西门子一级代理6ES7513-1FM03-0AB0
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SIMATIC S7-1500F， CPU 1513F-1 PN， 中央处理器，带 工作存储器 900 KB 用于 程序及 2.5MB 用于数据， 第 1 个接口：PROFINET IRT 带双接口交换机， 25 ns Bit-Performance， 需要 SIMATIC 存储卡 **** 和证书 根据条目 109815653， support.industry.siemens.com 请注意！****
现代工业控制任务需求的日益提高要求PLC通常用于完成比较复杂的项目，例如，PLC用于DCS，不同的PLC模块分别完成管理、控制、现场的数据采集与处理，多个PLC控制从站之间的通信等另一方面，一个系统在完成之后，常常需要扩容，在不改动原有硬件的基础上，系统硬件以模块方式添加进行扩展，同时，系统的原有软件也不改动，新的软件也以模块方式添人一个复杂项目下的多个任务同时执行。这些都需要分时多任务操作系统的支持。
控制任务对于操作系统的要求是，模块化结构，在一个的时间段内迅速、反复地执行应用程序。
在PLC发展初期和中期，常规的PLC大多依赖于单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令以及外部I/0通道的状态采集与刷新，整个应用程序采用一个循环周期。但事实上，在一个较复杂的控制系统中，虽然往往有一些数据变量的实时性要求很高，但也有很多大惯性的模拟量对实时的要求并不是太高，如果所有的变量都采用同样的刷新速度，这实质上是对资源的浪费。循环顺序扫描的运行机制直接导致了系统的控制速度严重依赖于应用程序的大小，应用程序一旦复杂庞大，控制速度就必然降低，这无疑是与I/O通道高实时性处理的要求相违背。
PLC引入大型计算机的分时多任务操作系统理念，采用分时多任务的运行机制，使得应用任务的循环周期与程序长短并不是那么紧密相关，设计人员可根据工艺需要自由设定应用程序的优先执行顺序，在CPU运算能力允许的前提下，控制周期按照用户的实际要求设定，从而将应用程序的扫描周期与真正外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。
当使用分时多任务操作系统时，处理器的能力分在多个任务中，可能导致同时处理多个任务数据，因此分时多任务操作系统必须具有如下性能∶
1)并行处理几个控制任务。
2)确定多个任务的处理时间。
3)监控任务时灵活设定循环时间。
4)每个任务级别分配一致的I/O映像。
基于分时多任务操作系统平台，PLC的应用程序可分为多个独立的任务模块，用户可以方便地根据控制项目中各子任务的不同功能要求，如数据采集、报警、PID调节运算、通信控制、数据打印等，开发相应的控制任务模块，在分别编制和调试之后，可一同下载至PLC的用户程序存储器中。控制项目中的各子任务在分时多任务操作系统的调度管理下，并行协同运行。
分时处理各个控制任务给控制项目执行带来的好处是设计人员可以根据不同任务对实时性能的不同需求，不同的优先等级，确定不同的循环周期，使得这些任务模块既相互独立运行，数据又保持一定的相互关联，从而实现确定的分时多任务控制，即使是某个任务处于等待状态，其他任务也可继续执行。
分时多任务操作系统的运行机制是源于大型应用软件模块化的设计思想，*，它带来了项目开发效率上的提高，有着常规PLC无法比拟的灵活性。多任务的设计使得各个任务模块的功能描述更趋清晰简洁。第二，用户可以自行开发自己独有的而又同时具有通用性的独立功能模块，将其封装以便于日后在其他应用项目中重新使用。第三，各个不同的任务还可以由开发小组的不同成员分别编制。不同的开发人员基于共同的约定，可以灵活选用符合IEC1131-3规范的不同编程语言进行任务编程设计，有利于软件设计可靠性的提高，也有益于开发人员短时间内编制出结构清晰、功能明确的控制程序。
分时多任务操作系统可以分为多个任务层，具有以下优点：
1)模块化、结构化的应用软件在编制用户程序时，一个完整的复杂项目可以分成多个独立的任务来完成。每个任务都是独立的程序部分，它可以完成许多不同的功能(数字量和模拟量的相互关联、控制、定位等)。合理地分配一个项目，可以使应用项目结构化、模块化。
2)用*适合的编程语言创建任务∶结构化的优点是每个任务可以用*合适的编程语言来建立，单个的功能容易编写，并且使功能模块化，单个任务的故障处理也变得简单。
3)用户可以按需要设定每个应用任务的循环时间。
4)对于特殊任务的响应时间不受完整程序循环时间的限制。
5)任务维护非常简单。
基于PLC的运动控制系统结构组成与分类
1.运动控制系统结构组成
运动控制系统种类多样。典型的现代运动控制系统的硬件由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机、执行机构、传感器反馈检测装置等部分组成。运行控制系统结构组成如图2.8所示。
图2.8 运行控制系统结构组成
图2.8中，运动控制器通常由具有运动控制功能的PLC担任，其主要任务是根据上位控制系统的决策命令、预先设定的控制策略、运动控制要求和传感器的反馈信号进行逻辑、数学运算，将分析、计算所得出的控制命令以数字脉冲信号或模拟电压信号的形式送到电动机驱动器中，驱动器进行功率变换后驱动电动机运转，电动机通过传动机构带动机械机构运动，完成期望的机械运动。执行电动机种类和规格型号繁多，常见类型有步进电动机、直流电动机、交流伺服电动机、直线电动机等。
2.运动控制系统分类
运动控制系统分类方法较多，各种分类方法从不同角度诠释运动控制系统。
(1)按照控制形式分类
运动控制系统按照控制形式分类为开环控制和闭环控制。其中，闭环控制又分为单闭环控制和多闭环控制。
(2)按照执行电动机的类型分类
用直流电动机驱动机械机构的系统为直流传动系统，用交流电动机驱动机械机构的系统为交流传动系统。
(3)按照被控物理量分类
以转速为被控量的系统为调速系统，以角位移或直线位移为被控量的系统为随动系统。
(4)按照驱动方式分类
运动控制系统按照驱动方式分为电气控制、液压控制和气动控制。
随着工业生产中机电一体化设备的复杂化和控制性能要求的提高，现代运动系统正朝着高性能、智能化、柔性化、网络化和数字化的方向发展。提高运动控制系统的性能主要从提高电动机制造工艺、优化逆变器硬件组成、选择高精度的检测元件和改进驱动控制策略等几个方面进行，这使运动控制系统具有了高精度、高速度、高效率、高可靠性等能力。
运动控制是指在复杂条件下，将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动。由于运动控制的动力源多数来自于电动机，因此，运动控制指通过对电动机电压、电流、频率等输入量的控制，实现机械运动的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制，使机械机构按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。
现代运动控制技术是机电一体化的核心技术，其涉及电机学、电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术、控制理论、信号检测与处理技术等多门学科。现代工业生产对运动控制系统提出了日益复杂的要求，科学技术的快速发展为研制和生产各类*运动控制装置提供了支撑与保障。现代运动控制系统广泛存在于机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等领域。
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