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西門子（SIMATIC）PLC的6代
1、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。
2、1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。
3、20世紀80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、400。
5、1996年，在過程控制領域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡）及控調(diào)技術(shù)融為一體。
6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領域。
由初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進一步升級，它是西門子自動化系統(tǒng)可編程控制器。
西門子PLC系列分類：
可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分
類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。
一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點去分類。
控制規(guī)模
可以分為大型機、中型機和小型機。
小型機：小型機的控制點一般在256點之內(nèi)，適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。
西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量248點；模擬量35路 。
中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)。
西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量1024點；模擬量128路 ；網(wǎng)絡PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。
大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術(shù)運
算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控。
西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；
存貯器512k ；I/O點12672；
控制性能
可以分為高檔機、中檔機和低檔機。
低檔機
這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。
中檔機
這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。
高檔機
這類可編程序控制器，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。
1 熱電偶測量結(jié)構(gòu)示意圖
注意：如上圖所示，熱電偶是有正負極性的，所以需要確保這些導線連接到正確的極性，否則將會造成明顯的測量誤差
為了保證熱電偶可靠、地工作，安裝要求如下：
① 組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；
② 兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；
③ 補償導線與熱電偶端的連接要方便可靠；
④ 保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離；
⑤ 熱電偶對于外界的比較，因此安裝還需要考慮屏蔽的問題。
1.2 熱電偶與熱電阻的區(qū)別
| 屬性 | 熱電阻 | 熱電偶 |
| 的性質(zhì) | 電阻 | 電壓 |
| 測量范圍 | 低溫檢測 | 高溫檢測 |
| 材料 | 一種金屬材料（溫度變化的金屬材料） | 雙金屬材料在（兩種不同的金屬，由于溫度的變化，在兩個不同金屬的兩端產(chǎn)生電動勢差） |
| 測量原理 | 電阻隨溫度變化的性質(zhì)來測量 | 基于熱電效應來測量溫度 |
| 補償 | 3線制和4線制接線 | 內(nèi)部補償和外部補償 |
| 電纜接點要求 | 電阻直接接入可以更的避免線路的的損耗 | 要通過補償導線直接接入到模板；或補償導線接到參比接點，然后用銅制導線接到模板 |
表1 熱電偶與熱電阻的比較
2. 熱電偶的類型和可用模板
2.1熱電偶類型
根據(jù)使用材料的不同，分不同類型的熱電偶，以分度號區(qū)分，分度號代表溫度范圍，且代表每種分度號的熱電偶具體多少溫度輸出多少毫伏的電壓，熱電偶的分度號有主要有以下幾種。
| 分度號 | 溫度范圍(℃) | 兩種金屬材料 |
| B型 | 0~1820 | 鉑銠—鉑銠 |
| C型 | 0~2315 | 鎢3稀土—鎢26 稀土 |
| E型 | -270~1000 | 鎳鉻—銅鎳 |
| J型 | -210~1200 | 鐵—銅鎳 |
| K型 | -270~1372 | 鎳鉻—鎳硅 |
| L型 | -200~900 | 鐵—銅鎳 |
| N型 | -270~1300 | 鎳鉻硅—鎳硅 |
| R型 | -50~1769 | 鉑銠—鉑 |
| S型 | -50~1769 | 鉑銠—鉑 |
| T型 | -270~400 | 銅—銅鎳 |
| U型 | -270~600 | 銅—銅鎳 |
表2 分度號對照表
2.2可用的模板
| CPU類型 | 模板類型 | 支持熱電偶類型 |
| S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0（8點） | E,J,K,L,N |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0（2點） | E,J,K,L,N | |
| 6ES7 331-7PF11-0AB0（8點） | B,C,E,J,K,L,N,R,S,T,U | |
| S7-400 | 6ES7 431-1KF10-0AB0（8點） | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U |
| 6ES7 431-7QH00-0AB0（16點） | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U | |
| 6ES7 431-7KF00-0AB0（8點） | B,E,J,K,L,N,R,S,T,U |
表3 S7 300/400 支持熱電偶的模板及對應熱電偶類型
3. 熱電偶的補償接線
3.1 補償
熱電偶測量溫度時要求冷端的溫度保持不變，這樣產(chǎn)生的熱電勢大小才與測量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測量時冷端的溫度變化，將嚴重影響測量的準確性，所以需要對冷端溫度變化造成的影響采取一定補償?shù)拇胧?br />由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用時），而測溫點到控制儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，成本可以用補償導線延伸冷端到溫度比較的控制室內(nèi)，但補償導線的材質(zhì)要和熱電偶的導線材質(zhì)相同。熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端到控制室的儀表端子上，它本身并不能冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正來補償冷端溫度變化造成的影響，補償見下表。
| 溫度補償 | 說 明 | 接 線 | |
| 內(nèi)部補償 | 使用模板的內(nèi)部溫度為參比接點進行補償，再由模板進行處理。 | 直接用補償導線連接熱電偶到模擬量模板輸入端。 | |
| 外部補償 | 補償盒 | 使用補償盒采集并補償參比接點溫度，不需要模板進行處理。 | 可以使用銅質(zhì)導線連接參比接點和模擬量模板輸入端。 |
| 熱電阻 | 使用熱電阻采集參比接點溫度，再由模板進行處理。 | ||
| 如果參比接點溫度恒定可以不要熱電阻參考 | |||
表4 各類補償
3.2各補償接線
3.2.1內(nèi)部補償
內(nèi)部補償是在輸入模板的端子上建立參比接點，所以需要將熱電偶直接連接到模板的輸入端，或通過補償導線間接的連接到輸入端。每個通道組必須接相同類型的熱電偶，連接示意圖如下。
| CPU類型 | 支持內(nèi)部補償模板類型 | 可連接熱電偶個數(shù) |
| S7-300 | 6ES7 331-7KF02-0AB0 | 多8個（4種類型，同通道組必須相同） |
| 6ES7 331-7KB02-0AB0 | 多2個（1種類型，同通道組必須相同） | |
| 6ES7 331-7PF11-0AB0 | 多8個（8種類型） | |
| S7-400 | 6ES7 431-7KF00-0AB0 | 多8個（8種類型） |
表5 支持內(nèi)部補償?shù)哪０寮翱山訜犭娕紓€數(shù)
圖2 內(nèi)部補償接線
注1：模板6ES7 331-7KF02-0AB0和6ES7 331-7KB02-0AB0需要短接補償端COMP+(10)和Mana(11)，其它模板無。
3.2.2 外部補償—補償盒
補償盒是通過補償盒獲取熱電偶的參比接點的溫度，但補償盒必須安裝在熱電偶的參比接點處。
補償盒必須單獨供電，電源模塊必須具有充分的噪聲濾波功能，例如使用接地電纜屏蔽。
補償盒包含一個橋接電路，固定參比接點溫度標定，如果實際溫度與補償溫度有偏差，橋接熱敏電阻會發(fā)生變化，產(chǎn)生正的或者負的補償電壓疊加到測量電勢差上，從而達到補償調(diào)節(jié)的目的。
補償盒采用參比接點溫度為0℃的補償盒，推薦使用西門子帶集成電源裝置的補償盒，訂貨號如下表。
| 推薦使用的補償盒 | 訂貨號 | ||
| 帶有集成電源裝置的參比端，用于導軌安裝 | M72166-V V V V V | ||
| 輔助電源 | B1 | 230VAC |  |
| B2 | 110VAC | ||
| B3 | 24VAC | ||
| B4 | 24VDC | ||
| 連接到熱電偶 | 1 | L型 | |
| 2 | J型 | ||
| 3 | K型 | ||
| 4 | S型 | ||
| 5 | R型 | ||
| 6 | U型 | ||
| 7 | T型 | ||
| 參考溫度 | 00 | 0℃ | |
西門子PLC系列產(chǎn)品的特點簡介
LOGO、S7-200、S7-300和S7-400系列PLC，這幾個系列PLC基本是由南京出產(chǎn)，網(wǎng)上相關(guān)介紹資料也比較多了，就不做太多介紹。重點為大家介紹下進口的S7-1200和S7-1500系列PLC，目前這塊網(wǎng)上談及的資料并不是很多，以供大家了解。
LOGO和S7-200是超小型化的PLC，適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制，適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等；S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，可用于對設備進行直接控制，可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控，還適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制，能滿足中等性能要求的應用；S7-400則用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器，能進行較復雜的算術(shù)運算和復雜的矩陣運算，還可用于對設備進行直接控制，也可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控。
S7-1200是緊湊型PLC，是S7-200的升級版，具有模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊、功能全面等特點，適用于多種應用，能夠保障現(xiàn)有投資的長期安全。它采用更快的處理芯片，布爾運算執(zhí)行速度從S7-200的0.22us提升到0.08us，提升幅度達275%，非常接近S7-300的水平，而且經(jīng)過測試，S7-1200與S7-300計算速度基本一致，大幅S7-200。它采用的CPU工作存儲器遠超S7-200的存儲器，支持存儲卡的容量甚至超過了S7-300所支持的存儲卡容量，標配PRO太網(wǎng)接口，以及全面的集成工藝功能，可以作為一個組件集成在完整的綜合自動化解決方案中。
S7-1500是新一代大中型PLC，比S7-300/400的各項指標有很大的提高，專為中設備和工廠自動化設計，可供用戶使用的充足的資源和超高速的運算處理速度，擁有統(tǒng)性能，并集成一系列功能，包括運動控制、工業(yè)信息安全，以及可實現(xiàn)便捷安全應用的故障安全功能。其創(chuàng)新的設計使調(diào)試和安全操作簡單便捷，而集成于TIA博途的診斷功能通過簡單配置即可實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的診斷，簡化工程組態(tài)，并降低項目成本。
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培養(yǎng)高級PLC應用人才的關(guān)鍵是自主學習
可編程控制器（PLC）具有結(jié)構(gòu)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(zhì)應用型PLC人才，這成為社會、學校、教師與家長關(guān)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(shù)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(guān)設備的投入，建立較為完備的PLC技術(shù)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(diào)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(shù)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(nèi)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(gòu)成與工作過程，再以此為基礎進行外部硬件連線與內(nèi)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(shù)制作以PPT為主體的電子課件，借助多媒體技術(shù)，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(jié)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(jié)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(diào)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(nèi)容和方法，并通過自我調(diào)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(jié)合理論課程的進程，結(jié)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。
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(nèi)容，根據(jù)控制要求，進行編程、調(diào)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量評定分數(shù)。教師根據(jù)完成質(zhì)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(nèi)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(nèi)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(zhì)應用型PLC人才。