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長期以來，計算機控制和傳統(tǒng)PLC控制一直是工業(yè)控制領(lǐng)域的兩種主要控制方法，PLC自1969年問世以來，以其功能強、可靠性高、使用方便、體積小等優(yōu)點在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到迅速推廣，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中極具競爭力的控制工具。但傳統(tǒng)的PLC體系結(jié)構(gòu)是封閉的，各個PLC廠家的硬件體系互不兼容，編程語言及指令系統(tǒng)各異，用戶選擇了一種PLC產(chǎn)品后，必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，學(xué)特定的編程語言，不利于終端用戶功能的擴展。近年來，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，控制結(jié)構(gòu)更趨于分散化和復(fù)雜化，需要更多的用戶接口。同時，企業(yè)整合和開放式體系的發(fā)展要求自動控制系統(tǒng)應(yīng)具有強大的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，使企業(yè)能及時地了解生產(chǎn)過程中的諸多信息，靈活選擇解決方案，配置硬件和軟件。此外為了擴大控制系統(tǒng)的功能，許多*傳感器被加裝到控制單元上。

我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路，大多是在引進成套設(shè)備的同時進行消化吸收，然后進行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國工業(yè)控制自動化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計算機系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。工業(yè)控制自動化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。

2.2.2 PLC的特點

1、通用性強、靈活性好、功能齊全

PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點。通過選配相應(yīng)的控制模塊便可適用于各種不同的工業(yè)控制系統(tǒng)。同時，由于PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時，不必改變

PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之PLC中每只軟繼電器的觸點數(shù)理論上無限制，因此，靈活性和擴展性都很好。

2、可靠性高、抗干擾能力強

為了確保PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能可靠的工作。在設(shè)計中強化了PLC的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動、振動、電磁干擾等的干擾。PLC能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。PLC在設(shè)計、生產(chǎn)過程中除了對元器件嚴格篩選外，硬件和軟件還采用屏蔽、濾波。光電隔離和故障診斷、自動恢復(fù)等措施，有的PLC還采用了冗余技術(shù)等，進一步增強了PLC的可靠性。

3、編程簡單、使用方便

PLC在基本控制方面采用梯形圖語言進行編程，這種梯形圖是與繼電器控制電路圖相呼應(yīng)的，形式簡單、直觀性強，廣大電氣人員容易接受。用梯形圖編程出錯率比匯編語言低得多。梯形圖、流程圖、語句表之間可以有條件的相互轉(zhuǎn)換，使用極其方便。

4、模塊化結(jié)構(gòu)、安裝簡單、調(diào)試方便

PLC的各個部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，由機架和電纜將各模塊連接起來，由于配置靈活，使擴展、維護更加方便。另外，PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設(shè)備（如按鈕、開關(guān)等）與PLC的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與輸出端子相連即可。調(diào)試工作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開關(guān)模擬輸入信號，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察PLC上相應(yīng)的發(fā)光二極管，可以根據(jù)它進行測試、排錯和修改[2]。

2.3 西門子S7-300 PLC

2.3.1 S7-300的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

S7-300PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨立的，可以通過U形線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7-300的標準軌道上。每個模塊都有一個線連接器，后者插在各模塊的背后。電源模塊是安裝在機架的*左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU的右邊是可以選擇的IM接口模塊，如果只用主架導(dǎo)軌而沒有使用擴展支架可以不選擇IM接口模塊。

S7編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時，電源，CPU和IM分別放在導(dǎo)軌的1號槽、2號

槽和3號槽上。一條導(dǎo)軌共有11個槽號：1號槽至11號槽，其中4號槽至11號槽可以隨意放置除電源、CPU和IM以外的其他模塊。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等[3]。

2.3.2 S7-300 CPU模塊

CPU模塊是控制系統(tǒng)的核心，負責(zé)系統(tǒng)的中央控制責(zé)任，存儲并執(zhí)行程序，實現(xiàn)通信功能，為U形線提高5V電源。

CPU有4種操作模式：STOP（停機），STARTUP（啟動），RUN（運行）和HOLD（保持）。在有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設(shè)備通信。

S7-300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：

1、6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。

2、革新的標準型CPU：CPU 312、314和315-2DP。

3、5種標準的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。

4、戶外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314戶外型和315-2DP。

5、大容量高端型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。

6、主從接口安全型CPU：CPU 315F-2DP[3]。

2.3.3 S7-300的模擬量輸入模塊

在生產(chǎn)過程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要用PLC來測量或控制。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量物體的成分和頻率等。有的是強電量，例如發(fā)電機組的電流、電壓、有功功率和無功功率等。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉(zhuǎn)換成標準的量程的直流電流和直流電壓信號，例如DC1~5V和DC4~20mA。

模擬量輸入模塊用于將模擬量信號轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號，其主要組成部分是A/D轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入模塊的輸入信號一般都是模擬量變送器輸出的標準量程的直流電壓，直流電流信號。

模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對應(yīng)的數(shù)字稱為模擬值，模擬值用16位二進制補碼來表示*位為符號位。模擬量輸入模塊的模擬值與百分數(shù)表示的模擬量之間的對應(yīng)關(guān)系為：雙極性模擬量量程的上下限(*和-*)分別對應(yīng)模擬值27648和-27648。單極性模擬量量程的上下限(*和0%)分別對應(yīng)于模擬值27648和0[3]。

概述

用于執(zhí)行強大的點到點高速串行通訊
具有不同物理特性的 3 個型號：
RS 232C （V.24）
20 mA （TTY）,
RS 422/RS 485 （X.27）
執(zhí)行的協(xié)議：ascii                                                                                                                                 ，3964（R），RK 512，客戶協(xié)議（可裝載）
通過集成在 STEP 7 中的參數(shù)化工具，簡化參數(shù)設(shè)定
應(yīng)用

CP 341 通訊處理器通過點對點鏈接進行高速、高性能的串行數(shù)據(jù)通訊，減輕了CPU的通訊負擔(dān)。它可以用在 SIMATIC S7-300 和 ET 200M 中（以S7為主站）。

例如，點對點連接可用于：huangyy654853461

SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 可編程控制器，以及許多其他制造商的系統(tǒng)
機器人控制
調(diào)制解調(diào)器
掃描儀，條碼閱讀器等。
設(shè)計

通訊處理器具有下列機械特性：

堅固的塑料外殼
用于顯示“發(fā)送"，“接收"和“故障"的 LED
通訊接口
模塊有三種型號，可用于以下傳輸接口：

RS 232C （V.24）
20 mA （TTY）
RS 422/RS 485 （X.27）.
驅(qū)動程序

CP 341 可以裝載多種驅(qū)動程序：

MODBUS:
用于符合MODBUS協(xié)議的通訊，具有RTU格式：
MODBUS 主站;
主站/從站鏈接，SIMATIC S7 作為主站
MODBUS 從站:
主站/從站鏈接，SIMATIC S7 作為從站，不能進行從站對從站的報文傳輸。
ata highway:
全雙工協(xié)議（DF1）的數(shù)據(jù)傳輸，用于Data Highway AsynchronousLink（Allen Bradley）。
有的 Allen Bradley 通訊模板可用于全雙工協(xié)議的數(shù)據(jù)通訊，可在"AsynchronousLink"接口上設(shè)置全雙工協(xié)議參數(shù)。Allen Bradley CPU 的第2個接口也可以設(shè)置為全雙工通訊模式
使用 RS 232、TTY （20 mA）或 RS 422/RS 485 進行數(shù)據(jù)傳輸。對于 V.24，不能使用硬件握手方式。
功能

可以執(zhí)行多種標準協(xié)議，因而可與各種各樣的節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸：

ascii                                                                                                                                 :
采用簡單的傳輸協(xié)議（例如：起止式協(xié)議或者采用帶區(qū)塊檢測協(xié)議）與非西門子系統(tǒng)連接?？赏ㄟ^用戶程序掃描并控制接口的握手信號。
3964（R）
通過標準化的西門子 3964（R） 協(xié)議，可以連接到西門子設(shè)備或第三方組件上。也可以采用帶缺省值的 3964（R）驅(qū)動程序和可編程的 3964（R）驅(qū)動程序。
RK 512，用于計算機鏈接
客戶定制的協(xié)議（可重裝載的驅(qū)動程序）
參數(shù)

CP 341 通訊處理器對用戶特別友好，易于操作：

通過集成在STEP 7中的參數(shù)賦值工具，用戶可以處理器特性，例如：
使用個協(xié)議驅(qū)動程序
可以使用些驅(qū)動程序的特性
通過 CPU 設(shè)置參數(shù):
只需簡單地將編程器連接到CPU上。通過存儲在CPU中一個系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊設(shè)置組態(tài)數(shù)據(jù)。
組態(tài)軟件包（在CD上）:
帶電子手冊，參數(shù)設(shè)置表格以及用于與CP通訊的標準功能塊huangyy654853461
驅(qū)動程序組態(tài)

用于裝載和組態(tài)驅(qū)動程序，需要CP 441-2、CP341 V4.0以上以及 STEP 7 V4.0 組態(tài)軟件包。
驅(qū)動程序通過硬件看門狗進行防拷貝保護。
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西紀——王工