PLC及其程序设计

2.1 SIMATIC S5-115U硬件组成及编程概要

可编程序控制器SIMATIC S5-115U采用标准的模块式结构，电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上，并可以根据不同的/O点数增加扩展母板，输入、输出模件和存储器的精细分级，使得这种装置具有较强的配置适应能力;通过通讯处理器和局部网，可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。

SIMATIC S5-115U的编程语言是STEP5，有3种表达方法，即控制系统流程图CSF，梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL接近于机器内部的控制程序，功能也比前两种方法丰富得多，因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。

STEP5的大特点是采用了结构化编程方法，并提供大星标准功能块如乘功能块FB242、通讯功能块F244等，使得编程工作大大简化，而且所编程序条理清晰，易于读懂、修改和测试，这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。

要完成复杂任务，可以把整个程序分成一个个立的程序块，STEP5有5种块类型，即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB)，其中组织块(OB)用以管理用户程序，形成了操作系统和控制程序之间的接口，所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能，这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的，也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送，用到这些功能时可以直接调用这些功能块。

将通过背板总线和基本连接器，由安装在机架左侧插槽中的电源模块为插入机架的模块

提供所需的工作电压(5V用于逻辑控制器，24V用于接口模块)。

对于本地连接，还可通过IM 460-1/IM 461-1接口模块为ER供电。

发送IM 460-1两个接口中的各个接口多可通过5A的电流，即多可为本地连接中的每个ER提供5A的电流。

1/O总线

I/O总线是并行背板总线，设计用于*交换I/O信号。每个机架均有一条I/O总线，对信号模块的过程数据进行时间要求严格的访问均通过I/O总线进行。)

通讯总线(C总线)

通讯总线(C总线)是串行背板总线，设计用于*交换与I/O信号相应的大量数据。除机架ER1和ER2外，其余每个机架均有一条通讯总线。

带有I/O总线和通讯总线的机架

西门子S7-400系列PLC功能S7-40O0提供有大量功能，支持用户的S7-400编程、调试和维护等工作:高速执行指令。用户友好的参数赋值人机界面:S7-400的操作系统已经集成了用户友好的OCM服务。诊断功能和自测试:CPU的智能诊断系统可以连续地监测系统功能并记录错误和系统的事件。口令保护。模式选择开关。系统功能。SIMATIC S7-400符合以下国内和标准:CE标识UL认证CSA认证或cULus认证FM认证ATEX认证C-Tick,EMC标记，用于澳大利亚和新西兰IEC 61131-2级船社认证ABS(美国船级社)BV(法国船级社)DNV(挪威船级社)GL(德国劳氏船级社)L(英国劳氏船级社)Class NK(日本船级社）详情参见/S7-400自动化系统S7-400模块详情/设计S7-400系统的实现可以使用模块化设计，并可以简单地忽略插槽规则。S7-400的**特点是工作稳定**，无需风扇，且其中的信号模块支持热插拔。S7-400设计简洁，使用灵活，操作为方便:模块安装非常简单。背板总线集成在安装机架中配**械部件数码编号，模块更换为简便。现场*的连

接。TOP连接:预装配接线配有1至3针接口和螺钉端子或弹簧端子。规定的安装深度:所有接口和接头都应该安装在模块和保护盖板的内部。没有槽位规则。通讯CPU和通信处理机支持以下通信类型:过程通讯;对于通过总线(AS-接口、PROFIBUS DP或者PROFINET）实现循环寻址的(/O模块（互换过程图像)。从循环执行级调用过程通信数据通讯;用于自动化系统之间、或HMI站与多个自动化系统之间的数据交

换。数据通信循环地进行，也可以基于事件驱动通过块由用户程序发起。数据通讯SIMATIC S7-400拥有不同的数据通信机制:使用全局数据通信(GD)，实现联网CPU之间数据包的循环交换。借助通信功能，与伙伴完成事件驱动型通信。网络连接通过MPI、PROFIBUS或PROFINET实现。全局数据(GD)通过MPI，使用“全局数据通信”服务，联网CPU彼此之间可以循环地交换数据(多可达16GD数据包，每个循环中大GD数据包容量为64个字节)。据此，可以实现，例如，某个CPU访问另一个CPU的数据、位存储单元和过程图像等信息。如果网络上连接有S7-300,则数据交换的数据包限于大22个字节。只能通过MPI进行全局数据交换。使用STEP7中的GD表执行组态。在分段CR2安装架中，两个CPU可以通过使用GD的C总线通讯。通讯功能使用系统已经集成的块，可以建立S7/C7伙伴之间的通信服务。这些服务是:S7的MPI和PROFIBUS基本通信通过MPI、C总线、PROFIBUS和PROFINET/工业以太网的S7通讯。使用reloadable块，可以建立与S5伙伴和非西门子设备之间的通信服务。这些服务是:通过 PROFIBUS和工业以太网进行的S5兼容通讯。通过PROFIBUS和工业以太网进行的标准通讯(通过PROFIBUS/IT业以太网进行的开放式用户通讯)。与全局数据不同的是，对于通信功能，**为其建立通信连接

集成到ⅡT领域中借助自动化工程组态，使用S7-400，可以更加方便地接入现代化的信息技术世界。使用插件CP443-1 Advanced，可以实现以下功能:使用任何HTML工具，创建自己的Web网页。方便地将S7-400的过程变量赋给HTML对象

小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸;另一种是DIN(德国共和标

电源接线PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感(如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

3.接地良好的接地是*PLC可*工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端揣相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上地线，接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开。若达不到这种要求，也*做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能*近PLC

4.直流24V接线端使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器(如接近开关或光电开关)提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。

每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加.FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。

5.输入接线PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部

传感器与输入端口的接线。输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮。输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关，串联二极管的数目不能超过两只。另外，输入接线还应特别注意以下几点:

(1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。(2）输入、输出线不能用同—根电缆，输入、输出线要分开。

(3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。6.输出接线

(1)可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。

(2）输出端接线分为立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同—类型、同—电压等级的电源。