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PLC产生、发展的条件及其给工业控制带来的变化
随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器的应用已广泛普及，成为自动化技术的重要组成。可编程控制器先出现在美国，1968年，美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求，并从用户角度提出新一代控制器应具备以下条件：
（1）编程简单，可在现场修改程序；
（2）维护方便，好是插件式；
（3）可靠性高于继电器控制柜；
（4）体积小于继电器控制柜；
（5）可将数据直接送入管理计算机；
（6）在成本上可与继电器控制柜竞争；
（7）输入可以是交流115V（即用美国的电网电压）；
（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀；
（9）在扩展时，原有系统只需要很小的变更；
PLC的存储器、I/O单元、I/O扩展接口、外设接口和电源简介
存储器
可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。
只读存储器ROM用以存放系统程序，可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中，用户是不可改变的。用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中，RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。它存储的内容是易失的，掉电后内容丢失；当系统掉电时，用户程序可以保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，用来存放需要长期保存的重要数据。
2. I/O单元及I/O扩展接口
（1）I/O单元
PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1~15ms之间。根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同，可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类。
（2）I/O扩展接口
可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。
3. 外设接口
外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。
没有工业通讯，管理机器控制、生产线监测和生产区域协调等复杂任务是不可能的。在其范围广泛的工业通讯数据网络产品中，西门子通过 SIMATIC NET 和其他产品系列，满足了这些需求。
工业控制：SIRIUS 轻松实现，
SIRIUS，完整的控制程序，提供了开关、保护和起动负载以及进行监测、控制、检测、指令、信号和供电等各种操作所需的全部功能。
SIMATIC 嵌入式自动化
过去的几年，由于 PC 技术的迅速发展，创建新的嵌入式 PC 系列也已成为可能。此处，技术被用于增强这些设备的坚固性以达到一个新的水平。由于新的、低功率处理器入合理的外壳设计，现代嵌入式 PC 已不再需要风扇。
而且，转动式海量存储单元已不再用作常规硬盘，而由闪速存储卡取代。非常简洁、强大和坚固的嵌入式自动化系统可用于机器层级，可基于紧凑型嵌入式操作系统（XPe），使用 PLC 软件、可视化软件和技术或运动控制功能进行生产。在相关版本中，SIMATIC 嵌入式自动化在预装好逻辑控制和可视化功能方面能够进一步使客户受益。这确保了能够在您应用的设计/试运行过程中节省时间。以后还会增加技术和传动控制功能。
SITOP电源：可靠性，紧凑性和功能性的标准
功能强大的西门子工业电源为工业用户提供了异常出色的电源整体解决方案，兼备可靠性、耐用性和可扩展性。超过10年的市场检验，电源的可靠性和安全性得到了事实的印证，超千万台的西门子工业安全稳定的在全球运行。
我们多个稳压电源系列产品线，覆盖了几乎所有的自动化工程要求。此外，SITOP特殊设计电源完全满足客户的特殊要求。同时，SITOP扩展模块可以提供电源系统整套解决方案，不管你使用的是何种系列的开关电源。
需要 IM 153-1 / IM 153-2 HF 接口模块，以把模块化的 I/O 设备 ET 200M 连接到 PROFIBUS DP 现场总线。
这些首部模块可应用于许多场合。
PCS 7的特殊功能和模块
IM 153-2 (铜) 配有特殊功能，如时钟同步、时间戳或 I&M 功能。此外，考虑到在过程施工中不断增加的诊断需求，还有一些可用的特殊模块。例如，数字量输入模板可连接 NAMUR 传感器，具有断线探测器，通过“0”和“1”信号，并具有整平监控和脉冲展宽功能。为获得一个合理的通道价格，可能会采用8-通道 HART 模块。
容错系统
高可用性系统可用于系统不允许出现停止或因意外停机后系统重启等会造成高昂损失的应用场合。例如，典型的应用场合包括发电、配电、隧道系统、机场行李运输系统、石油平台、炼油厂、特种玻璃制造商、半导体行业等。
通过与高可用的 S7-400H（冗余 CPU）相结合，ET 200M 能够以单通道模式（标准可用性）或开关模式（增强可用性）进行连接。
此外，IM 153-2 也可用于采用 S5-155H、S7-300 / S7-400的软件冗余应用以及PNO标准化冗余应用。
面临爆炸危险的范围
在爆炸危险范围内，不同信号和模拟量模板用作本安型版本。这意味着这些模块本身可高性价比地安装在Zone 2区域，但其传感器和执行器可安装在Zone1区。例如，可用于化工和制药行业、石油钻探平台、或普通制造工厂（如印刷工业或汽车工业的喷漆车间）。可以按通道隔离处理 Ex zone 1区信号。对于非防爆区域，模块通道隔离电压为250 V AC。还有带 HART 能力的模拟量模板。
西门子ET200M分布式i/o模块 产品简介：
ET 200M 分布式 IO 设备是具有 IP 20 防护等级的模块化 DP 从站。ET 200M 具有 S7-300 自动化系统的组态技术，由一个 IM 153-x 和多个 S7-300 的 I/O 模块组成。ET 200M 支持与以下设备进行通讯：所有符合 IEC 61784-1:2002 Ed1 CP 3/1 的 DP 主站。所有符合 IEC 61158 的 IO 控制器。
STEP 7 为对 DP 主站系统中的 ET 200M 组态、分配参数、编程、调试和诊断提供支持。 IM 153-2 的服务和功能（例如，可组态的 FM）只有在 SIMATIC S7/PCS 7 中才可以完全使用。如果在 DP 标准主站（例如 S5-95U）上使用 ET 200M，组态工具还将提供对 GSD 文件的支持；但是，您必须注意 DP 主站的技术数据（项目数据，例如，可能的参数分配和诊断消息帧长度等）。PROFIBUS 标准 IEC 61784-1:2002 Ed1 CP 3/1 还包括 DPV1 模式。 仅在集成的 GSD 文件修订版大于等于 3 时可以使用此模式。GSD 文件修订版 2 仍然可用，因此确保了与 IM 153-x 早期版本兼容。
IM 153-x 包含用于信号模块 (SM, Signal Module)、功能模块 (FM, Function Module) 和通讯处理器 (CP, Communication Processor) 的接口模块。它们带 RS 485 接口（IM 153-2 也可使用 FOC 接口）并提供分级的功能范围。 带 RS 485 或 FOC 接口的接口模块 IM 153-2 的各个产品类型具有相同的功能。IM 153-1 和 IM 153-2 还具有可用于其它运行条件（室外）的产品类型。
ET 200M 模块化 I/O 站包括：一个 IM 153 接口模块；S7-300 自动化系统的最多 12 个 I/O 模块以及（如果需要）一个电源；不存在用于 I/O 模块的插槽规则。可进行任意组合。ET 200M 通过 IM 153 接口模块连接到 PROFIBUS DP 或 PROFINET。通过附加的光学链路模块 (OLM) 或光纤总线终端 (OBT)，可另外通过光纤技术连接到 PROFIBUS DP。根据接口模块 (IM) 的数量框架，可以插入不同数目和类型的 I/O 模块。ET 200M 的整个地址空间只能用于合适的主站。
安装ET 200M操作步骤：将导轨安装在稳固的基板上，导轨上下留出至少40 mm间隙。从左侧开始，将各个模块安装到导轨上(插入总线连接器(不适用于PS 307和最后一个模块) - 啮合 - 内旋转入 - 用螺钉拧紧)。 按照以下顺序进行操作：- 电源 PS 307- 接口模块 IM 153-2- DI 模块 SM 321- DO 模块 SM 322设置接口模块 IM 153-2 上的 PROFIBUS 地址为 3。
硬件投运操作步骤：使用 PD 电缆将 PD 连接至 DP 主站（MPI 接口）。 确保接通连接器的终端电阻。 将模式开关设置为STOP。
许多模块还会监控信号采集（诊断）和从过程（过程中断）中传回的信号。这样便可对过程中出现的错误（例如断线或短路）以及任何过程事件（例如数字输入时的上升边或下降边）立刻做出反应。使用 STEP 7，即可轻松对控制器的响应进行编程。
专用模块
用于测试和仿真时，模拟量模块可插入到 S7-300。该模块通过 LED 转换和指示输出信号，实现对编码器信号的模拟。
该模块可插入到任何地方（不必遵守插槽规则）。该虚拟模块为未组态的信号模块预留了一个插槽。稍后安装该模块时，整个组态的机械配置和地址分配均不会更改。S7-300 可以实现空间节省和模块式组态。除了模块，只需要一条 DIN 安装轨用于固定模块并把它们旋转到位。
这样就实现了坚固而且具有 EMC 兼容性的设计。
随用随建式的背板总线可以通过简单的插入附加的模块和总线连接器进行扩展。S7-300 系列丰富的产品既可以用于集中扩展，也可用于构建带有 ET 200M 的分布式结构；因此实现了经济高效的备件控制。
扩展选件
如果自动化任务需要超过 8 个模块，S7-300 的中央控制器 (CC) 可以使用扩展装置 (EU) 扩展。中心架上zui多可以有 32 个模块，每个扩展装置上zui多 8 个。接口模块 (IM) 可以同时处理各个机架之间的通讯。如果工厂覆盖范围很宽，CC/EU 还可以相互间隔较长距离安装（zui长 10m）。
在单层结构中，这可以实现 256 个 I/O 的zui大组态，在多层结构中zui多可以达到 1024 个 I/O。在带有 PROFIBUS DP 的分布式组态中，可以有 65536 个 I/O 连接（zui多 125 个站点，如通过 IM153 连接的 ET200M）。插槽可自由编址，因此无需插槽规则。
后三个模块在机架上可以任意放置，系统可以自动分配模块的地址。
需要说明的是，每个机架zui多只能安装8个信号模块、功能模块或通讯模块。如果系统任务超过了8个，则可以扩展机架（每个带CPU的中央机架可以扩展3个机架）。
各个模块的性能具体如下：
（1）电源模块（PS）
电源模块用于将SIMATIC S7-300 连接到120/230V AC电源。
（2）CPU模块
各种CPU 有各种不同的性能，例如，有的CPU 上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFI- BUS-DP通讯接口等。
以上只是列出了部分指标，设计时还要参看相应的手册。
（3）接口模块
接口模块用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架 (ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。
