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西門子的通信服務(wù)分為兩類：

??1)不需要編程，只需要組態(tài)就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。例如基于MPI網(wǎng)絡(luò)的全局?jǐn)?shù)據(jù)通信、PROFIBUS-DP主站和標(biāo)準(zhǔn)從站之間的通信。

??2)既需要組態(tài)，也需要編程。通過組態(tài)和調(diào)用系統(tǒng)功能、系統(tǒng)功能塊和通信用的功能、功能塊來實現(xiàn)通信。

?? 單個CPU的用戶程序執(zhí)行過程和某些DP從站的故障仿真只能對S7-300/400的仿真軟件PLCSIM，對通信的仿真能力有限。通信過程一般需要用硬件實驗來驗證，但是絕大多數(shù)讀者都沒有做大量的硬件實驗的條件。在沒有實驗條件的情況下，可以用STEP7來練習(xí)通信網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)和編程。

??STEP7主要用硬件組態(tài)工具HWConfig和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工具NetPro來組態(tài)通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)是“可視化”的，可以在組態(tài)時形象地看到網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)和各個站點的參數(shù)。

??可以通過查閱產(chǎn)品目錄和有關(guān)的手冊，了解CPU集成的通信接口和通信處理器的通信功能。組態(tài)時選中硬件目錄中的某個組件，可以在下面的小窗口看到該組件主要的性能指標(biāo)。

??組態(tài)工具提供了非常強(qiáng)的防止誤操作的措施。組態(tài)時某些菜單項、單選框、復(fù)選框、按鈕和選擇框如果為灰色，表示對于選中的對象(例如CPU、CP、DP從站和模塊)，不能使用它們提供的功能，從而可以有效地防止組態(tài)錯誤。

??組態(tài)結(jié)束后，點擊HW Config或NetPro工具欄上的“保存和編譯”按鈕鼎，如果有組態(tài)錯誤或警告信息，將會用對話框顯示出來。應(yīng)改正所有的組態(tài)錯誤，系統(tǒng)才能運行，但是警告信息不會影響系統(tǒng)的正常運行。成功的組態(tài)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的必要條件。

??本書的隨書光盤提供了上百個網(wǎng)絡(luò)通信的例程，絕大多數(shù)例程經(jīng)過硬件調(diào)試檢驗通過，正文對大多數(shù)例程作了較詳細(xì)的說明。讀者可以一邊看書，一邊用STEP7打開對應(yīng)的例程，通過例程了解詳細(xì)的組態(tài)和編程的方法。可以根據(jù)正文介紹的組態(tài)的步驟和方法，同時參考光盤中的例程，做組態(tài)和編程的練習(xí)。這樣可以較快地掌握通信網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)和編程的方法。當(dāng)然，在有條件的情況下，通過必要的硬件實驗來學(xué)習(xí)通信網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試方法，積累的經(jīng)驗，也是很有必要的。

??為了避免重復(fù)、減少篇幅，本書對次出現(xiàn)的組態(tài)過程和通信程序作了詳細(xì)的介紹，后面的章節(jié)涉及到類似的組態(tài)過程和程序時，一般只作簡單的說明。建議對硬件組態(tài)和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)不太熟悉的讀者，從第3章開始，按書上的順序閱讀組態(tài)過程和作組態(tài)的練習(xí)。

何為PLC的周期掃描機(jī)制？PLC的掃描周期一般包括哪幾個階段？

當(dāng)PLC運行時，CPU就要執(zhí)行用戶程序中的操作。但是CPU不可能同時執(zhí)行多個操作，只能分時地一個操作一個操作地執(zhí)行。PLC利用系統(tǒng)軟件在其內(nèi)部建立了輸入輸出映像區(qū)，當(dāng)PLC的CPU執(zhí)行用戶程序時，從輸入映像區(qū)中讀取輸入信號的狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的操作。當(dāng)CPU執(zhí)行完個操作后，將操作結(jié)果輸出到輸出映像區(qū)，然后再執(zhí)行第二個操作，操作結(jié)果送到輸出映像區(qū)。在程序執(zhí)行過程中，PLC并不讀取輸入信號的真正狀態(tài)，執(zhí)行結(jié)果也并沒有輸出到PLC外部。只有當(dāng)程序執(zhí)行到結(jié)束指令（END）時，將輸出映像區(qū)中執(zhí)行結(jié)果向PLC外部輸出一次，將輸入信號的狀態(tài)讀取一次送到輸入映像區(qū)。對輸入輸出信號的這一操作過程稱為I/O刷新。I/O刷新完成后，CPU再從用戶程序的條指令開始，進(jìn)行下一次程序執(zhí)行。PLC的這種工作方式被稱為掃描方式。
      PLC的掃描周期包括上電后初始處理、共同處理、上位鏈接服務(wù)、外設(shè)服務(wù)、運算處理、I/O刷新。

?PLC控制程序是整個PLC控制系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心，程序質(zhì)量的好壞對整個控制系統(tǒng)性能有直接的影響。然而PLC初學(xué)者對程序設(shè)計常常感到很困惑，無從下手。PLC程序設(shè)計也具有一定的規(guī)律可循，對于一些特定的功能通常都有相對固定的設(shè)計方法。常用的程序設(shè)計方法有"繼電器-接觸器"控制線路移植(轉(zhuǎn)換)設(shè)計法、經(jīng)驗設(shè)計法、邏輯設(shè)計法、時序圖設(shè)計法、順序功能圖設(shè)計法等。在程序設(shè)計過程中究竟采用哪種方法并無定論。事實上，對于一個一般規(guī)模的控制系統(tǒng)來說往往是多種設(shè)計方法的融會貫通。要想編好PLC程序需要在熟悉硬件，掌握基本指令和基本控制環(huán)節(jié)以及常用編程方法的基礎(chǔ)上多借鑒、多實踐、多總結(jié)，這樣才能真正掌握PLC程序設(shè)計技術(shù)。

??采用移植設(shè)計法的應(yīng)用程序設(shè)計

??移植設(shè)計法主要是用來對原有機(jī)電控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。PLC控制取代"繼電器-接觸器"控制已是大勢所趨，用PLC改造"繼電器-接觸器"控制系統(tǒng)，根據(jù)原有的"繼電器-接觸器"電路圖來設(shè)計梯形圖顯然是一條捷徑。這是由于原有的"繼電器-接觸器"控制系統(tǒng)經(jīng)過了長期的使用和考驗，已經(jīng)被證明能夠完成系統(tǒng)要求的控制功能，而"繼電器-接觸器"電路圖又與梯形圖極為相似，因此可以將"繼電器-接觸器"電路圖經(jīng)過適當(dāng)?shù)?翻譯"，直接轉(zhuǎn)化為具有相同功能的PLC梯形圖程序，所以人們將這種設(shè)計方法稱為"移植設(shè)計法"或"翻譯法"。這種設(shè)計方法沒有改變系統(tǒng)的外部特性，對于操作工人來說，除了控制系統(tǒng)的可靠性提高了之外，改造前后的系統(tǒng)沒有什么本質(zhì)區(qū)別，他們不用改變長期形成的操作習(xí)慣。這種設(shè)計方法一般不需要改動控制面板及器件，因此可以減少硬件改造的費用和改造的工作量。

??"繼電器-接觸器"電路圖是一個純粹的硬件電路圖。將它改為PLC控制時，需要用PLC的外部接線圖和梯形圖來等效"繼電器-接觸器"電路圖。可以將PLC想象成是一個控制箱，其外部接線圖描述了這個控制箱的外部接線，梯形圖是這個控制箱的內(nèi)部"線路圖"，梯形圖中的輸入位和輸出位是這個控制箱與外部世界聯(lián)系的“接口繼電器”，這樣就可以用分析"繼電器-接觸器"電路圖的方法來分析PLC控制系統(tǒng)。在分析梯形圖時可以將輸入位的觸點想象成對應(yīng)的外部輸入器件的觸點，將輸出位的線圈想象成對應(yīng)的外部負(fù)載的線圈。外部負(fù)載的線圈除了受梯形圖的控制外，還能受外部觸點的控制。

??將"繼電器-接觸器"電路圖轉(zhuǎn)換成為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖的步驟如下。

??①了解和熟悉被控設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成、生產(chǎn)工藝過程和機(jī)械各部件的運動，根據(jù)"繼電器-接觸器"電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。

??②確定PLC的輸入信號和輸出負(fù)載?！袄^電器-接觸器”電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)如果用PLC的輸出位來控制，它們的線圈接在PLC的輸出端;按鈕、操作開關(guān)和行程開關(guān)、接近開關(guān)等提供PLC的數(shù)字量輸入信號;"繼電器-接觸器"電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的輸入位、輸出位均無關(guān)。

??③選擇PLC的型號，根據(jù)系統(tǒng)所需要的功能和規(guī)模選擇CPU模塊、電源模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊，對硬件進(jìn)行組態(tài)，確定輸入/輸出模塊在機(jī)架中的安裝位置和它們的起始地址。

??④確定PLC各數(shù)字量輸入信號與輸出負(fù)載對應(yīng)的輸入位和輸出位的地址，畫出PLC外部的實際接線圖。各輸入和輸出在梯形圖中的地址取決于它們的模塊的起始地址和模塊中的接線端子號。

??⑤確定與"繼電器-接觸器"電路圖中的中間、時間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器和定時器、計數(shù)器的地址。

??⑥根據(jù)上述的對應(yīng)關(guān)系畫出梯形圖。

??據(jù)此，現(xiàn)將某臥式鏜床"繼電器-接觸器"控制系統(tǒng)移值設(shè)計為PLC控制系統(tǒng)。

??(1)某臥式鏜床“繼電器-接觸器”控制系統(tǒng)的電路圖

??某臥式鏜床"繼電器-接觸器"控制系統(tǒng)的電路圖如圖5-6所示，它包括主電路、控制電路、照明電路和信號指示電路。鏜床的主軸電動機(jī)M1是雙速異步電動機(jī);中間繼電器KAl和KA2控制主軸電動機(jī)的啟動和停止;接觸器KM1和KM2控制主軸電動機(jī)的正反轉(zhuǎn);接觸器KMA、KM5和時間繼電器KT控制主軸電動機(jī)的變速;接觸器KM3用來短接串在定子回路的制動電阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是變速操縱盤上的限位開關(guān);SQ5和SQ6是主軸進(jìn)刀與工作臺移動互鎖限位開關(guān);SQ7和SQ8是鏜頭架和工作臺的正、反向快速移動開關(guān)。

??(2)臥式鏜床PLC控制系統(tǒng)外部的實際接線圖

??改造后的PLC控制系統(tǒng)外部的實際接線圖如圖5-7所示。主電路、照明電路和信號指示電路同原電路不變，其控制電路的功能由PLC實現(xiàn)。

??(3)臥式鏜床PLC控制的梯形圖和語句表程序

??根據(jù)原PLC的實際接線圖，再加上原"繼電器-接觸器"控制電路中KA1、KA2和KT分別與PLC內(nèi)部的M300、M301和T37相對應(yīng)，可設(shè)計出PLC控制的梯形圖和語句表程序如圖5-8所示。

??(4)設(shè)計說明

??設(shè)計過程中應(yīng)注意梯形圖與“繼電器-接觸器”電路圖的區(qū)別。梯形圖是一種軟件，是PLC圖形化的程序，PLC梯形圖是串行工作的，而在"繼電器-接觸器"電路圖中，各電氣元器件可以同時動作(并行工作)。

??根據(jù)"繼電器-接觸器"電路圖設(shè)計PLC的外部接線圖和梯形圖時應(yīng)注意以下問題。

??①應(yīng)遵守梯形圖語言中的語法規(guī)定由于工作原理不同，梯形圖不能照搬“繼電器-接觸器"電路中的某些處理方法。例如在繼電器電路中，觸點可以放在線圈的兩側(cè)，但是在梯形圖中，線圈必須放在電路的Zui右邊。

??②適當(dāng)?shù)姆蛛x“繼電器-接觸器”電路圖中的某些電路設(shè)計“繼電器-接觸器”電路圖時的一個基本原則是盡量減少圖中使用的觸點的個數(shù)，因為這意味著成本的節(jié)約，但是這往往會使某些線圈的控制電路交織在一起。在設(shè)計梯形圖時首要的問題是設(shè)計的思路要清楚，設(shè)計出的梯形圖容易閱讀和理解，并不是特別在意是否多用了幾個觸點，因為這不會增加硬件的成本，只是在輸入程序時需要多花費一點時間。

??③盡量減少PLC的輸入和輸出端子PLC的價格與1/O端子數(shù)有關(guān)，因此減少輸入、輸出信號的點數(shù)是降低硬件費用的主要措施。在PLC的外部輸入電路中，各輸入端可以接常開觸點或常閉觸點，也可以接觸點組成的串、并聯(lián)電路。PLC不能識別外部電路的結(jié)構(gòu)和觸點類型，只能識別外部電路的通斷。

??④代換時間繼電器物理時間繼電器有通電延時型和斷電延時型兩種。通電延時型時間繼電器其延時動作的觸點有通電延時閉合和通電延時斷開兩種。斷電延時型時間繼電器，其延時動作的觸點有斷電延時閉合和斷電延時斷開兩種。在用PLC控制時，時間繼電器可以用PLC的定時器或計數(shù)器或者是二者的組合來代替。

??⑤設(shè)置中間單元在梯形圖中，若多個線圈都受某一觸點串、并聯(lián)電路的控制。為了簡化電路，在梯形圖中可以設(shè)置中間單元，即用該電路來控制某存儲位，在各線圈的控制電路中使用其常開觸點。這種中間元件類似于"繼電器-接觸器"電路中的中間繼電器。

??⑥設(shè)立外部互鎖電路控制異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)的交流接觸器如果同時動作，將會造成三相電源短路。為了防止出現(xiàn)這樣的事故，應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬件互鎖電路。

??⑦重新確定外部負(fù)載的額定電壓PLC雙向晶閘管輸出模塊一般只能驅(qū)動額定電壓AC220V的負(fù)載，如果系統(tǒng)原來的交流接觸器的線圈電壓為380V，應(yīng)換成220V的線圈，或是設(shè)置外部中間繼電器