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淺談小型PLC發(fā)展趨勢(shì)

電子工程師 ? 來源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) ? 作者:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) ? 2021-04-05 09:08 ? 次閱讀
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生產(chǎn)廠家為了提高小型PLC的性能,紛紛將大中型PLC的功能集成到小型PLC中,不斷推出新的產(chǎn)品。

提高基本性能

西門子S7-200系列第三代產(chǎn)品的運(yùn)算速度提高了40%,程序存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大了50%,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大了60%。S7 - 200在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、位置控制、數(shù)據(jù)監(jiān)視和采集、通信方面的功能得到全面的增強(qiáng)。新增的數(shù)據(jù)記錄指令用于讀取并永久保存設(shè)備或過程的信息,新增的配方指令能實(shí)現(xiàn)配方功能,用存儲(chǔ)卡持久保存數(shù)據(jù)記錄和配方。

新增的字符串變量和間接尋址功能支持更多的存儲(chǔ)類型。S7- 200還提供包含時(shí)間標(biāo)記和事件標(biāo)志的事件記錄,按“后進(jìn)先出”的原則存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。新產(chǎn)品CPU 224XP 有兩個(gè)RS-485通信口,內(nèi)置模擬量I/O,有PID 參數(shù)自整定、位置控制、數(shù)據(jù)記錄及配方等功能。

三菱電機(jī)的FX3U 和FX3UC 系列屬于第三代微型PLC,其基本功能得到了大幅度的提升,CPU的處理速度達(dá)到了0.065 us/基本指令,內(nèi)置64K步的RAM 存儲(chǔ)器,通過CC - Link 網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)展到384點(diǎn)。它們提供209條應(yīng)用指令,包括與三菱變頻器通信的指令、CRC 計(jì)算指令和產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的指令等,還大幅度增加了內(nèi)部軟元件的數(shù)量。

歐姆龍的CP1H 系列是用于實(shí)現(xiàn)高速處理的高功能程序包型PLC,具有與歐姆龍的中型PLCCS/CJ系列相同的體系結(jié)構(gòu),程序容量20K步,處理速度提高了約10 倍。CP1H CPU 單元有3 種類型,X型為基本型,XA型帶內(nèi)置的模擬量I/O,Y型帶脈沖輸入/輸出。通過CPM1A 系列的擴(kuò)展I/O 單元,X 型和XA 型可以擴(kuò)展到最多320 個(gè)I/O點(diǎn),Y 型可以擴(kuò)展到300 點(diǎn)。

增強(qiáng)對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)性

普通PLC的溫度適用范圍為0~55℃,相對(duì)濕度范圍為35%~85%(無凝露)。寬溫型S7 - 200SIPLUS系列的溫度適用范圍為 -25~+70℃,相對(duì)濕度范圍為98%至+55℃;45%至+70℃,其他參數(shù)和編程等與標(biāo)準(zhǔn)型S7-200相同。所有的SIPLUS產(chǎn)品都經(jīng)過了-40~+85℃連續(xù)2天的測(cè)試。

高速處理和位置控制功能的提升

PLC的高速輸入與高速輸出功能與CPU 的中斷處理有關(guān),所以工作頻率受到很大限制,過去一般只有幾十千赫茲。

S7-200的CPU 224XP的高速計(jì)數(shù)器頻率提高到200 kHz,高速脈沖輸出頻率提高到100 kHz。新的S7-200增強(qiáng)了位置控制功能,提高了使用步進(jìn)電機(jī)和伺服系統(tǒng)的位置控制特性。

FX3U 的高速計(jì)數(shù)器頻率為100 kHz,還內(nèi)置了3軸獨(dú)立最高100 kHz的定位功能,增加了新的定位指令,使定位控制功能更強(qiáng),使用更為方便,通過高速輸出適配器可以實(shí)現(xiàn)最多4 軸、最高200 kHz的定位控制和最高200 kHz的高速計(jì)數(shù)。CP1H 系列的計(jì)數(shù)頻率為100 kHz,可實(shí)現(xiàn)對(duì)4軸的高速計(jì)數(shù),用高速計(jì)數(shù)器測(cè)量輸入信號(hào)的頻率或轉(zhuǎn)速。2個(gè)輸出點(diǎn)可輸出最高100 kHz的脈沖。配合脈沖輸入的伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器,可以實(shí)現(xiàn)定位和速度控制。CP1H 系列Y 型具有內(nèi)置的2 點(diǎn)1 MHz脈沖輸入和2 點(diǎn)1 MHz 脈沖輸出,可實(shí)現(xiàn)高速高精度定位。

增強(qiáng)顯示功能

與S7 - 200 配套的新一代文本顯示器T D400C可以顯示4 行×12個(gè)中文字符,用編程軟件STEP 7 micro/win 4.0 SP4中文版組態(tài),與PLC的通信速率高達(dá)187.5 kbit/s。用戶可以用鍵盤設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)TD 400C 按鍵的形狀、布局、文字說明和功能。

K -TP 178micro是為S7-200CN和中國(guó)用戶量身定做的5.7 in觸摸屏,有超大的存儲(chǔ)空間,用WinCC flexible組態(tài),編程靈活快捷。此外西門子還有多款與S7- 200配套的觸摸屏。

FX3U 系列可以選裝高性能的顯示模塊FX3U- 7DM,最多能顯示4 行,每行16 個(gè)半角字符或8 個(gè)全角字符。用該模塊可以進(jìn)行軟元件的監(jiān)控、測(cè)試、時(shí)鐘的設(shè)定、存儲(chǔ)器卡盒與內(nèi)置RAM 之間程序的傳送、比較等操作。CP1H 系列的2 位七段 LED 顯示器用于顯示PLC 的狀態(tài)、故障代碼等信息,還可以用專用顯示指令來顯示用戶定義的代碼。

增加集成的模擬量I/O與提高閉環(huán)控制功能

過去的小型PLC一般沒有集成的模擬量I/O。CPU 224XP集成有2路模擬量輸入,1路模擬量輸出,還集成了過去大中型PLC 才有的PID 自整定功能,增強(qiáng)了S7-200在過程控制方面的能力,使PID的調(diào)試變得更加簡(jiǎn)單容易。FX3U 系列最多可以連接4個(gè)模擬量輸入/輸出適配器或溫度輸入適配器。基本單元與A/D 轉(zhuǎn)換模塊之間的數(shù)據(jù)傳送速度提高了3~9 倍。

A/D轉(zhuǎn)換模塊有數(shù)字濾波、峰值保持、數(shù)據(jù)加法、突變檢測(cè)和自動(dòng)傳送數(shù)據(jù)寄存器等功能,每個(gè)通道可以記錄1 700次A/D轉(zhuǎn)換值。CP1H 系列的XA 型集成有4 點(diǎn)模擬量輸入和2點(diǎn)模擬量輸出,分辨率為6 000或12 000。外部模擬量輸入接口可將來自變送器或電位器DC0~10 V的電壓轉(zhuǎn)換為0~255的數(shù)據(jù)。

加強(qiáng)通信處理能力

S7-200的PC Access V1.0是專為連接S7-200 PLC和S7-200通信模塊設(shè)計(jì)的OPC服務(wù)器,支持所有的S7 -200 通信協(xié)議、多PLC連接和標(biāo)準(zhǔn)的OPC 客戶機(jī)。PC Access 內(nèi)置的客戶機(jī)測(cè)試功能允許編程者迅速地進(jìn)行變量的在線測(cè)試。FX3U系列內(nèi)置的編程口可以實(shí)現(xiàn)115.2kbps的高速通信,最多可以同時(shí)使用3個(gè)通信口(包括編程口)??梢允褂脦S-232C、RS-485和USB接口的通信功能擴(kuò)展版。FX3UC 的基本單元內(nèi)置了CC - Link 主站單元的功能。

C P 1 H 系列可以擴(kuò)展兩個(gè)串行端口和向高位、低位通信的功能。通過選件板的串行通信接口,可以實(shí)現(xiàn)與可編程終端、條形碼閱讀器、變頻器等的通信,可以在無程序狀態(tài)下與Modbus從站通信。

傳統(tǒng)的可編程控制器與計(jì)算機(jī)通信的編程電纜在計(jì)算機(jī)側(cè)都使用RS - 232C 接口,現(xiàn)在生產(chǎn)的筆記本電腦基本上沒有RS - 232C 接口,為了解決筆記本電腦與PLC 通信的問題,各主要生產(chǎn)廠家都提供了帶USB 接口的編程電纜。CP1H 系列有內(nèi)置的USB 接口,可以使用市場(chǎng)上銷售的USB 電纜來連接CP1H 與編程用的計(jì)算機(jī)的USB 接口,實(shí)現(xiàn)程序的高速下載或上傳。

用編程向?qū)Ш?jiǎn)化對(duì)復(fù)雜任務(wù)的編程

PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應(yīng)用是PLC 程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn),用普通的方法對(duì)它們編程時(shí),需要熟悉有關(guān)的特殊存儲(chǔ)器的意義,在編程時(shí)對(duì)它們賦值,運(yùn)行時(shí)通過訪問它們來實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。這些程序往往還與中斷有關(guān),編程的過程既繁瑣又容易出錯(cuò)。S7- 200的編程軟件為此設(shè)計(jì)了大量的編程向?qū)В恍枰趯?duì)話框中輸入一些參數(shù),就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序。

PLC的國(guó)產(chǎn)化與國(guó)產(chǎn)PLC的進(jìn)展

國(guó)外著名的PLC生產(chǎn)商為了降低成本和貼近用戶,紛紛將生產(chǎn)基地遷到中國(guó)。西門子已將S7- 200的生產(chǎn)帶到了中國(guó),稱為S7-200 CN,只限于在中國(guó)銷售和使用,它的售價(jià)比原來在國(guó)外生產(chǎn)的產(chǎn)品降低了約2 0 % ,與它配套的K -TP178micro觸摸屏也是在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的。2006年6月竣工的歐姆龍(上海)有限公司是歐姆龍集團(tuán)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、技術(shù)服務(wù)和物流的核心基地,組裝生產(chǎn)PLC、傳感器和溫度調(diào)節(jié)器等。

PLC 是國(guó)產(chǎn)化最差的電子產(chǎn)品之一,多年來廣大用戶一直盼望著有影響力和競(jìng)爭(zhēng)力的國(guó)產(chǎn)PLC的出現(xiàn)。近年來國(guó)產(chǎn)PLC有了喜人的發(fā)展,出現(xiàn)了不少PLC 生產(chǎn)廠家。特別是像北京和利時(shí)和浙大中自這樣的在DCS 卓有建樹的廠家進(jìn)入PLC生產(chǎn)領(lǐng)域,讓我們看到了中國(guó)PLC 的希望。他們的PLC提供符合IEC61131-3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的5 種編程語言(LD、IL、FBD、ST 和SFC),其性能指標(biāo)接近國(guó)外的同類產(chǎn)品.

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