S7—300,PLC在工业自动化中的应用及发展前景

【摘 要】 可编程序控制器广泛地应用于工业控制，它通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有可靠性高、稳定性和实时处理能力强的优点。可编程序控制器是把计算机技术与继电器控制技术有机结合起来，为工业自动化提供的几乎完美的现代化自动控制装置。

【关键词】 S7-300 可编程序

1 PLC的发展现状和发展历程

S7-300是德国SIEMENS生产的中档可编程控制器，具有较强的控制功能和较强的运算能力，它不仅能完成一般的逻辑运算，也能完成比较复杂的三角函数、指数和PID运算，工作速度比较快，能带的输入输出模块的数量也比较多，输入和输出模块的种类也比较多。

可编程序控制器广泛地应用于工业控制，它通过用户存储的应用程序来控制生产过程，具有可靠性高、稳定性和实时处理能力强的优点。可编程序控制器是把计算机技术与继电器控制技术有机结合起来，为工业自动化提供的几乎完美的现代化自动控制装置。

PLC将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂自动化的核心设备，其具有可靠性高、抗干扰能力强、组合灵活、编程简单、维修方便等诸多优点。

PLC主要能够为自动化控制应用提供安个可靠和比较完善的解决方案，适合当前自动化工业企业的需要。随着计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域有了翻天覆地的变化，而PLC不断地采用新技术以及增强系统的开放性，在工业自动化领域中的应用范围不断扩大。

可编程序控制器发展，同计算机的发展类似，目前可编程序控制器正朝着两个方向发展，一是朝着小型、简易、价格低廉的方向发展。如OMRON公司的CQM1、SIEMENS公司的S7-200一类可编程序控制器，这种可编程序控制器可以广泛地取代继电器控制系统，用于单机控 制和规模比较小的自动化生产线控制。二是朝着大型、高速、多功能和多层分布式全自动网络化方向发展。这类可编程序控制器一般为多处理器系统，有较大的存储能力和功能很强的输入输出接口。系统不仅具有逻辑运算、计时、计数等功能，还具备数值运算、模拟调节、实时监控、记录显示、计算机接口、数据传送等功能，还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。通过网络可以与上位机通讯，配备数据采集系统、数据分析、可以实现自动化工厂的全面要求。

2 S7-300主要性能特点及结构

德国SIEMENS S7-300，处理速度0.8～1.2ms，存贮器2k，数字量1024点，模拟量128路，网络PROFIBUS、工业以太网、MPI。

PLC最主要的方式是周期扫描方式。可以细分成下面几个过程。

（1）上电处理过程。PLC上电后，要进行上电的初始化处理。占用的时间为T0。

（2）共同处理过程。共同处理的主要任务是复位监视计时器、检查I/O总线、检查扫描周期、检查程序存储器。该过程占用的时间为T1。

（3）通讯服务过程。当PLC和微机构成通讯网络或由PLC构成网络时，需要有通讯服务过程。该过程占用的时间为T2。

（4）外设服务过程。当PLC接有外部设备如编程器、打印机等，则需要进行外设服务过程。该过程占用的时间为T3。

（5）程序执行过程。该过程用于执行用户程序。从输入映像区读入输入信息，根据用户程序进行运算操作，并向输出映像区送出控制信息。该过程占用的时间为T4。显然T4和PLC的速度、用户程序长短及指令种类有关。

（6）I/O刷新过程。这个过程可分为输入信号刷新和输出信号刷新。输入信号刷新为输入处理过程，输出信号刷新为输出处理过程。该过程占用时间为T5。显然T5和可编程序控制器所带的输入输出模块的种类和点数多少有关。

可编程序控制器的扫描周期T和上述各个过程的关系录为：

T=T1+T2+T3+T4+T5

（7）关于PLC的时间滞后问题。PLC对输入和输出信号的响应是有延时的，这就是滞后现象。为了确保PLC在任何情况下都能正常无误地工作，一般情况下，输入信号的脉冲宽度必须大于一个扫描周期T。

还应该注意一个问题是输出信号的状态是在输出刷新时才送出的。因此，在一个程序中若给一个输出端多次赋值时，中间状态只改变输出映像区，只有最后一次赋的值才能送到输出端。

S7-300 PLC的组成及分类从结构上分，PLC分为固定式和组合式模块式两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置，可编程序控制所以被广泛使用，是由它的突出的特点和优越的性能分不开的。归纳起来，可编程序控制器主要具有以下特点。

1）可靠性高。2）环境适应性强 在环境温度-20℃～65℃、相对湿度为35%～85%情况下可正常工作。3）灵活通用。4）使用方便、维护简单整个连接过程仅需要一把螺丝刀即可完成。

3 S7-300 PLC在工业应用举例

S7-300 PLC技术在矿山运输机中的应用，本系统采用全分布式控制结构。由井下控制站和综合操作台构成。综合操作中心位于地面中央控制室。控制主站与控制分站之间采用开放的网络总线结构控制分站与传感器之间采用距阵结构联接， 控制主站与综合操作台的监控上位机之间通过CC-Link总线网络联接。控制分站负责现场设备的数据采集和控制，通过监控，可对整个系统的设备进行监视和集中控制。

S7-300 PLC在起重机变频调速系统应用，它是调速系统的主要控制元件，由稳压电源、继电电源、主处理以及扩展单元等部件组成。在主处理单元上配有通讯接口，可以与上位机进行连接，以实现实时通讯。PLC系统所实现的功能具体包括如下几个方面：其一，接收并处理由负荷重量测量仪传输过来的信号，并按照实测的重量大小来对起重机吊钩、大车以及小车的运动方向进行控制；其二，接收并处理来自于电机旋转编码器发出的信号，以此来防止吊钩下滑；其三，接收并处理由限位控制器传输过来的信号，并及时准确地作出响应。

S7-300 PLC在泵站中的应用，PLC在泵站中的应用非常的广泛，但是其种类之广，规格之多，而且在现在的市场环境下，价格也参差不齐，每个泵站对于PLC的选择标准也是不一样的。如果对于 PLC的选择能够适合泵站的使用要求标准，那么对于泵站在使用上发展将会很大的推动作用。使得泵站在企业中发挥更大的作用，减少了企业的运营成本，提高运营效率。PLC的应用对于泵站的选择标准是不同的，不同的使用环境，不同的操作方法，都会产生不同的效应。如果选择的不对，那么不仅泵站发挥不出相应的作用，而且还造成了资源的浪费，导致机器在运行过程中出现安全质量问题，影响了企业的正常工作运转。

4 s7-300 PLC的应用发展前景

在新的时代，s7-300PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富规格更齐全，通过完美的人机界面完备的通信设备成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，s7-300PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在我国的工业自动化建设中发挥越来越大的作用。

参考文献：

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