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 1 引 言
  可编程控制器PLC外部接线简单方便,它的控制主要是程序的设计,编制梯形图是最常用的编程方式,使用中一般有经验设计法,逻辑设计法,继电器控制电路移植法和顺序控制设计法,其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法,功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形,它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。这是一种先进的设计方法,对于复杂系统,可以节约60%~90%的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的国家标准(GB6988.6-86)。有了功能表图后,可以用四种方式编制梯形图,它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。本文以三菱公司F1系列PLC为例,说明实现顺序控制的四种编程方式。

  例如:某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是:当回转工作台不转且钻头回转时,若传感器X400检测到工件到位,钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时,计时器T450计时,4s后快退Y431到上接近开关X402,就回到了原位。功能表图见图1:

图1 功能表图

  2 使用起保停电路的编程方式
  起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令,无需编程元件做中间环节,各种型号PLC的指令系统都有相关指令,加上该电路利用自保持,从而具有记忆功能,且与传统继电器控制电路基本相类似,因此得到了广泛的应用。这种编程方法通用性强,编程容易掌握,一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。如图2为使用起保停电路编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图,图2中只有常开触点、常闭触点及输出线圈组成。

图2 起保停电路实现顺序控制

  3 使用步进梯形指令的编程方式
  步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令,它的步只能用状态寄存器S来表示,状态寄存器有断电保持功能,在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用,而且状态寄存器必须用置位指令SET置位,这样才具有控制功能,状态寄存器S才能提供STL触点,否则状态寄存器S与一般的中间继电器M相同。在步进梯形图中不同的步进段允许有双重输出,即允许有重号的负载输出,在步进触点结束时要用RET指令使后面的程序返回原母线。把图1中的0-3用状态寄存器S600-S603代替,代替以后使用步进梯形指令编程,对应的梯形图如图3所示。这种编程方法很容易被初学者接受和掌握,对于有经验的工程师,也会提高设计效率,程序的调试、修改和阅读也很容易,使用方便,程序也较短,在顺序控制设计中应优先考虑,该法在工业自动化控制中应用较多。

图3 步进指令实现顺序控制

  4 使用移位寄存器的编程方式
  从功能表图可以看出,在0-3各步中只有一个步在某时刻接通而其他步都在断开,把各步用中间继电器M200-M203代替,就很容易用移位寄存器实现控制。图4为用移位寄存器编程时的梯形图,采用移位寄存器M200-M217的前四位M200-M203代表4个步,组成1个环形移位寄存器。用移位寄存器主要是对数据、移位、复位3个输入信号的处理。该方法设计的梯形图看起来简洁,所用指令也较少,但对较复杂控制系统设计就不方便,使用过程中在线修改能力差,在工业控制中使用较少,大多数应用在彩灯顺序控制电路中。

图4 移位寄存器实现顺序控制

  5 使用置位复位指令的编程方式
  如图5为使用置位复位编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图。在以置位复位指令的编程方式中,用某一转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联,作为使所有后续步对应的辅助继电器置位和使所有前级步对应的辅助继电器复位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法顺序转换关系明确,编程易理解,一般多用于自动控制系统中手动控制程序的编程。

图5 置位复位指令实现顺序控制

  以上四种顺序控制编程方式各有特点,可以根据实际情况选择一种来编制梯形图,它们的一般比较见附表。教学实践表明这些编程方式很容易被初学者接受和掌握,用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序。

  6 结束语
  采用功能表图的四种方式来编制梯形图,可适应于不同场合,供工程技术人员视工艺要求决定。它是一种先进的设计方法,对于复杂系统,能节省(60~90)%的时间。

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西门子的 S7-200 PLC 功能强大,性能可靠,但在做数学运算时不能象高级语言那样做变量类型自动转换,经常要手工做 BTI、ITD 之类的转换,计算完成后又要 DTI 等耗时的操作,而且使代码行数增加,程序可读性不好,也降低了程序运行的效率。
   本文给出一种可以避免使用这些指令的小技巧,使你的代码看起来更简洁,也缩程序的扫描周期。
   就是在计算机编程中做算法设计时典型的以空间换时间的思想。比如一个字变量,在计算中经常要向双字变量转换,则我们在定义符号时让该变量占据双字的内存空间,将不用的字清零,则可同时以字型或双字型访问该变量而不需要进行专门的转换。
   S7-200 的内存格式与我们常用的 PC 机正好相反,它是高字在前,低字在后的。所以我们可以将字变量放在后两个字节,在程序初始化时将前两个字节清零(程序的其它地方不得使用这两个字节)。
   如我们定义符号时将字变量定义在 VW2,同时保持 VW0 的值为零。则程序中可以用 VW2 以字型访问该变量,同时也可以 VD0 以双字型访问,避免了类型转换。
   为了避免使用时混淆,最好以明确的符号定义来区分字类型和双字类型。在此强烈推荐类匈牙利命名法:以前缀指示变量类型,用首字母大写的有意义的英文单词的组合作变量名。本人习惯用以下缀:
   b —- 字节型变量(byte)
   w —- 字型变量(word)
   d —- 双字变量(double)
   r —- 实型变量(real)
   f —- 位变量(flag)
   btn — 自复位按钮式输入(button)
   sw —- 切换开关或自锁按钮输入(switch)
   sig — 传感器、编码等电平信号输入(signal)
   rly — 输出继电器位(relay)
   ……
   当然,这个根据个人习惯来,没有定则,主要是利于自己区分。
   假如有一个字类型变量名为 VarName,为使用前面的转换技巧,我们可以这样定义:
   wVarName —- VW2
   dVarName —- VD0
   在程序初始化时将 VW0 清零(如果是不需要记忆的变量,直接将 dVarName 清零也可)或者在数据块中将 VW0 设置为零。则以后需要以字类型访问变量时就用 wVarName,需要以双字类型访问变量时就用 dVarName。完全不需要类型转换。
   本方法可以极大的减少程序语句数,使程序更简洁、可读性更好,由于不需要做耗时的类型转换,程序运行效率也得到提高。且数学运算量越大,效率提高越明显。
  
   缺点是要多占用两字节的内存,以后程序中不能使用 VW0。但 S7-200 的 RAM 空间很大,一般是用不完的,以 226 为例,有多达 10K 的 RAM,偶从来没有超过 1K。 这些 RAM 都是花钱买来的,不用白不用,不用也是浪费了。
   同理,如果有字节型变量经常需要与字类型变量相互转换,让字节变量占用一个字的内存宽度浪费一个字节,避免类型转换。

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第一节 PLC概念

  1、PLC的基本概念

   可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC

  2、PLC的基本结构

   PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,如图所示:

  a. 中央处理单元(CPU)

   中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。

  为了进一步提高PLC的可*性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。

  b、存储器

   存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

  存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

  C、电源

   PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

  3、PLC的工作原理

  一. 扫描技术

   当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

  (一) 输入采样阶段

   在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。

  (二) 用户程序执行阶段

   在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

   即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

  (三) 输出刷新阶段

   当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。

   同样的若干条梯形图,其排列次序不同,执行的结果也不同。另外,采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然,如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略,那么二者之间就没有什么区别了。

   一般来说,PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等,如下图所示,即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。

  二. PLC的I/O响应时间

   为了增强PLC的抗干扰能力,提高其可*性,PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。

  为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制,PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式(扫描技术)。

   以上两个主要原因,使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多,其响应时间至少等于一个扫描周期,一般均大于一个扫描周期甚至更长。

   所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其最短的I/O响应时间与最长的I/O响应时间如图所示:

  第(n-1)个

   扫描周期

   最短I/O响应时间:

   最长I/O响应时间

  

   西门子PLC基础2

  SIEMENS PLC在中国的产品,根据规模和性能的大小,主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三种,下面就简单介绍一下该三种产品的一些特性。

   S7-200

   针对低性能要求的摸块化小控制系统,它最多可有7个模块的扩展能力,在模块中集成背板总线,它的网络联接有RS-485通讯接口和PROFIBUS两种,可通过编程器PG访问所有模块,带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。

   其中的扩展模块(EM)有以下几种:数字量输入模块(DI)——24VDC 和 120/230VAC;数字量输出(DO)——24VDC 和 继电器;模拟量输入模块(AI)——电压、电流、电阻和热电偶;模拟量输出模块——电压和电流。 还有一个比较特殊的模块-通讯处理器(CP)——该块的功能是可以把S7-200作为主站连接到AS-接口(传感器和执行器接口),通过AS-接口的从站可以控制多达248个设备,这样就可以显著的扩展S7-200的输入和输出点数。

  CPU设计

   有3种手动选择操作模式:STOP——停机模式,不执行程序;TERM——运行程序,可以通过编程器进行读/写访问;RUN——运行程序,通过编程器仅能进行读操作。

   状态指示器(LED):SF——系统错误或(和)CPU内部错误;RUN——运行模式,绿灯;STOP——停机模式,黄灯;DP——分布式I/O(仅对CPU-215)。

   存储器卡——用来在没电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。PPI口用来连接编程设备、文本显示器或其他CPU。

  S7-300

   相比较S7-200,S7-300针对的是中小系统,他的模块可以扩展多达32个模块,背板总线也在模块内集成,它的网络连接已比较成熟和流行,有MPI(多点接口)、PROFIBUS和工业以太网,使通讯和编程变的简单和多选性,并可以借助于HWConfig工具可以进行组态和设置参数。

   S7-300的模块稍微多一点,除了信号模块(SM)和200的EM模块同类型之外,它还有接口模块(IM)——用来进行多层组态,把总线从一层传到另一层;占位模块(DM)——为没有设置参数的信号模块保留一个插槽或为以后安装的接口模块保留一个插槽;功能模块(FM)——执行特殊功能,如计数、定位、闭环控制相当于对CPU功能的一个扩展或补充;通讯处理器(CP)——提供点对点连接、PROFIBUS和工业以太网。

  CPU设计

   模式选择器有:MRES=模块复位功能;STOP=停止模式,程序不执行;RUN=程序执行,编程器只读操作;RUN-P=程序执行,编程器可读写操作。

   状态指示器:SF,BATF=电池故障;DC5V=内部5 V DC电压指示;FRCE=表示至少有一个输入或输出被强制;RUN=当CPU启动时闪烁,在运行模式下常亮;STOP=在停止模式下常亮,有存储器复位请求时慢速闪烁,正在执行复位时快速闪烁。

   MPI接口用来连接到编程设备或其他设备,DP接口用来直接连接到分布式I/O。

  S7-400

   同300的区别主要是规模和性能上更强大,启动类型有冷启动(CRST)和热启动(WRST)之分,其他基本一样。哦,它还有一个外部的电池电源接口,当在线更换电池时可以向RAM提供后备电源。

  编程设备

   编程设备主要有PG720 PG740 PG760——可以理解成装有编程软件的手提电脑;也可以直接用安装有STEP7(SIEMENS的编程软件)的PC来完成。而实现通讯(要编程首先要和PLC的CPU通讯上)的要求主要在于接口:1.可以在PC上装CP5611卡——上面有MPI口,可用电缆直接连接。2.加个PC适配器,把MPI口转换成RS-232口后接到PC上。3.PLC加CP343卡,使它具有以太网口。

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一、PLC的产生
1.继-接控制回顾
由学生回答继电器(接触器)的结构、原理、画出三相异步电机启-停的主电路图、控制电路图
由学生归纳出继-接控制的不足,从而引出“PLC的产生”
2.PLC的产生
68年美国通用汽车公司(GM)招标要求:
(1)软连接代替硬接线 (2)维护方便 (3)可靠性高于继电器控制柜 (4)体积小于继电器控制柜 (5)成本低于继电器控制柜 (6)有数据通讯功能 (7)输入115V (8)可在恶劣环境下工作 (9)扩展时,原系统变更要少 (10)用户程序存储容量可扩展到4K

核心思想:
·用程序代替硬接线
·输入/输出电平可与外部装置直接相联
·结构易于扩展

这是PLC的雏形。
69年美国DEC公司研制出世界上第一台PLC(PDP-14),并在GM公司汽车生产线上应用成功
PLC的诞生:
·1969年,美国研制出世界第一台PDP-14
·1971年,日本研制出第一台DCS-8
·1973年,德国研制出第一台PLC
·1974年,中国研制出第一台PLC

二、PLC的特点、现状与发展
(一)特点
(1)体积小 (2)可靠性高 (3)柔性好,可在线更改程序 (4)对环境条件无要求 (5)价格低廉……具备招标要求的所有功能
(二)现状
80%以上的行业,80%以上的设备均可使用PLC
(三)发展

发展史:
第一代:1969年~1972年,代表产品有
·美国DEC公司的PDP-14/L
·日本立石电机公司的SCY-022
·日本北辰电机公司的HOSC-20
第二代:1973年~1975年,代表产品有
·美国GE公司的LOGISTROT
·德国SIEMENS公司的SIMATIC S3、S4系列
·日本富士电机公司的SC系列
第三代:1976~1983年,代表产品有
·美国GOULD公司的M84、484、584、684、884
·德国SIEMENS公司的SIMATIC S5系列
·日本三菱公司的MELPLAC-50、550
第四代:1983年~现在,代表产品有
·美国GOULD公司的A5900
·德国西门子公司的S7系列

发展方向:
·产品规模向两极分化
·处理模拟量
·追求高可靠性
·通讯接口和智能模块
·系统操作站配高分辨率的监视器
·追求软、硬件标准化

三、PLC的分类
·按结构分:
·整体型
·组合型
·按I/O点数及内存容量分:
·超小型:小于64点,256Byet~1KB
·小 型:65~128点,1~3。6KB
·中 型:129~512点,3。6~13KB
·大 型:513~896点,大于13KB
·超大型:大于896点,大于13KB

四、网络型PLC与DCS的关系
DCS起源于模拟量
PLC起源于开关量
二者相互渗透、取长补短,功能上日趋接近,使数字世界、模拟世界更加模糊
决定DCS与PLC应用面大小的是其性能/价格比

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1969年美国的DEC公司研制成功了世界第一台PLC。1971年日本从美国引进了PLC技术加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一台 PLC。从70年代初开始,不到三十年时间里,PLC生产发展成了一个巨大的产业,据不完全统计,现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家,生产大约有400多个品种的PLC产品。其中在美国注册的厂超过100家,生产大约二百个品种;日本有60~70家PLC厂商,也生产200多个品种的PLC产品;在欧洲注册的也有几十家,生产几十个品种的PLC产品。

PLC产品的产量、销量及用量在所有工业控制装置中居首位,市场对其需求仍在稳步上升。进入二十世纪九十年代以来,全世界PLC年销售额以达百亿美元而且一直保持15%的年增长的势头。面对二百多PLC厂家,400多个品种的PLC产品,另人目不暇接、眼花缭乱。这无疑会给广大的PLC用户在选择、开发、使用及学习PLC时造成许多困难。

学通一种PLC,是否能举一反三,一通百通呢?如果说对于单纯的逻辑控制还有一点可能的话,那么随着PLC功能的发展,要想一通百通几乎是完全不可能了。熟悉西门子S5系列PLC的人都知道,他是采用结构化编程的方法,尽管他也设有梯形图、逻辑图等多种其他编程语言,单少许复杂一点的问题就必须采用语句表,通过STEP5语言,调用各种功能来实现。然而美国A-B公司的PLC-5系列可编程控制器则与西门子S5系列PLC相去甚远,A-B的PLC-5根本就没有语句表,他所有的程序都要依靠梯形图编制,因而A-B的梯形图与西门子的梯形图在形式、功能及用法上相差很大。

日本的微型小型PLC产品是非常有特色的,他对梯形图、语句表并重,而且配置了包括功能指令在内的功能很强的指令系统。用户常常会发现,同一个应用问题,选用日本的小型PLC产品就能解决,而用欧美产品常要选用中型乃至大型PLC才行。这主要是欧美小型PLC产品指令系统太弱所制。

随着PLC功能的发展,企图学通一种就一通百通显然是不可能的,那么是否要对每种PLC都学习呢?这样做既不现实,也没有必要。追溯PLC的发展历史可以看到,世界上200多家PLC厂商,400多品种的PLC产品大体可以按地域分成三个流派:一个流派是美国产品,一个流派是欧洲产品,还有一个流派是日本产品。同一地区的产品相互借鉴的比较多,相互影响比较大,技术参透比较深,面临的主要市场相同,拥护要求接近,这一切就使得同一地域的PLC产品表现出比较多的相似性。

美国PLC技术的形成与欧洲PLC技术的形成是在相互隔离的情况下,独自研究开发获得的,因此美国的PLC产品与欧洲的PLC产品常表现出来明显的差异性。日本的PLC技术是由美国引进的,因此日本的产品对美国的产品有一定的继承性。单日本把自己主推产品定位在小型PLC上,因面临的主要市场在亚洲,因此他对美国的PLC技术既有继承,更多的是发展。在小型PLC方面,他已是青出于蓝而胜于蓝,日本产品在世界小型PLC市场上占70%的份额。

按照把PLC产品划分成三种流派的思路,从每一流派中选泽最有代表性的几家厂商,再结合他们的产品在我国的用量来决定本书内容的取材。据不完全统计,我国每年引进的PLC产品价值在5500万美元左右,其中美国产品约2000万美元,欧洲产品约2500万美元,日本产品约1000万美元。欧美产品以大中型PLC为主基本上是德国西门子公司与美国A-B公司平分秋色。小型PLC主要是日本产品,其中OMRON公司占首位,而松下电工是后起之秀,大有后来居上之势。

按地域划分PLC产品流派的做法并不很科学,单他有一定的使用价值,同一流派PLC产品表现较多的相似性,不同流派PLC产品表现出的明显差异性,这启示我们介绍每一流派中最有代表性的产品,以后与到其他品种时,就比较容易举一反三,触类旁通。

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1.引言
CPU寄存器状态字的各位给出了有关指令状态或结果的信息以及所出现的错误,我们可以将二进制逻辑操作状态位信号状态直接集成到程序中,以控制程序执行的流程。
2.状态字寄存器
先简单介绍一下CPU中状态字。
● 首次检查位:状态字的0位称作首次检查位,如果/FC 位的信号状态为“0”,则表示伴随着下一条逻辑指令,程序中将开始一个新的逻辑串。FC前面的斜杠表示对FC取反。
● 逻辑运算结果:状态字的第1位为RLO 位(RLO= “逻辑运算结果”),在二进制逻辑运算中用作暂时存储位。比如,一串逻辑指令中的某个指令检查触点的信号状态,并根据布尔逻辑运算规则将检查的结果(状态位)与RLO位进行逻辑门运算,然后逻辑运算结果又存在RLO位中。
● 状态位:状态位(第2位)用以保存被寻址位的值。状态位总是向扫描指令(A,AN,O,…)或写指令(=,S,R,)显示寻址位的状态(对于写指令,保存的寻址位状态是本条写指令执行后的该寻址位的状态)。
● OR位:在用指令OR执行或逻辑操作之前,执行与逻辑操作的时候,就需要用到OR这一状态位。OR位表示先前执行的与逻辑操作产生的值为“1”,于是,逻辑操作或的执行结果就已被确定为“1”。
● OV位:溢出表示算术或比较指令执行时出现了错误。根据所执行的算术或逻辑指令结果对该位进行设置。
● OS位:溢出存储位是与OV位一起被置位的,而且在更新算术指令之后,它能够保持这种状态,也就是说,它的状态不会由于下一个算术指令的结果而改变。 这样,即使是在程序的后面部分,也还有机会判断数字区域是否溢出或者指令是否含有无效实数。OS位只有通过如下这些命令进行复位:JOS(若OS = 1,则跳转)命令,块调用和块结束命令。
● CC1及CC0位:CC1和CC0(条件代码)位给出有关下列结果的相关信息:
• 算术指令结果
• 比较指令结果
• 字逻辑指令
• 在移位功能中,移出位相关信息。
可以用以下指令来检查条件代码CC1和CC0。
CC1 CC0 检查完成后,如果:
0 0 A == 0 结果 =0
1 0 A > 0 结果 > 0
0 1 A < 0 结果 <0>0指令来判断这个条件,具体代码的编写,有兴趣时大家可以根据上面的步骤编写一个自己的CRC程序。
4.结束语
在一般情况下,我们不必考虑这些状态位,但在某些情况下,利用这些状态位并结合一定的指令,可以给我们的编程带来更大的灵活性,同时对于进一步提高自己的编程水平也有一定的作用。
5.参考文献
[1].SIEMENS AG.STL编程手册V5.3。
[2].SIEMENS AG.S7-300指令及执行时间。
[3].廖常初.S7-300/400PLC应用技术。

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不知道为什么,尽管PLC的市场份额每年都越来越大,但依然总是有新的系统妄图取代甚而消灭PLC.这里,对这些系统进行一番评论。

  PLC的竞争系统之一:现场总线

  现场总线基金会认识到,为控制目的的一个包含数字化的模拟量信号传输的开放标准必须要在大量的专用系统开发出来之前制订出来。经过深入调查、分析和对目标的多次修订,与ISA和IEC联合开发了现场总线的标准SP50,也成为FF总线。

  SP50虽然工作得不错,但这是因为它是除了几个广泛应用的专用标准之外的首个开放标准,也因为行业对开放的现场总线有强烈的呼唤。有些专用网络对SP50是有挑战性的,因为它们早在SP50面世之前就已经有大量的安装应用的基础,这些包括AB的CONTROLNET,西门子的Profibus,还有一些名气没这么大的公司开发的网络。PLC自有的现场网络已经有足够的安装基础,用户可能只希望简单地对它们进行升级和维护,或者进行改进,而不愿更换为SP50的兼容产品。

  PLC竞争者之二:SCADA系统

  远程控制和数据采集系统(Supervisorycontrolanddataacquisition),即SCADA系统,允许用户从一个个人计算机上显示控制器来的信号,并好象是PLC的编程单元一样,使用个人计算机改变控制器内存中的数据的数值。但是,SCADA系统比编程单元的功能强得多,比如:可以同时从几个控制器上搜集数据;可以对获得的数据从事分析和历史趋势;提供图形能力,用户可以让编程软件的操作员显示屏幕包括许多可视元件,并能使状态明白易懂。

  随着控制器网络能力的增强,对SCADA系统软件的需求将越来越大。目前,最好的SCADA系统软件包是由第三方提供的(即不是由设备供应商和采购方),但现在,PLC的制造商已经开始在SCADA市场上下功夫了。目前的现状是,越来越多的PLC被当作RTU用在各行业的SCADA系统中。

  PLC竞争者之三:软逻辑控制器

  PLC技术的增长趋势使软逻辑获得了巨大的成功,越来越多的软逻辑软件和接口是那些预言PLC行将就木的人的最新证据。软逻辑控制器其实包括IPC,PAC,以及自称是SOFT-LOGIC或PC-BASED系统。但是,对于在工业现场是保持一个真正的PLC,还是用软逻辑,是存在争议的。这些争议,主要牵涉到可靠性、控制间隔的确定性。下面是一些关于软逻辑的正反两方面的争议:

  正方意见:

  主板已经不再是由小的电子供应商制造了,一个供应商(INTEL)已经占有了全球50%以上的市场,质量更好而且也更加一致,下一代的主板将采用密封模块,这种技术也是PLC今后必须采用的技术。WINDOWSNT操作系统,还是足够稳定和足以信赖的。有些软逻辑系统在接口卡上运行一个PLC仿真软件,这样即使计算机死机,只要电源不断,它将继续运行。现代操作系统通常包含一些很好的函数,可以被编写得好的软逻辑程序调用,以减少或消除控制间隔的不确定性,此外,个人计算机目前的速度是如此之快,以至于控制间隔的变化已经是非常微小了。

  反方意见:

  个人计算机操作系统不够稳定,它们容易死机,而且同一时间运行的所有软件都跟着死机,需要计算机重新启动。个人计算机的控制间隔是不确定的,其操作系统对多任务程序的切换方法并不是按照保证确定性的方法编写的。对一个事件和所需的控制输出这两个动作之间,软逻辑没有办法预测其间的延迟。

  不论上述争议的输赢如何,需要注意的是,即使软逻辑控制在取代PLC的方面不成功的话,软逻辑软件依然会存在下去。所有受欢迎的软逻辑程序现在都提供IEC61131-3标准的PLC编程语言,因此,PLC编程人员不用学习其它的计算机语言。不过,从主要的PLC供应商来的软逻辑可能是最容易被人相信的;例如,ROCKWELL提供了SOFTLOGIX5软逻辑系统,西门子有一个新的S7-600级的软逻辑CPU。可以预见,主要的PLC供应商将继续占领软逻辑控制器的这个市场。

  PLC竞争者之四:专用控制器

  目前,PLC的市场份额中,有一半是用于机械设备制造的(业内称OEM市场,另外一半是由过程控制、渠道和独立系统集成商共享的)。在这个市场中,对PLC威胁最大的是各类由单片机或其它CPU构成的专用控制器。

  PLC与专用控制器的竞争一直处于拉锯战的局面。最早的机械控制器是单片机,后来,PLC取代了其中的部分市场;后来,由于成本的问题,专用控制器又夺回了一些市场;之后,PLC通过降低成本,又取代了那些被夺回的市场;现在,这种拉锯状态依然在继续。

  SP50虽然工作得不错,但这是因为它是除了几个广泛应用的专用标准之外的首个开放标准,也因为行业对开放的现场总线有强烈的呼唤。有些专用网络对SP50是有挑战性的,因为它们早在SP50面世之前就已经有大量的安装应用的基础,这些包括AB的CONTROLNET,西门子的Profibus,还有一些名气没这么大的公司开发的网络。PLC自有的现场网络已经有足够的安装基础,用户可能只希望简单地对它们进行升级和维护,或者进行改进,而不愿更换为SP50的兼容产品。

  PLC竞争者之二:SCADA系统

  远程控制和数据采集系统(Supervisorycontrolanddataacquisition),即SCADA系统,允许用户从一个个人计算机上显示控制器来的信号,并好象是PLC的编程单元一样,使用个人计算机改变控制器内存中的数据的数值。但是,SCADA系统比编程单元的功能强得多,比如:可以同时从几个控制器上搜集数据;可以对获得的数据从事分析和历史趋势;提供图形能力,用户可以让编程软件的操作员显示屏幕包括许多可视元件,并能使状态明白易懂。

  随着控制器网络能力的增强,对SCADA系统软件的需求将越来越大。目前,最好的SCADA系统软件包是由第三方提供的(即不是由设备供应商和采购方),但现在,PLC的制造商已经开始在SCADA市场上下功夫了。目前的现状是,越来越多的PLC被当作RTU用在各行业的SCADA系统中。

  PLC竞争者之三:软逻辑控制器

  PLC技术的增长趋势使软逻辑获得了巨大的成功,越来越多的软逻辑软件和接口是那些预言PLC行将就木的人的最新证据。软逻辑控制器其实包括IPC,PAC,以及自称是SOFT-LOGIC或PC-BASED系统。但是,对于在工业现场是保持一个真正的PLC,还是用软逻辑,是存在争议的。这些争议,主要牵涉到可靠性、控制间隔的确定性。下面是一些关于软逻辑的正反两方面的争议:

  正方意见:

  主板已经不再是由小的电子供应商制造了,一个供应商(INTEL)已经占有了全球50%以上的市场,质量更好而且也更加一致,下一代的主板将采用密封模块,这种技术也是PLC今后必须采用的技术。WINDOWSNT操作系统,还是足够稳定和足以信赖的。有些软逻辑系统在接口卡上运行一个PLC仿真软件,这样即使计算机死机,只要电源不断,它将继续运行。现代操作系统通常包含一些很好的函数,可以被编写得好的软逻辑程序调用,以减少或消除控制间隔的不确定性,此外,个人计算机目前的速度是如此之快,以至于控制间隔的变化已经是非常微小了。

  反方意见:

  个人计算机操作系统不够稳定,它们容易死机,而且同一时间运行的所有软件都跟着死机,需要计算机重新启动。个人计算机的控制间隔是不确定的,其操作系统对多任务程序的切换方法并不是按照保证确定性的方法编写的。对一个事件和所需的控制输出这两个动作之间,软逻辑没有办法预测其间的延迟。

  不论上述争议的输赢如何,需要注意的是,即使软逻辑控制在取代PLC的方面不成功的话,软逻辑软件依然会存在下去。所有受欢迎的软逻辑程序现在都提供IEC61131-3标准的PLC编程语言,因此,PLC编程人员不用学习其它的计算机语言。不过,从主要的PLC供应商来的软逻辑可能是最容易被人相信的;例如,ROCKWELL提供了SOFTLOGIX5软逻辑系统,西门子有一个新的S7-600级的软逻辑CPU。可以预见,主要的PLC供应商将继续占领软逻辑控制器的这个市场。

  PLC竞争者之四:专用控制器

  目前,PLC的市场份额中,有一半是用于机械设备制造的(业内称OEM市场,另外一半是由过程控制、渠道和独立系统集成商共享的)。在这个市场中,对PLC威胁最大的是各类由单片机或其它CPU构成的专用控制器。

  PLC与专用控制器的竞争一直处于拉锯战的局面。最早的机械控制器是单片机,后来,PLC取代了其中的部分市场;后来,由于成本的问题,专用控制器又夺回了一些市场;之后,PLC通过降低成本,又取代了那些被夺回的市场;现在,这种拉锯状态依然在继续。

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十二 26

一、PLC发展的潮流

  目前,国外PLC制造商不断推出新产品。西门子最初推出S5系列,然后推出S7系列;三菱开始是F系列,FX系列,现在是A系列(A1、A2、A2X)。大趋势是功能越来越多,集成度越来越高,网络功能越来越强。特别是网络,因为联网是一个大潮流。

  现在各种PLC都在发展自己的网络,一般从结构上有两种,一种在PLC模块上做了一个通信输出口,可以直接与计算机联接实现点对点通信(RS232联接);另一种是通过多点联接(RS485联接),这适用于多层PLC。这方面,西门子的产品具有代表性,它具有自己的Profibus协议的网络标准,现在已经被世界上绝大多数国家接受,几乎已经成为国际标准,获得广泛的应用。目前网络是一个发展趋势。网络的控制中心一般有两台计算机,通过电缆与现场的PLC站相连,每个站就放在被控设备的附近,从设备到PLC站之间的电缆很短,从PLC站到控制中心只需一根电缆线,这样成本就大大降低了。

  二、PLC的最新发展动态

  一是PLC网络化技术的发展,其中有两个趋势,一方面,PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统,而是迅速向开放式系统发展,各大品牌PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统,完成设备控制任务之外,还可以与上位计算机管理系统联网,实现信息交流,成为整个信息管理系统的一部分。另一方面,现场总线技术得到广泛的采用,PLC与其他安装在现场的智能化设备,比如智能化仪表,传感器,智能型电磁阀,智能型驱动执行机构等,通过一根传输介质(比如双绞线,同轴电缆,光缆)连接起来,并按照同一通信规约互相传输信息,由此构成一个现场工业控制网络,这种网络与单纯的PLC远程网络相比,配置更灵活,扩容更方便,造价更低,性能价格比更好,也更具开放意义。

  二是PLC向高性能小型化发展。PLC的功能正越来越丰富,而体积则越来越小。比如三菱的FX-ON系列PLC,最小的机种,体积仅为60×90×70mm2,相当于一个继电器,但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力,还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了,而是具有越来越强的模拟量处理能力,以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力,如浮点数运算,PID调节,温度控制,精确定位,步进驱动,报表统计等。从这种意义上说,PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别已经越来越小了。用PLC同样可以构成一个过程控制系统。

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