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长期以来，计算机控制和传统PLC控制一直是工业控制领域的两种主要控制方法，PLC自1969年问世以来，以其功能强、可靠性高、使用方便、体积小等优点在工业自动化领域得到迅速推广，成为工业自动化领域中极具竞争力的控制工具。但传统的PLC体系结构是封闭的，各个PLC厂家的硬件体系互不兼容，编程语言及指令系统各异，用户选择了一种PLC产品后，必须选择与其相应的控制规程，学特定的编程语言，不利于终端用户功能的扩展。近年来，工业自动化控制系统的规模不断扩大，控制结构更趋于分散化和复杂化，需要更多的用户接口。同时，企业整合和开放式体系的发展要求自动控制系统应具有强大的网络通讯能力，使企业能及时地了解生产过程中的诸多信息，灵活选择解决方案，配置硬件和软件。此外为了扩大控制系统的功能，许多*传感器被加装到控制单元上。

我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

2.2.2 PLC的特点

1、通用性强、灵活性好、功能齐全

PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。通过选配相应的控制模块便可适用于各种不同的工业控制系统。同时，由于PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，当生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变

PLC的硬件，只需改变程序，改变控制逻辑，其连线少，体积小，加之PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此，灵活性和扩展性都很好。

2、可靠性高、抗干扰能力强

为了确保PLC在恶劣的工业环境下能可靠的工作。在设计中强化了PLC的抗干扰能力，使之能抗诸如电噪声、电源波动、振动、电磁干扰等的干扰。PLC能承受电网电压的变化，可直接由交流市电供电，直接取自电控箱电源。即使在电源瞬间断电的情况下，仍可正常工作。PLC在设计、生产过程中除了对元器件严格筛选外，硬件和软件还采用屏蔽、滤波。光电隔离和故障诊断、自动恢复等措施，有的PLC还采用了冗余技术等，进一步增强了PLC的可靠性。

3、编程简单、使用方便

PLC在基本控制方面采用梯形图语言进行编程，这种梯形图是与继电器控制电路图相呼应的，形式简单、直观性强，广大电气人员容易接受。用梯形图编程出错率比汇编语言低得多。梯形图、流程图、语句表之间可以有条件的相互转换，使用极其方便。

4、模块化结构、安装简单、调试方便

PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O等均采用模块化结构设计，由机架和电缆将各模块连接起来，由于配置灵活，使扩展、维护更加方便。另外，PLC的接线十分方便，只需将输入信号的设备（如按钮、开关等）与PLC的输入端子相连，将接受控制的执行元件（接触器、电磁阀等）与输出端子相连即可。调试工作大部分是室内调试，用模拟开关模拟输入信号，其输入状态和输出状态可以观察PLC上相应的发光二极管，可以根据它进行测试、排错和修改[2]。

2.3 西门子S7-300 PLC

2.3.1 S7-300的系统结构

S7-300PLC是模拟式中小型PLC，电源、CPU和其他模块都是独立的，可以通过U形线把电源（PS）、CPU和其他模块紧密固定在西门子S7-300的标准轨道上。每个模块都有一个线连接器，后者插在各模块的背后。电源模块是安装在机架的*左边，CPU模块紧靠电源模块。CPU的右边是可以选择的IM接口模块，如果只用主架导轨而没有使用扩展支架可以不选择IM接口模块。

S7编程软件组态主架导轨硬件时，电源，CPU和IM分别放在导轨的1号槽、2号

槽和3号槽上。一条导轨共有11个槽号：1号槽至11号槽，其中4号槽至11号槽可以随意放置除电源、CPU和IM以外的其他模块。如：DI（数字量输入）、DO（数字量输出）、AI（模拟量输入）、AO（模拟量输出）、FM（功能模块）和CP（通信模块）等[3]。

2.3.2 S7-300 CPU模块

CPU模块是控制系统的核心，负责系统的中央控制责任，存储并执行程序，实现通信功能，为U形线提高5V电源。

CPU有4种操作模式：STOP（停机），STARTUP（启动），RUN（运行）和HOLD（保持）。在有的模式中，都可以通过MPI接口与其他设备通信。

S7-300的CPU模块大致可以分为以下几类：

1、6种紧凑型CPU，带有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313C-PtP、313C-2DP、314C-PtP和314C-2DP。

2、革新的标准型CPU：CPU 312、314和315-2DP。

3、5种标准的CPU：CPU 313、314、315、315-2DP和316-2DP。

4、户外型CPU：CPU 312 IFM、314 IFM、314户外型和315-2DP。

5、大容量高端型CPU：317-2DP和CPU 318-2DP。

6、主从接口安全型CPU：CPU 315F-2DP[3]。

2.3.3 S7-300的模拟量输入模块

在生产过程中有大量的连续变化的模拟量需要用PLC来测量或控制。有的是非电量，例如温度、压力、流量物体的成分和频率等。有的是强电量，例如发电机组的电流、电压、有功功率和无功功率等。变送器用于将传感器提供的电量或非电量转换成标准的量程的直流电流和直流电压信号，例如DC1~5V和DC4~20mA。

模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号，其主要组成部分是A/D转换器。模拟量输入模块的输入信号一般都是模拟量变送器输出的标准量程的直流电压，直流电流信号。

模拟量输入/输出模块中模拟量对应的数字称为模拟值，模拟值用16位二进制补码来表示*位为符号位。模拟量输入模块的模拟值与百分数表示的模拟量之间的对应关系为：双极性模拟量量程的上下限(*和-*)分别对应模拟值27648和-27648。单极性模拟量量程的上下限(*和0%)分别对应于模拟值27648和0[3]。

概述

用于执行强大的点到点高速串行通讯
具有不同物理特性的 3 个型号：
RS 232C （V.24）
20 mA （TTY）,
RS 422/RS 485 （X.27）
执行的协议：ascii                                                                                                                                 ，3964（R），RK 512，客户协议（可装载）
通过集成在 STEP 7 中的参数化工具，简化参数设定
应用

CP 341 通讯处理器通过点对点链接进行高速、高性能的串行数据通讯，减轻了CPU的通讯负担。它可以用在 SIMATIC S7-300 和 ET 200M 中（以S7为主站）。

例如，点对点连接可用于：huangyy654853461

SIMATIC S7 和 SIMATIC S5 可编程控制器，以及许多其他制造商的系统
机器人控制
调制解调器
扫描仪，条码阅读器等。
设计

通讯处理器具有下列机械特性：

坚固的塑料外壳
用于显示“发送"，“接收"和“故障"的 LED
通讯接口
模块有三种型号，可用于以下传输接口：

RS 232C （V.24）
20 mA （TTY）
RS 422/RS 485 （X.27）.
驱动程序

CP 341 可以装载多种驱动程序：

MODBUS:
用于符合MODBUS协议的通讯，具有RTU格式：
MODBUS 主站;
主站/从站链接，SIMATIC S7 作为主站
MODBUS 从站:
主站/从站链接，SIMATIC S7 作为从站，不能进行从站对从站的报文传输。
ata highway:
全双工协议（DF1）的数据传输，用于Data Highway AsynchronousLink（Allen Bradley）。
有的 Allen Bradley 通讯模板可用于全双工协议的数据通讯，可在"AsynchronousLink"接口上设置全双工协议参数。Allen Bradley CPU 的第2个接口也可以设置为全双工通讯模式
使用 RS 232、TTY （20 mA）或 RS 422/RS 485 进行数据传输。对于 V.24，不能使用硬件握手方式。
功能

可以执行多种标准协议，因而可与各种各样的节点进行数据传输：

ascii                                                                                                                                 :
采用简单的传输协议（例如：起止式协议或者采用带区块检测协议）与非西门子系统连接。可通过用户程序扫描并控制接口的握手信号。
3964（R）
通过标准化的西门子 3964（R） 协议，可以连接到西门子设备或第三方组件上。也可以采用带缺省值的 3964（R）驱动程序和可编程的 3964（R）驱动程序。
RK 512，用于计算机链接
客户定制的协议（可重装载的驱动程序）
参数

CP 341 通讯处理器对用户特别友好，易于操作：

通过集成在STEP 7中的参数赋值工具，用户可以处理器特性，例如：
使用个协议驱动程序
可以使用些驱动程序的特性
通过 CPU 设置参数:
只需简单地将编程器连接到CPU上。通过存储在CPU中一个系统数据块设置组态数据。
组态软件包（在CD上）:
带电子手册，参数设置表格以及用于与CP通讯的标准功能块huangyy654853461
驱动程序组态

用于装载和组态驱动程序，需要CP 441-2、CP341 V4.0以上以及 STEP 7 V4.0 组态软件包。
驱动程序通过硬件看门狗进行防拷贝保护。
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西纪——王工