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系統(tǒng)特點

　　現(xiàn)場總線技術在控制過程的應用，節(jié)省了大量的線纜、槽架、連接件，減少了系統(tǒng)的設計、調(diào)試、維護時間，方便地實現(xiàn)了現(xiàn)場控制設備之間以及設備與控制管理層之間的聯(lián)系，為控制信息進入公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡創(chuàng)造了條件。與地點無關的控制、高速通信、靈活的拓撲結構、真正的可互操作性和開放性等高級功能的特征，使其具有強大優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景。

　　采用基于工業(yè)以太網(wǎng)的開放式、跨供應商標準的Profinet，可實現(xiàn)從公司管理層直到現(xiàn)場層直接、透明的訪問。Profinet基于現(xiàn)有成熟IT標準，并提供對TCP/IP的全面支持，用戶能夠毫不費力的與現(xiàn)有系統(tǒng)進行擴展及便捷集成。

　　3.系統(tǒng)配置步驟

　　接下來，我們就以一個實例，一步一步教大家如何配置組態(tài)一個PROFINET IO系統(tǒng)。本實例項目是由一個S7-300 PLC ， CP343-1（支持PROFINET IO Controller）和具有PN接口的ET200S組成。

　　第1步，新建一個項目，插入一個Simatic 300站，如圖3-1所示：

　　第2步，在硬件組態(tài)中插入一個CP343-1，新建一個網(wǎng)絡連接Ethernet (1)，并且配置IP地址，如圖3-2所示：

　　第3步，在CP343-1的右鍵中選擇“插入PROFINET IO系統(tǒng)"，如圖3-3所示：

　　第4步，在右邊的PROFINET IO設備欄內(nèi)，選擇實際的遠程IO設備，在PROFINET IO總線上插入一個ET200S站IM151-3PN，并且給給IM151-3PN配置它的設備名“IM151-3PN"，如圖3-4所示：

　　第5步，在IM151-3PN中插入相應的DI和DO模塊，如圖3-5所示：

　　第6步，選中PROFINET IO總線，然后右鍵菜單選擇“目標屬性"，如圖3-6所示：

　　第7步，在PROFINET IO總線的屬性中，在Communication allocation(PROFINET IO)選項內(nèi)可配置PROFINET IO通訊占比，當有PROFINETCBA通訊存在時，必須給PROFINETCBA通訊預留一部分通訊比例，如圖3-7所示：

　　第8步，配置IM151-3PN的更新時間，這個更新時間是根據(jù)設備的性能決定的，性能好的設備更新時間可達1ms，有的廠商提供的PROFINET IO設備多也只能有8ms的更新時間，如圖3-8所示：

　　第9步，配置IM151-3PN的屬性，分配設備名，本例就為“IM151-3PN"；設備號碼本例配置為“1"，Step7會自動分配，當你有2個以上的遠程IO站時，設備號碼不能重復，否則無法編譯通過；設備的IP地址是由Step7自動分配的，你也可以手動指派IP地址；如圖3-9所示：

　　第10步，編譯硬件組態(tài)，如圖3-10所示：

　　第11步，打開PST軟件，掃描網(wǎng)絡設備，如圖3-11所示：

　　第12步，按照在Step7中的實際組態(tài)，分配IP地址，如圖3-12所示：

　　第13步，下載IP地址至設備中，如圖3-13所示：

　　第14步，下載后，設備已經(jīng)有了IP地址了，如圖3-14所示：

　　第15步，給IM151-3PN也分配IP地址，如圖3-15所示：

　　第16步，下載硬件組態(tài)，如圖3-16所示：

　　第17步，在線監(jiān)視硬件組態(tài)，發(fā)現(xiàn)CP343-1有故障，原因是遠程站IM151-3PN的設備名還未分配，如圖3-17所示：

　　第18步，給IM151-3PN也分配指派設備名，如圖3-18所示：

　　第19步，在彈出來的對話框中，選中你要指派設備名的設備，然后點擊右邊的“Assign name/指派名稱"按鈕，如圖3-19所示：

　　第20步，可以看到IM151-3PN已經(jīng)有了設備名（與硬件組態(tài)的設備名相同，PN IO 控制器才能依靠此設備名找到它），如圖3-20所示：

　　第21步，再次在線監(jiān)視硬件組態(tài)，發(fā)現(xiàn)此時PN IO系統(tǒng)工作正常，如圖3-21所示：

　　至此，如何組態(tài)PN IO系統(tǒng)已經(jīng)介紹完畢。還有一些注意點，如果你用的PLC是S7-300系列的，使用CP卡作為PN IO控制器，都需要在程序里調(diào)用PN_SEND和PN_RECV來驅(qū)動遠程IO設備。而S7-400的PLC是不需要編程的，可以直接驅(qū)動遠程IO設備

PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。
(六)處理速度
PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信

號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關。目前，PLC接點的響應快、速度高，每條二進制指令執(zhí)行時間約

0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型PLC的掃描時間不大

于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。
四、機型的選擇
(一)PLC的類型
PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、

32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。
整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可

較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。
(二)輸入輸出模塊的選擇
輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方

式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時

間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流

輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應*。
可根據(jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。
考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。
(三)電源的選擇
PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC

電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓*。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。
如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因

誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。
(四)存儲器的選擇
由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，

按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。
(五)冗余功能的選擇
1．控制單元的冗余
(1)重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應1B1冗余。
(2)在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。
2．I/O接口單元的冗余
(1)控制回路的多點I/O卡應冗余配置。
(2)重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3）根據(jù)需要對重要的I/O信號，可選用2重化或3重化的I/O接口單
(六)經(jīng)濟性的考慮
選擇PLC時，應考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和

兼顧，終選出較滿意的產(chǎn)品。
輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器

容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用

時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。

PLC基本指令系統(tǒng)特點
PLC的編程語言與一般計算機語言相比，具有明顯的特點，它既不同于高級語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編

寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。目前，還沒有一種對各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語言，

OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語言。但不管什么型號的PLC，其編程語言都具有以下特點：
1. 圖形式指令結構：程序由圖形方式表達，指令由不同的圖形符號組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件*已把工業(yè)控

制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進行組合，并填入適當?shù)膮?shù)。在邏輯運算部分，

幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進

制邏輯元件圖形符號來表達控制關系，很直觀易懂。較復雜的算術運算、定時計數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示

，雖然象征性不如邏輯運算部分，也受用戶歡迎
2. 明確的變量常數(shù)：圖形符相當于操作碼，規(guī)定了運算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。PLC中的變量和常

數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊。
3. 簡化的程序結構：PLC的程序結構通常很簡單，典型的為塊式結構，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對整個程

序的控制功能和控制順序有清晰的概念。
4. 簡化應用軟件生成過程：使用匯編語言和高級語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個過程，而使用編程語言，只

需要編輯一個過程，其余由系統(tǒng)軟件自動完成，整個編輯過程都在人機對話下進行的，不要求用戶有高深的軟件設計能力。
5. 強化調(diào)試手段：無論是匯編程序，還是高級語言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的

條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡單