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PROFIBUS网络

为了满足工业控制不同的要求，西门子采用多种工业通信网络，每种网络可能包含多种通信协议和通信服务。由于篇幅的原因，本书重点介绍生产中用得*多的PROFIBUS-DP、工业以太网和MPI网络通信。更多更深入的内容见作者主编的《西门子工业通信网络组态编程与故障诊断》。该书建立在大量实验的基础上，全面详细地介绍了实现通信*关键的组态和编程的方法，随书光盘有上百个经过实验验证的通信例程、多个西门子通信软件和100 多本中文用户手册。

  通信的故障诊断是现场维修的难点。该书用约三分之一的篇幅和大量的实例，系统地介绍了网络通信的故障诊断和显示故障消息的方法。

  PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，它以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持，已被纳入现场总线的****IEC61158。PROFI-BUS于2006年10月成为我国首个现场总线国家标准(GB/T20540-2006)。全球安装的PROFIBUS节点总数已达数千万个。

  PROFIBUS-DP*大的优点是使用简单方便，在大多数甚至绝大多数实际应用中，只需要对网络通信作简单的组态，不用编写任何通信程序，就可以实现DP网络的通信。用户程序对远程I/0的编程，与对集中式系统的编程基本上没有什么区别。上述优点是PROFIBUS-DP得到广泛应用的主要原因之一。

  PROFIBUS是不依赖生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可以通过同样的接口交换信息。PROFIBUS可以用于分布式I/O设备、传动装置、PLC和基于PC (个人计算机)的自动化系统。

  PROFIBUS技术是唯一可以满足两类通信应用(制造业和过程工业应用)的现场总线。

PLC技术性能

 由于各厂家的PLC产品技术性能不尽相同，且各有特色，故不可能一一介绍，只能介绍一些*基本的技术性能。

  PLC基本技术性能

  ①输入/输出点数(即I/O点数) 这是PLC*重要的一项技术指标。所谓I/O点数，即是PLC外部的输入、输出端子数。这些端子可通过螺钉或电缆端口与外部设备相连，它直接决定了PLC能控制的输入与输出量的多少，即控制系统规模的大小。

  ②程序容量 一般以PLC所能存放用户程序的多少来衡量。在PLC中程序是按"步"存放的(一条指令少则1步，多则十几步)，一“步”占用一个地址单元，一个地址单元占两个字节。如日本三菱公司Fi系列PLC的程序容量为1000步，可推知其程序容量为2K字节;FX2N系列PLC的程序容量则为8000步，16K字节。

  ③扫描速度 PLC工作时是按照扫描周期进行循环扫描的，所以扫描周期的长短决定了PLC运行速度的快慢。因扫描周期的长短取决于多种因素，故一般用执行1000步指令所需时间作为衡量PLC速度快慢的一项指标，称为扫描速度，单位为“ms/k”。扫描速度有时也用执行一步指令所需的时间来表示，单位为“μs/步”。PLC的I/O响应时序图见图1-36，从中可以了解PLC扫描周期和扫描速度的内涵。

  ④指令条数 这是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。PLC具有的指令种类越多，说明其软件功能越强。PLC指令一般分为基本指令和**指令(或称功能指令)两部分。

  ⑤内部继电器和寄存器 PLC内部有许多继电器和寄存器，用以存放变量状态、中间结果、数据等，还有许多具有特殊功能的辅助继电器和寄存器，如定时器、计数器、系统寄存器、索引寄存器等。用户通过使用它们，可简化整个系统的设计。因此内部继电器、寄存器的配置情况是衡量PLC硬件功能的一个指标。

  ⑥编程语言及编程手段 编程语言一般分为梯形图、助记符语句表、状态转移图、控制流程图等几类，不同厂家的PLC编程语言类型有所不同，语句也各异。编程手段主要是指用何种编程装置，编程装置一般分为手持编程器和带有相应编程软件的计算机两种。

  ⑦**(功能)模块 PLC除了主控模块外还可以配接各种**模块。主控模块实现基本控制功能，**模块则可实现某种特殊功能。**模块的种类及其功能的强弱常用来衡量该PLC产品的技术水平高低。目前各厂家开发的**模块种类繁多，主要有以下一些∶A/D、D/A、高速计数、高速脉冲输出、PID控制、模糊控制、运动控制、位置控制、网络通信以及各种物理量转换模块等。这些**模块使PLC不但能进行开关量顺序控制，而且能进行模拟量控制，以及**的速度和定位控制。特别是网络通信模块的迅速发展，使得PLC可以充分利用计算机和互联网的资源，实现远程监控。近年来出现的网络机床、虚拟制造等就是建立在网络通信技术的基础上的。

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PLC基本结构形式及特点

目前各个厂家生产的PLC，其品种、规格及功能都各不相同。其分类也没有统一标准，这里仅介绍常见的三种分类方法供参考。

  按结构形式分类

  目前，从PLC的硬件结构形式上分类，PLC可以分为整体式固定I/O型、模块式、基本单元加扩展型、集成式、分布式5种基本结构形式，其特点分别如下。

  (1)整体式(一体式)固定I/O型

  整体式固定I/O型PLC(见图1-37)是一种整体结构、I/O点数固定的小型PLC(也称微型PLC)。

  整体式固定PLC的处理器、存储器、电源、输入/输出接口、通信接口等都安装在基本单元上，I/O点数不能改变，且无I/O扩展模块接口。

  整体式固定I/O型PLC的特点是结构紧凑、体积小、安装简单，适用于I/O控制要求固定、点数较少(20～30点)的机电一体化设备或仪器的控制，特别是在产品批量较大时，可以降低生产成本，提高性能价格比。

  作为功能的扩展，此类PLC一般可以安装少量的通信接口、显示单元、模拟量输入等微型功能选件，以增加必要的功能。

  整体式固定I/O型PLC品种、规格较少，比较常用的有日本MITSUBISH(三菱)的FX、FXs-10/14/20/30系列、FX2、FX2N系列与KOYO(光洋)的SM16/24系列等。

  图1-37整体式固定I/O型PLC

  (2)模块式PLC

  模块式PLC(见图1-38)是大、中型PLC的常用结构。它通常需要使用统一的安

  装基板(或机架)，PLC的部分或者全部单元采用模块化安装的结构形式。专用的安装基板(或机架)除用于安装、固定各PLC组成模块外，通常还带有内部连接总线，各组成模块通过内部总线构成整体。

  模块式PLC的电源、中央处理器、输入/输出、通信等一般为独立的模块。在部分PLC 上，也有将电源与中央处理器(包括存储器)、基板进行一体化的结构，但所有其他模块(I/O模块与功能模块)均为独立安装。

  图1-38 模块式PLC示意图

  与整体式固定I/O型及基本单元加扩展型PLC相比，模块式PLC具有如下特点∶①全部PLC的组成模块均可以由用户自由选择，不受基本单元I/O的限制，PLC的配置更灵活。

  ②模块式PLC可以连接的I/O点数、功能模块数量众多，容易构成大、中型PLC。③ 模块式PLC的I/O模块一般均采用可拆卸的连接端，更换模块时一般不需要进行重新接线，故障诊断、安装调试与维修方便。

  模块式PLC的I/O点一般可以达到1024点以上，可以连接各种开关量输入/输出、模拟量输入/输出、位置控制、温度测量与调节、网络通信等功能扩展模块。

  此类PLC通常用于复杂机电一体化产品与自动线的控制，绝大部分生产厂家的大、中型PLC都采用了这种结构形式，如 SIEMENS 公司的 S7-300/400 系列和日本 MITSUBISH (三菱)的Q系列等。

  *常用的整体式和模块式PLC的结构形式与主要特点见表1-5。

产品远销：

1．华北地区：北京、天津、河北、山西、内蒙古（5个省、市、区）。

2．东北地区：辽宁、吉林、黑龙江、大连（4个省、市）。

3．华东地区：上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、宁波、夏门、青岛（10个省、市）。

4．中南地区：河南、湖北、湖南、广东、广西、海南、深圳（7个省、市）。

5．西南地区：重庆、四川、贵州、云南、西藏（5个省、市）。

6．西北地区：陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆（5个省、区）

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