西門(mén)子PLC工作原理
原理
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
輸入采樣
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
用戶(hù)程序執(zhí)行
在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的功能指令。
即，在用戶(hù)程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。輸出刷新當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，PLC進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶(hù)程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間沒(méi)有什么區(qū)別了。
西門(mén)子PLC模塊控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
一、線性化編程
線性化編程是將用戶(hù)程序連續(xù)放置在一個(gè)指令塊內(nèi)，即一個(gè)簡(jiǎn)單的程序塊內(nèi)包含系統(tǒng)的所有指令。線性化編程不帶分支，通常是OB1程序按順序執(zhí)行每一條指令，軟件管理的功能相對(duì)簡(jiǎn)單。
二、分部編程
分部式編程是把一項(xiàng)控制任務(wù)分成若干個(gè)立的塊，每個(gè)塊用于控制一套設(shè)備或一系列工作的邏輯指令，而這些塊的運(yùn)行靠組織塊OB內(nèi)指令來(lái)調(diào)用。
三、結(jié)構(gòu)化編程
結(jié)構(gòu)化程序把過(guò)程要求的類(lèi)似或相關(guān)的功能進(jìn)行分類(lèi)，并試圖提供可以用于幾個(gè)任務(wù)的通用解決方案。向指令塊提供有關(guān)信息（以參數(shù)形式），結(jié)構(gòu)化程序能夠重用這些通用模塊。
控制軟件分為五個(gè)功能塊：
FC10   功能塊用于控制成分A的供料泵；
FC20   功能塊用于控制成分B的供料泵；
FC30   功能塊用于控制攪拌馬；
F0   功能塊用于控制排料電磁閥；
FC50   功能塊用于控制操作站上的指示燈。

西門(mén)子PLC模塊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：
1、確定系統(tǒng)運(yùn)行方式與控制方式：PLC可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，如單機(jī)控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等，在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式；
2、選擇用戶(hù)輸入設(shè)備(按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)，這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內(nèi)容；
3、PLC的選擇：PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用，選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量選擇、I/O模塊選擇、電源模塊選擇等；
4、分配I/0點(diǎn)，繪制I/0連接圖，必要時(shí)還須設(shè)計(jì)控制臺(tái)(柜)；
5、設(shè)計(jì)控制程序：控制程序是整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)正常、安全、可靠的關(guān)鍵，因此控制系統(tǒng)的程序應(yīng)經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，直到滿足要求為止；
6、編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說(shuō)明書(shū)、電氣原理圖及電氣元件明細(xì)表、I/0連接圖、I/O分配表、控制軟件。

西門(mén)子plc選型分析：
設(shè)備在西門(mén)子PLC在選型的時(shí)候，要遵循一定的原則，避免PLC的容量小無(wú)法滿足使用要求的想象。在滿足控制要求的前提下選型時(shí)應(yīng)選較佳的性?xún)r(jià)比，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：
      I/O點(diǎn)數(shù)估算
      I/O點(diǎn)數(shù)是西門(mén)子PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資較低。西門(mén)子PLC的輸入輸出點(diǎn)總數(shù)和種類(lèi)應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況(包括模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸出類(lèi)型)來(lái)確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的擴(kuò)充，一般應(yīng)估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)再加上15%～20%的備用量。
一、用戶(hù)存儲(chǔ)容量估算
用戶(hù)應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：
開(kāi)關(guān)量輸入元件：10～20B/點(diǎn);
開(kāi)關(guān)量輸出元件：5～10B/點(diǎn);
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè);
模擬量：100～150B/點(diǎn);
通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上;支持與MT6100IV5威綸觸摸屏通訊。
根據(jù)上面算出總字?jǐn)?shù)再加上25%左右的備用量，可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的西門(mén)子PLC內(nèi)存。
二、本設(shè)計(jì)所占用的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算
輸入信號(hào)：開(kāi)始按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn);停止按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn);計(jì)數(shù)值加1按鈕，需一個(gè)輸入點(diǎn);計(jì)數(shù)值減1按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)。以上共需要4個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即用4×20%=1，取1個(gè)點(diǎn)，這樣共用5個(gè)輸入點(diǎn)
輸出信號(hào)：一共要用十七個(gè)LED數(shù)碼管，段選碼需要使用8個(gè)輸出點(diǎn);位選通信號(hào)如果使用74LS138譯碼器則需要4個(gè)輸出點(diǎn);以上共需要13個(gè)輸出點(diǎn)考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即13×20%=2.6，取3個(gè)點(diǎn)，這樣共用16個(gè)輸出點(diǎn)

西門(mén)子模塊有各種類(lèi)型，如單元操作模塊（換熱器、精餾塔、壓縮機(jī)等)、計(jì)算方法模塊(加速收斂算法、簡(jiǎn)化算法等)、物理化學(xué)性質(zhì)模塊（汽液相平衡計(jì)算、熱恰計(jì)算等)等。
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