PLC 技术在工业自动化领域中的应用分析

　　2.1 开关量逻辑控制

　　这是 PLC 广泛的应用领域， 它取代传统的继电器控制，按照逻辑条件进行顺序动作， 按照逻辑关系进行互锁保护动作的控制。 PLC 应用于单机控制、自动生产线控制等。

　　2.2 运动控制

　　运动控制主要指对工作对象的位置、速度及加速度所做的控制。 可以是单坐标，即控制对象做直线运动；也可是多坐标的，控制对象做平面、立体，以及角度变换等运动。 有时，还可控制多个对象，而这些对象间的运动可能还要有协调。 这对于提高控制精度、响应速度和能源利用率有着重要意义。

　　2.3 过程控制

　　PLC 已广泛地应用于连续过程控制领域。 过程控制是对电流、电压、温度、压力等模拟量的闭环控制。 过程控制的目的是根据有关模拟量的当前与历史的输入状况， 产生所要求的开关量或模拟量输出，使系统工作参数能按一定要求工作。 这是连续生产过程常用的控制。

　　2.4 数据处理

　　信息控制也称数据处理，是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。 随着技术的发展，PLC 不仅可用于系统的工作控制，还可用于系统的信息控制。

　　2.5 通信与联网

　　依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息， 形成一个统一的整体。工厂自动化网络发展很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。有的企业将不同厂商的 PLC 设备连接到单层或多层网络上， 相互之间进行数据通信，实现分散控制和集中管理，从而实现全车间甚至全厂的综合自动化。

　　OPC技术概述

　　2.1 OPC定义

　　OPC(OLE for Process Control)是一套以微软COM, DOOM (Distributed COM)技术为基础,基于Windows操作平台,为工业应用程序之间提供高效的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准。OPC实际上是提供了一种规范,通过这种规范,系统能够以服务器/客户端标准方式从服务器获取数据并将其传递给任何客户应用程序。这样,只要生产商开发一套遵循OPC规范的服务器与数据进行通信,其他任何客户应用程序便能通过服务器访问设备。

　　2.2 OPC基本结构

　　OPC技术的实现由两部分组成,OPC服务器部分 及OPC客户应用部分。其应用模式如图1所示。OPC服务器是一个典型的现场数据源程序,它收集现场设备数据信息,通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个典型的数据接收程序,如人机界面软件(HMI)、数据采集与处理软件(SCADA)等。OPC客户应用通过OPC标准接口与OPC服务器通信,获取OPC服务器的各种信息。符合OPC标准的客户应用可以访问来自任何生产厂商的OPC服务器程序。

数字量模块：SM 521 数字量输入模块、SM 522 数字量输出模块、SM 523 数字量输入输出模块

数字量信号模块或I/O设备组件将控制器和过程连接在一起。控制单元通过相连的传感器记录当前过程状态，并对执行器发出相应的响应。通过数字量模块和模拟量模块，可以准确便捷地输入/输出特定任务所需的数据。这些模块既可以直接在 CPU 中进行集中式处理，也可以通过 ET200MP I/O 系统进行分布式处理。

模拟量模块：SM 531 模拟量输入模块、SM 532 模拟量输出模块、SM 534 模拟量输入输出模块
模拟量输入模块可以记录压力或温度等过程信号，并以数字形式（16 位形式）将它们传送给控制器。这些模块适用于测量电流（2 线制和 4 线制传感器）、电压和电阻，并适合连接电阻温度计和热电偶（测量类型取决于模块）。
提供有以下模拟量输入模块：
AI 4xU/I/RTD/TC ST
带有 4 个通道的模拟量输入模块；分辨率 16 位；准确度 +/-0.3%；一个电位组；共模电压 10 V；可设置诊断参数；硬件中断（两个上限和下限）；在执行期间进行校准。
模块宽度 25 mm
AI 8xU/I/RTD/TC ST
带有 8 个通道的模拟量输入模块；分辨率 16 位；准确度 +/-0.3%；一个电位组；共模电压 10 V；可设置诊断参数；硬件中断（两个上限和下限）；在执行期间进行校准。 
模块宽度 35 mm
AI 8xU/I HS 
模拟量输入模块，带 8 个通道；分辨率 16 位；准确度 +/-0.3%; 一个电压组；共模电压 10 V；可设置诊断参数；硬件中断（两个上限和下限）；8 通道高速模块，125 μs；等时同步模式；在执行期间进行校准 
 

模块宽度35 mm。

通讯模块：
CM PtP: 通过点到点连接实现串行通信
4 种通信模块，可通过串行接口连接自动化组件。
可连接旧系统和外部系统。
可连接数据读卡器或特殊传感器。
可集中使用，也可在分布式 ET 200MP I/O 系统中使用。
带有各种物理接口，如 RS232、RS422 或者 RS485。
可预定义各种协议，如 3964(R)、Modbus RTU 或 USS。
可使用基于 Freeport 的应用特定协议 (ASCII)。
所有模块使用统一的编程接口。
诊断报警可用于简单故障修复。
CP 1543-1: 带有安全功能的工业以太网连接
CP 1543-1 通信模块凭借其高通信性能，极大地拓展了 S7-1500 的应用领域。
除 CPU 密码保护之外，还可通过状态检测防火墙确保工业以太网连接的安全性。
可分别组态本地访问权限和远程访问权限。
通过电子邮件实现简单报警，并通过 FTP(S) 文件传输协议将产品数据传输到控制计算机中。
灵活集成在基于 IPv6 的架构中。
支持网络分段，可构建具有同一IP地址的相同设备。
可在TIA博途中构建包含安全功能在内的整体项目。
CM 1542-5: 高性能的 PROFIBUS 模块
CM 1542-5符合标准IEC 61158/61784，支持PROFIBUS DP主站功能和PROFIBUS DP从站功能。通过该模块，可以将PROFIBUS设备连接到不带 PROFIBUS 接口的 S7-1500 控制器的CPU 上。
使用附加的 PROFIBUS 电缆，实现系统快速扩展。
可为单个自动化任务分隔不同的PROFIBUS子网。
减少了S7-1500 CPU中的通信任务，提高系统性能。
可连接其他供应商提供的 PROFIBUS从站。
发生故障时，网络分隔技术可降低模块替换成本。
TIA Portal V12 中，集成了项目规划功能。