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潯之漫 智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司
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S7-300 CPU

適用于各種應用的 CPU

綜述

• 說明

• 應用范圍

• 優(yōu)點

• 設計和功能

• 技術數(shù)據(jù)

說明

S7-300 CPU 的六個性能等級

現(xiàn)有性能范圍極寬的分級 CPU 系列，可用于組態(tài)控制器。
產品范圍包括 7 種標準的 CPU、
7 種緊湊式 CPU、5 種故障防護型 CPU 以及 3 種工藝 CPU。
現(xiàn)有 CPU 的寬度僅 40mm

SIMATICS7-300 是我們全集成自動化設計的一部分，的控制器。

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應用范圍

• 在*個實例中，SIMATIC S7-300 用于制造工藝中的創(chuàng)新性系統(tǒng)解決方案，特別是用于汽車工業(yè)，一般機械工程，特別是特殊機械制造和機器的連續(xù)生產 (OEM)，以及塑料加工、包裝行業(yè)、食品和飲料工業(yè)和加工工程

• 作為一種多用的自動化系統(tǒng)，S7-300 是那些需要靈活的設計以實現(xiàn)集中和本地組態(tài)的應用的理想解決方案。

• 對于由于環(huán)境條件限制需要特殊的堅固性的應用，我們可以提供SIPLUS 設備。

特別是在后期加工工藝上，S7-300 可以用于以下行業(yè)：

• 汽車工業(yè)

• 通用機械工程

• 特殊機器制造

• 系列機械工程，OEM

• 塑料加工

• 包裝行業(yè)

• 食品和飲料工業(yè)

• 加工工程

• 快速計數(shù)/fairs，可以直接訪問硬件計數(shù)器

• 簡單定位，直接控制 MICROMASTER 頻率靜態(tài)變頻器

• 帶有集成功能塊的 PID-Regulation

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優(yōu)點

• 由于具有高處理速度，CPU 可以實現(xiàn)非常短的機器循環(huán)時間。

• S7-300 系列 CPU 可以為各種應用提供合適的解決方案，客戶只需為特定任務實際需要的性能付款

• S7-300 建立在模塊式的組態(tài)上，無需 I/O 模塊的插槽規(guī)則

• 現(xiàn)有豐富的模塊可用于集中組態(tài)和搭配 ET 200M 實現(xiàn)分布式組態(tài)。

• 集成的 PROF 接口可以實現(xiàn)控制器的簡單網(wǎng)絡化，與其它運行管理等級方便的進行數(shù)據(jù)交換

• 模塊寬度窄，可以實現(xiàn)緊湊式的模塊設計或者小型控制柜。

• 能夠把強大的 CPU 與工業(yè)以太網(wǎng)/PROF 接口、集成的工藝功能或故障防護設計集成在一起，從而避免附加投資。

培養(yǎng)高級PLC應用人才的關鍵是自主學習

可編程控制器（PLC）具有結構靈巧，硬件配置靈活方便、可靠性高、抗干擾能力強，易學易用的特點，已作為普遍的自動化控制器件廣泛應用于各行各業(yè)?！禤LC原理及應用》課程已成為工科院校一門覆蓋面較廣的專業(yè)課，作為學校如何培養(yǎng)出高素質應用型PLC人才，這成為社會、學校、教師與家長關注的焦點。根據(jù)多年的教學實踐，就影響PLC人才培養(yǎng)的各個因素的提高與協(xié)同，我提出以下幾點建議以供參考： 

    一、教學與實習設備投入。在PLC課程的實踐教學中，應把機械、電工、電子、液壓、氣動和計算機等知識與PLC技術進行有機地聯(lián)系，擴大實習實訓課時的比重，逐步加大學校相關設備的投入，建立較為完備的PLC技術仿真實訓室，從而為“PLC仿真項目開發(fā)”的實訓教學創(chuàng)造良好條件。教學實踐證明，只有通過PLC仿真項目方面的實訓，讓學生親自編程、實際接線和仿真調試，并對運行過程中所遇到的問題進行分析和改進，才能真正培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力，真正實現(xiàn)學生畢業(yè)后在PLC技術應用領域“*上崗”的終教學目標。 

    二、理論、實驗與實訓教學。任何課程教學活動的首要任務都是激發(fā)學生的學習興趣，同樣在PLC教學中激發(fā)學生的興趣并不難，重要的是讓學生不斷地提高，不斷地體驗到成功的喜悅，這樣才能始終保持其濃厚的興趣。

     1、理論課的首要任務是讓學生明確PLC是什么？PLC能做什么？怎么做？教師可以通過一個簡單、形象實例（如：電機的長動控制）的完整講解、操作與演示，先讓學生了解PLC控制系統(tǒng)包括主電路與控制電路，PLC的外部硬件連線與內部軟件編程兩個基本的環(huán)節(jié)僅僅充當控制電路部分，讓學生整體了解PLC控制系統(tǒng)的構成與工作過程，再以此為基礎進行外部硬件連線與內部軟件編程兩個基本環(huán)節(jié)的深入講解，這樣便于學生對比繼電接觸器控制系統(tǒng)對本課程的整體把握，明確課程的中心任務，有了目標也就有了學習的動力。 

    理論課教學過程中要使用多媒體教學手段，利用多種計算機技術制作以PPT為主體的電子課件，借助多媒體技術，用生動豐富的畫面和美妙動聽的音樂效果吸引學生的注意力，激發(fā)學生的學習興趣，同時可以提高教學的效率。PLC的外部接線（包括主電路接線）首先講原理圖，結合實驗、實訓、實習講解裝配圖與實際連線圖，要讓學生體會課堂上的原理圖、實驗中的接線與實訓、實習中的接線的區(qū)別與聯(lián)系，教會學生善于理論聯(lián)系實踐，以理論指導實踐，以實踐驗證理論。 

當前流行的三菱PLC的編程軟件為FXGP_WIN-C與GXDeveloper，F(xiàn)XGP_WIN-C沒有仿真功能，在理論講授中缺乏直觀性，而GXDeveloper編程軟件加裝GXSimulator6-C后具有仿真功能，在編程器件、指令與編程實例的講解中利用仿真可以加強直觀性，便于學生的理解，對于某些程序的檢驗與編寫學生可以不用到實驗室，直接利用學校機房結合軟件的仿真功能完成，這樣既增強了學生自主學習的能力，提高了學習興趣，也提高了學習的效率，學生不用走進實驗室也能使理論教學與實驗教學同步進行，大大提高老師的教學效果以及學生的理解和接受能力。

    2、實驗、實訓與上機課可以采用自主學習方式。自主學習方式是一種學習者在總體教學目標的宏觀調控下，在教師的指導下，根據(jù)自身條件和需要自由地選擇學習目標，學習內容和方法，并通過自我調控的學習活動完成具體學習目標的學習方式。自主學習離不開教師的適時指導與評價，學生只有在教師的適時幫助下，才能不斷地完成一個又一個實驗與實訓項目，獲得越來越大的成就感，增加自己自主學習的動力，從而保證自主學習方式的良性發(fā)展。教師還必須結合理論課程的進程，結合實驗實訓設備編寫由淺入深、逐步遞進、面向不同層次學生的實驗實訓指導書，為學生的自主學習提供有力的理論支撐。

可編程自動化控制器（PAC）與PLC的區(qū)別和聯(lián)系

可編程自動化控制器（PAC）作為新一代的工業(yè)控制器，代表著可編程自動化控制發(fā)展的未來。在可以預見的幾年內，對標準性、開放性、可互操作性、可移植性的要求將是用戶至為關心的自動化產品的重要特征，作為融匯了PC和PLC優(yōu)點的PAC系統(tǒng)必將逐步取代PLC系統(tǒng)成為控制系統(tǒng)的主流產品，在工業(yè)自動化控制中的應用將會越來越廣泛。

PLC的性能倚賴于的硬件，PLC的應用程序是依靠的硬件芯片來實現(xiàn)的，對于PLC的功能的改進，如增加運動控制、過程控制或通訊功能，都需要使用不同的硬件。即使對于同一PLC廠家，這種的硬件很難移植到不同性能的PLC中。而且傳統(tǒng)的PLC廠家的硬件結構體系都是專有的設計，甚至于處理器芯片都是的，這樣就導致了隨著PLC功能需求的不斷提高，PLC的硬件體系變得越來越復雜。而且，由于硬件的非通用性會導致系統(tǒng)的功能前景和開放性受到很大的限制。另外，PLC 的操作系統(tǒng)通常都是各PLC廠家的操作系統(tǒng)，與目前流行的實時操作系統(tǒng)不兼容。由于是的操作系統(tǒng)，其實時可靠性與功能都無法與通用的實時操作系統(tǒng)相比，這就導致了PLC的整體性能的性和封閉性。

PAC的輕便控制引擎是非常杰出的。PAC設計了一個通用的、軟件形式的控制引擎用于應用程序的執(zhí)行，控制引擎在實時操作系統(tǒng)與應用程序之間，這個控制引擎與硬件平臺無關，可以在不同平臺的PAC系統(tǒng)間移植。因此對于用戶來說，同樣的應用程序不需根據(jù)系統(tǒng)的功能需求和投資預算選擇不同性能的PAC平臺。這樣，根據(jù)用戶需要的迅速擴展和變化，用戶的系統(tǒng)和程序無需變化，即可無縫移植。PAC的操作系統(tǒng)采用通用的實時操作系統(tǒng)，如GE Fanuc的PACSystems系列產品即采用通用的、成熟的WindRiver公司的VxWorks實時操作系統(tǒng)，其可靠性已經(jīng)得到 大量的應用的證實。PAC系統(tǒng)的硬件結構采用標準的，通用的嵌入式系統(tǒng)結構設計，這樣其處理器可以使的高性能CPU，如GE Fanuc的PACSystems 系列產品的CPU 即采用了Pentium300/700MHz 處理器，而且即將推出PentiumM 處理器的CPU。

例如，研華公司全新一份提供支持國標IEC-61131-3的軟邏輯軟件以及可以進行高級編程的Windo環(huán)境下的開發(fā)驅動軟件，APAX -5000 非常適用于嚴苛的批次生產應用領域，如：半導體制程設備、制藥、風力控制、鋼鐵、IC檢測機臺控制及食品飲料業(yè)。

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可編程控制器控制系統(tǒng)設計方法

一、問題提出

可編程控制器技術主要是應用于自動化控制工程中，如何綜合地運用前面學過知識點，根據(jù)實際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)， 在此介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的一般方法。

二、可編程控制器控制系統(tǒng)設計的基本步驟

1 ．系統(tǒng)設計的主要內容

（ 1 ）擬定控制系統(tǒng)設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據(jù)；

（ 2 ）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構；

（ 3 ）選定 PLC 的型號；

（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；

（ 5 ）根據(jù)系統(tǒng)設計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設計；

（ 6 ）了解并遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機器之間的友善關系；

（ 7 ）設計操作臺、電氣柜及非標準電器元部件；

（ 8 ）編寫設計說明書和使用說明書；

根據(jù)具體任務，上述內容可適當調整。

2 ． 系統(tǒng)設計的基本步驟

可編程控制器應用系統(tǒng)設計與調試的主要步驟，如圖 1 所示。

圖 1 可編程控制器應用系統(tǒng)設計與調試的主要步驟

（ 1 ）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求

a ．被控對象就是受控的機械、電氣設備、生產線或生產過程。

b ．控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和聯(lián)鎖等。對較復雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調試。

（ 2 ）確定 I/O 設備

根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

（ 3 ）選擇合適的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（ 4 ）分配 I/O 點

分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行 PLC 程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現(xiàn)場施工。

（ 5 ）設計應用系統(tǒng)梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統(tǒng)設計的核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經(jīng)驗。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

     3、綜合實訓是PLC課程重要的一個環(huán)節(jié)。要安排充足的時間進行，還要提高實訓的效率，綜合考慮學生個體的差異。在實訓中，遵循能者多勞，共同提高的原則，把學生按個體差異分組，各組根據(jù)自己的能力情況選擇不同控制要求的實訓內容，根據(jù)控制要求，進行編程、調試，故障診斷與排除。這種方法較靈活的解決了學生能力差異存在的相互制約問題，同時也培養(yǎng)了學生的分工及團隊合作的能力。 

    三、成績評價機制。應該明確成績評價不是教學行為的終目的，成績評價應作為激勵學生學習的一種方法，成績評價應做到及時、公正，具有可操作性。1、理論成績評定包括筆試成績、平時成績和實驗成績，筆試成績通過開卷或閉卷方式，考核了學生對PLC基本知識的掌握程度；平時成績通過平時獨立完成作業(yè)的質量、上課出勤、課堂上解決問題的能力及創(chuàng)新方法等來評定；2、實驗實訓成績評價應能體現(xiàn)出競爭機制，根據(jù)不同的任務要求分兩種情況保證完成質量的前提下，根據(jù)完成速度評定分數(shù)；第二，保證統(tǒng)一時間的前提下，根據(jù)完成質量評定分數(shù)。教師根據(jù)完成質量或速度只對每個團隊進行分數(shù)評定，團隊每個成員的分數(shù)則依據(jù)教師給定分數(shù)通過本團隊民主評議得分，這樣促進團隊內每個成員的積極性與主動性，同時培養(yǎng)學生的團隊意識。 

    四、校內學習與校外鍛煉。學生在學校所學的PLC知識與技能對比實際工作崗位中的PLC控制系統(tǒng)，仍具有一定的差異或差距，學生就業(yè)后在工作崗位中一定會遇到一些難于解決的難題，這就需要學校、教師仍然要加強對學生畢業(yè)工作過程的指導，把這些問題的解決方法做成典型案例對在校學生講解，對在校生來說也是一種良好經(jīng)驗的積累。學生就業(yè)后，在工作崗位上應不斷地與學校教師溝通，不斷地向有經(jīng)驗的師傅請教，才能熟練掌握PLC控制系統(tǒng)的設計與應用。

     總之，作為學校只有做到以上若干方面協(xié)同優(yōu)化，才能真正培養(yǎng)出高素質應用型PLC人才。

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嵌入式PLC技術在國內的發(fā)展

嵌入式PLC的發(fā)展也呈現(xiàn)多元化，國內外均有良好表現(xiàn)：德國赫優(yōu)訊推出的將現(xiàn)場總線技術和PLC技術結合的C很有特色;國內幾年前就有華中科技大學在EASYCORE1.00核心芯片組中加載了嵌入式PLC系統(tǒng)軟件，作為硬件平臺，開發(fā)了多模人通道的嵌入式PLC;還有一種發(fā)展路徑是以開發(fā)PLC與人機界面相結合的硬件/軟件一體化為目標的平臺，充分利用了CASE工具，結合各類嵌入式芯片的開發(fā)平臺和各種輸入/輸出通道的硬件電路庫，專為機電設備開發(fā)客制化、具有ODM性質的PLC。

而在我國嵌入式PLC的發(fā)展空間，首先在于它十分有利于發(fā)揮我國自動化行業(yè)發(fā)展的兩大特點：有相當雄厚的為機電設備配套的市場基礎，并擁有足夠的、性價比的設計開發(fā)隊伍。我們*可以以低的成本、較高的質量，并按客制化的要求設計、生產為機電設備配套的嵌入式PLC，來代替通用PLC。

同時，嵌入式PLC的硬件、軟件、人機界面、通信等各方面的功能設計靈活，易于剪裁，更貼近各種檔次的機電設備的要求。嵌入式PLC*基于嵌入式系統(tǒng)的技術基礎，拿來就可用。SOC芯片、嵌入式操作系統(tǒng)與符合工EC61131-3編程語言標準的編程環(huán)境等優(yōu)勢，使得其在市場上很容易找到。

國家林業(yè)局政府網(wǎng)12月4日訊11月21日，山東省森防站在棗莊市舉辦了基于PLC的林業(yè)有害體防控技術培訓班。有關專家和9個項目縣（市、區(qū)）林業(yè)局局長、林場場長及項目負責人參加培訓。

PLC是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，是一種具有微處理機的數(shù)字電子設備，用于自動化控制的數(shù)字邏輯控制器，可以將控制指令隨時加載內存內儲存與執(zhí)行?；赑LC的控技術，將對林業(yè)有害生物進行適時、系統(tǒng)和科學監(jiān)測，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)科學化、快速化處理，提高信息的時效性和準確性，進一步推進主動御災、科學防災，降低防治成本，維護生態(tài)安全。此次推廣9處項目區(qū)將在一年內完成項目任務。

 山東省森防站部署PLC推廣項目實施工作，強調合理使用項目資金，建立好項目檔案。山東農業(yè)大學教授詳細講解了基于PLC技術的林業(yè)有害生物監(jiān)測預報系統(tǒng)的思路、組建及應用技術。商河縣林業(yè)局示范了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的林業(yè)有害生物智能化服務平臺建設與構想。山東祥辰公司介紹了立體防治有關設備應用技術。

此次培訓進一步明確了基于PLC的林業(yè)有害生防控技術的基礎知識，為全面完成項目任務、提升林業(yè)有害生物防治工作智能化水平打好基礎。（森防總站）

設計和功能

桌面 CPU 創(chuàng)新

設計

S7-300 可以實現(xiàn)空間節(jié)省和模塊式組態(tài)。除了模塊，只需要一條 DIN 安裝軌用于固定模塊并把它們旋轉到位。
這樣就實現(xiàn)了堅固而且具有 EMC 兼容性的設計。
隨用隨建式的背板總線可以通過簡單的插入附加的模塊和總線連接器進行擴展。S7-300 系列豐富的產品既可以用于集中擴展，也可用于構建帶有 ET 200M 的分布式結構；因此實現(xiàn)了經(jīng)濟高效的備件控制。

擴展選件

如果自動化任務需要超過 8 個模塊，S7-300 的中央控制器 (CC) 可以使用擴展裝置 (EU) 擴展。中心架上多可以有 32 個模塊，每個擴展裝置上多 8 個。接口模塊 (IM) 可以同時處理各個機架之間的通訊。如果工廠覆蓋范圍很寬，CC/EU 還可以相互間隔較長距離安裝（長 10m）。

在單層結構中，這可以實現(xiàn) 256 個 I/O 的組態(tài)，在多層結構中多可以達到 1024 個 I/O。在帶有 PROFIBUS DP 的分布式組態(tài)中，可以有 65536 個 I/O 連接（多 125 個站點，如通過 IM153 連接的 ET200M）。插槽可自由編址，因此無需插槽規(guī)則。

S7-300 模塊種類豐富，還可以用在分布式自動化解決方案中。
與 S7-300 具有相同結構的 ET 200M I/O 系統(tǒng)通過接口模塊不僅可以連接到 PROFIBUS 上還可以連接到 PROF。