服务。在PLC领域内，目前施耐德的领域内，目前施耐德的PLC产品仅支持产品仅支持Quantum、Premium和和M340三个中高端系列。下面简要介绍施耐德三个中高端系列。下面简要介绍施耐德PLC常见的系列及其主要性能特点。常见的系列及其主要性能特点。（1）NEZA系列系列 PLC（TSX08系列）。系列）。NEZA系列是一种丰富功系列是一种丰富功能的小型能的小型PLC，性能价格比高，体积小，通用性强。新一代的手持式，性能价格比高，体积小，通用性强。新一代的手持式编程器编程器中文掌上电脑中文掌上电脑PL707WinCE,支持中文界面，无论是编程、支持中文界面，无论是编程、监控、调试还是现场操作
22、，都十分方便。客户化功能块监控、调试还是现场操作，都十分方便。客户化功能块把您的算把您的算法直接放入功能块法直接放入功能块,以便把它作为一个标准指令来使用。以便把它作为一个标准指令来使用。I/O点数可从点数可从20点扩展到点扩展到80点。点。（2）Premium系列系列PLC（TSX 57系列）。中型机架，系列）。中型机架，CPU功能功能强，速度快，内存大。强，速度快，内存大。丰富的联网通讯功能。紧凑灵活的开关量和多丰富的联网通讯功能。紧凑灵活的开关量和多种模拟量模块。特种模块种模拟量模块。特种模块:高速计数模块，轴控制模块，步进控制模块，高速计数模块，轴控制模块，步进控制模块，通信模块及称重
23、模块。编程环境与通信模块及称重模块。编程环境与Micro系列系列PLC相同。相同。（3 3）QuantumQuantum系列系列PLCPLC（140140系列）。组态方便，维护简单。系列）。组态方便，维护简单。结构和模结构和模块的灵活选择。块的灵活选择。通过在世界范围内的上万的装机量，已被无数种应用证明通过在世界范围内的上万的装机量，已被无数种应用证明满足各种应用需求。性能出色的处理器满足各种应用需求。性能出色的处理器,先进的先进的IECIEC方式编程，支持各种网络。方式编程，支持各种网络。（4 4）MicroMicro系列系列PLCPLC（TSX37TSX37系列）。紧凑型机架，体积小，功能
24、强，配系列）。紧凑型机架，体积小，功能强，配置灵活，价格低。适合中国市场特点强大的置灵活，价格低。适合中国市场特点强大的CPUCPU功能。速度快，内存大，集功能。速度快，内存大，集成成LEDLED显示窗，并可多任务运行。显示窗，并可多任务运行。紧凑的紧凑的I/OI/O模块结构，开关量模块结构，开关量I/OI/O容量大容量大（可达（可达248248点）。模拟量点）。模拟量I/OI/O点数多点数多(可达可达4141点点)，功能强，功能强(有有40KHz40KHz的高速计数的高速计数模块和集成的模块和集成的10 KHz10 KHz硬件计数和硬件计数和500 Hz500 Hz软件计数等软件计数等)。多
25、种人机界面和丰富。多种人机界面和丰富的联网功能，如的联网功能，如:ModbusModbus、ModbusplusModbusplus（MB+MB+）、）、TCP/IPTCP/IP、EthernetEthernet、UnitelwayUnitelway、FipwayFipway等提供梯级图，指令流，顺控功能图三种组态语言。提等提供梯级图，指令流，顺控功能图三种组态语言。提供供8 8种种CPUCPU卡件，可灵活实现本地控制与远程监视的完美结合。提供开放的通卡件，可灵活实现本地控制与远程监视的完美结合。提供开放的通讯连接，通讯适配器支持：讯连接，通讯适配器支持：ModbusModbus Plus P
26、lus、InterbusInterbus、ProfibusProfibus-DP-DP、FIPIOFIPIO、ControlNetControlNet、DeviceNetDeviceNet、AS-IAS-I、TCP/IPTCP/IP以太网等。提供多种符合工业现场以太网等。提供多种符合工业现场信号规格的信号规格的I/OI/O模块，包括：开关量模块，包括：开关量I/OI/O模块、模拟量模块、模拟量I/OI/O模块、混合模块、混合I/OI/O模块模块等。独到的等。独到的TCP/IPTCP/IP以太网模块和先进的以太网模块和先进的CPUCPU技术提供高速的以太网技术提供高速的以太网I/OI/O扫描器，
27、扫描器，确保工业实时性的要求，经济、可靠、灵活、方便地实现现场控制站的功能。确保工业实时性的要求，经济、可靠、灵活、方便地实现现场控制站的功能。灵活的分布式现场总线产品，可连接于任何灵活的分布式现场总线产品，可连接于任何ModiconModicon。（5 5）ModiconModicon TSX Compact TSX Compact系列系列PLCPLC。Modicon TSX CompactModicon TSX Compact系列系列PLCPLC是是一种结构小巧、功能强大的一种结构小巧、功能强大的PLCPLC，改进后其存储器、处理速度、，改进后其存储器、处理速度、I/OI/O、环境指、环境
28、指标、编程软件等方面性能进一步提高。从而使其成为众多控制和标、编程软件等方面性能进一步提高。从而使其成为众多控制和RTURTU应用的应用的更完善，更灵活的解决方案。更完善，更灵活的解决方案。本节介绍本节介绍GE Fanuc三种三种PLC的相关特性，在实际控制中可根据的相关特性，在实际控制中可根据需要进行选择。需要进行选择。7.5.1 90-30系列系列PLC 90-30系列系列PLC成本低，性能高，能方便地取代从简便的继电器成本低，性能高，能方便地取代从简便的继电器到复杂的中型自动化应用系统的场合，该系列产品的外形如图到复杂的中型自动化应用系统的场合，该系列产品的外形如图7-9所所示。示。90
29、-30系列系列PLC的的CPU具有强大的功能，如内装具有强大的功能，如内装PID，结构化编程，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操作。另外中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操作。另外90-30系列系列PLC有功能很强的特殊模块可供选择，包括轴定位模块、高速有功能很强的特殊模块可供选择，包括轴定位模块、高速计数器模块、计数器模块、BASIC和和C语言协处理器模块以及语言协处理器模块以及Genius通讯模块。通讯模块。图7-9 90-30系列PLC的外形7.5.2 90-70系列系列PLC 制造过程越复杂，对强大高级的控制器要求就更高。制造过程越复杂，对强大高级
30、的控制器要求就更高。90-7090-70系列系列PLCPLC专门为迎接这些挑战而设计。它所具有的高性能控制器可以处理专门为迎接这些挑战而设计。它所具有的高性能控制器可以处理大量大量I/OI/O设备的控制需求，其庞大的用户程序处理内存可以满足复杂设备的控制需求，其庞大的用户程序处理内存可以满足复杂生产的需要。生产的需要。90-7090-70系列系列CPUCPU基于基于IntelIntel的处理器，能够提高生产技术性能。该的处理器，能够提高生产技术性能。该系列系列PLCPLC的电源模块安装方便，并且通过电缆最多能为两个机架供电。的电源模块安装方便，并且通过电缆最多能为两个机架供电。机架适用于机架适
31、用于CPUCPU、本地、本地I/OI/O和远程和远程I/OI/O。90-7090-70系列系列PLCPLC可提供一系列能支持不同的电压范围和类型、最可提供一系列能支持不同的电压范围和类型、最大允许电流、隔离与响应时间的模块，来满足用户应用的需要。比较大允许电流、隔离与响应时间的模块，来满足用户应用的需要。比较典型的是高密度的典型的是高密度的6464通道模拟量通道模拟量I/OI/O模块，它提供了易于使用的模拟模块，它提供了易于使用的模拟量量I/OI/O模块来用于实现过程控制，具体可控制流量、温度和压力等物模块来用于实现过程控制，具体可控制流量、温度和压力等物理量。理量。7.5.3 VersaMa
32、x系列系列 PLC PLC必须兼备强大的功能和可靠性，某些操作要求为控制器添加必须兼备强大的功能和可靠性，某些操作要求为控制器添加更灵活和多样化的功能。出于这种考虑，更灵活和多样化的功能。出于这种考虑，GE Fanuc开发了开发了VersaMax 系列系列PLC，这是革命性的控制产品家族的一部分，它兼备了强大的，这是革命性的控制产品家族的一部分，它兼备了强大的CPU和一系列广泛的可选组件，如和一系列广泛的可选组件，如I/O模块、端子和电源模块。此外模块、端子和电源模块。此外还配备通信模块，可以连接到各种网络。还配备通信模块，可以连接到各种网络。VersaMax系列系列PLC强大的处理器最多可有强大的处理器最多可有64 K用户内存，用于用户内存，用于应用程序、浮点数计算、实时时钟、子程序、应用程序、浮点数计算、实时时钟、子程序、PID、闪存和无扰动运、闪存和无扰动运行模式，在小小的内存空间中提供了强大广泛的功能。同时行模式，在小小的内存空间中提供了强大广泛的功能。同时VersaMax系列系列PLC强大的处理器还包括自动强大的处理器还包括自动I/O寻址、寻址、LED显示系统显示系统错误及错误及I/O强制的广泛的诊断等功能，这些功能使操作者针对强制的广泛的诊断等功能，这些功能使操作者针对PLC进进行的更高质量的维护成为可能。行的更高质量的维护成为可能。
