2.4 PLC控制系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)的區(qū)別

2.4.1 PLC控制與繼電器-接觸器控制的區(qū)別

通過本項目的學(xué)習(xí)可以知道，用傳統(tǒng)的繼電器-接觸器和PLC都可以實現(xiàn)相同的邏輯控制功能，但兩者在實現(xiàn)方式上有很大區(qū)別，具體表現(xiàn)在以下幾點。

1.實現(xiàn)控制邏輯的方式不同

在傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制方案中，輸入、輸出信號間的邏輯關(guān)系是通過各種繼電器或接觸器之間的實際布線來實現(xiàn)，由于控制功能完全由固定的硬件連接確定，因此其控制邏輯不易改變，控制功能單一，應(yīng)用不夠靈活；在PLC控制方案中，輸入、輸出信號間的邏輯關(guān)系是通過PLC內(nèi)部的用戶程序來實現(xiàn)的，外部的布線不需要任何變動，只要改變用戶程序就可以實現(xiàn)不同的控制功能，因此PLC系統(tǒng)的應(yīng)用比較靈活。

2.組成系統(tǒng)的元件特性不同

傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制線路是由許多真正的繼電器和接觸器組成，其觸點有限，易磨損，屬于純粹的硬件結(jié)構(gòu)；而PLC的用戶程序是由許多被稱為“軟繼電器”元件組成，每個元件都有無數(shù)個觸點，無使用數(shù)量的限制，且不存在機械磨損現(xiàn)象。

3.工作方式不同

繼電器-接觸器控制系統(tǒng)采用以并行的方式工作，而PLC為串行工作方式。為了消除PLC的元器件觸點不能同時動作的問題，在PLC一個掃描周期的開始，系統(tǒng)對所有輸入元器件集中采集一次，在掃描周期的結(jié)束，集中將各輸出元器件的狀態(tài)送出，這樣可以保證一個掃描周期內(nèi)，一個元器件的各個觸點狀態(tài)的一致性。由于繼電器和接觸器的動作時間一般在100 ms以上，而PLC的一個掃描周期在100 ms以內(nèi)，所以PLC與繼電器-接觸器系統(tǒng)在處理時間上的差異可以不考慮。

另外，PLC系統(tǒng)除了可以實現(xiàn)基本的邏輯控制功能以外，還具有數(shù)據(jù)的采集、存儲與處理及數(shù)據(jù)通信等功能，通過監(jiān)控軟件還能實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，而繼電器-接觸器系統(tǒng)則只能進(jìn)行邏輯控制。

2.4.2 仿真PLC與實際PLC的區(qū)別

1.仿真PLC特有的功能

仿真PLC具有下述實際PLC沒有的功能。

1）可以立即暫時停止執(zhí)行用戶程序，對程序狀態(tài)不會有什么影響。

2）由RUN模式進(jìn)入STOP模式不會改變輸出的狀態(tài)。

3）視圖對象中的變動可立即使對應(yīng)的存儲區(qū)中的內(nèi)容發(fā)生相應(yīng)的改變，而實際的CPU要等到掃描結(jié)束時才會修改存儲區(qū)。

4）可以選擇單次掃描或連續(xù)掃描。

5）可使定時器自動運行或手動運行，可以手動復(fù)位全部定時器或指定的定時器。

6）可以手動觸發(fā)下列中斷：OB40～OB47（硬件中斷）、OB70（I/O冗余錯誤）、OB72（CPU冗余錯誤）、OB73（通信冗余錯誤）、OB80（時間錯誤）、OB82（診斷中斷）、OB83（插入/拔出模塊）、OB85（程序順序錯誤）、OB86（機架故障）。

7）對映像存儲器與外設(shè)存儲器的同步性：如果在視圖對象中改變了過程輸入的值，S7-PLCSIM立即將它復(fù)制到外設(shè)存儲區(qū)。在下一次掃描開始，外設(shè)輸入值被寫到過程映像寄存器時，希望變化的數(shù)據(jù)不會丟失。在改變過程輸出值時，它被立即復(fù)制到外設(shè)輸出存儲區(qū)。

2.仿真PLC與實際PLC的區(qū)別

1）PLCSIM不支持寫到診斷緩沖區(qū)的錯誤報文。例如，不能對電池斷電和E2PROM故障仿真，但是可以對大多數(shù)I/O錯誤和程序錯誤仿真。

2）PLCSIM工作模式的改變（如由RUN轉(zhuǎn)換STOP模式）不會使I/O進(jìn)入“安全”狀態(tài)。

3）PLCSIM不支持功能模塊和點對點通信。

4）PLCSIM支持有4個累加器的S7-400 CPU，在某些情況下S7-400 PLC與只有2個累加器的S7-300 PLC的程序運行可能不同。

5）在用PLCSIM仿真S7-300 PLC程序時，如果想定義CPU支持的模塊，首先必須下載硬件組態(tài)。因為S7-300 PLC的大多數(shù)CPU的I/O是自動組態(tài)的，模塊插入物理控制器后被CPU自動識別。仿真PLC沒有這種自動識別功能。如果將自動識別I/O的S7-300 PLC程序下載到仿真PLC，則系統(tǒng)數(shù)據(jù)沒有I/O組態(tài)。

2.4.3 PLC系統(tǒng)的設(shè)計步驟

在用SETP 7軟件設(shè)計S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)時，既可以采用先硬件組態(tài)，后創(chuàng)建程序的方式，也可以采用先創(chuàng)建程序，后硬件組態(tài)的方式，PLC系統(tǒng)設(shè)計流程如圖2-43所示。如果要創(chuàng)建一個使用較多輸入和輸出點的復(fù)雜程序，建議先進(jìn)行硬件組態(tài)、編輯符號表，然后再創(chuàng)建用戶程序，這樣可以使用元件的符號地址進(jìn)行編程與校驗，增強用戶程序可讀性，還可以避免元件的引用錯誤，提高程序的編寫效率。

2.4.4 PLC設(shè)計項目的下載

對于初學(xué)者而言，進(jìn)行PLC設(shè)計項目的下載時，在確認(rèn)PC與PLC的連接及接口設(shè)置沒有問題的前提下，還會遇到不能完成下載的情況。問題可能是目標(biāo)PLC曾經(jīng)被其他人下載過系統(tǒng)硬件信息，PC上設(shè)計項目所用CPU的MPI或PROFIBUS地址與實際目標(biāo)PLC的MPI或PROFIBUS地址不一致。

解決的辦法也是前面所推薦的下載方式：先在硬件組態(tài)環(huán)境下選擇可訪問節(jié)點地址（見圖2-41），下載硬件信息，然后就可以順利完成程序塊的下載。

另外，在進(jìn)行硬件組態(tài)時，4～11號槽位可以放置數(shù)字量信號模塊，也可以放置模擬量信號模塊、通信處理器或功能模塊。具體放置什么模塊則必須與實際模塊的安裝順序一致，且所放置的模塊型號及訂貨號必須與實際模塊相同，否則同樣會出現(xiàn)下載錯誤。

2.4.5 TIA博途

TIA博途是全集成自動化軟件TIA（Totally Integrated Automation，Portal）的簡稱，是西門子工業(yè)自動化集團(tuán)于2011年4月發(fā)布的一款全新的全集成自動化軟件。它是業(yè)內(nèi)首個采用統(tǒng)一的工程組態(tài)和軟件項目環(huán)境的自動化軟件，幾乎適用于所有自動化任務(wù)。TIA博途提供的軟件集成平臺，包括：

① SIMATIC Step 7，用于控制器（PLC）與分布式設(shè)備的組態(tài)和編程；

② SIMATIC WinCC，用于人機界面（HMI）的組態(tài)；

③ SIMATIC Safety：用于安全控制器（Safety PLC）的組態(tài)和編程；

④ SINAMICS Startdrive，用于驅(qū)動設(shè)備的組態(tài)與配置；

⑤ SIMOTION Scout，用于運動控制的配置、編程與調(diào)試。

TIA博途向所有組態(tài)界面間提供高級共享服務(wù)，向用戶提供統(tǒng)一的導(dǎo)航，并能確保系統(tǒng)操作的一致性。

TIA博途是適合SIMATIC S7-1500/1200/400/300的PLC編程軟件，具有其他編程軟件所具有的編程語言。與傳統(tǒng)編程軟件相比，無需花費大量時間集成各個軟件包，可借助該全新的工程技術(shù)軟件平臺，通過添加不同領(lǐng)域的軟件，進(jìn)行組態(tài)、編程和調(diào)試。比如，通過SIMATIC Step 7來進(jìn)行控制器、分布式I/O的組態(tài)和編程；通過SIMATIC WinCC對人機界面進(jìn)行組態(tài)，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動化系統(tǒng)。同時，在TIA博途軟件中編輯程序更加人性化，梯形圖畫法更加靈活，如：同一網(wǎng)段下支持多個獨立分支，解除了以前無論是S7-200還是S7-300梯形圖都不允許在一個網(wǎng)段內(nèi)有多個分支的限制；輸出指令后可繼續(xù)編寫，指令改寫更加便捷、高效；接口和使能輸出端可自定義等；兼顧了高效性和易用性，同時顯著降低了成本。

相信TIA博途未來會得到更加廣泛的應(yīng)用。