CPU313控制器6ES7313-5BFO3-OABO

安裝 KP400 Basic color PN

 

①	夾緊端子的開口	⑤	功能鍵
②	電源接口	⑥	控制鍵
③	PROFINET 接口	⑦	數(shù)據(jù)輸入鍵
④	顯示屏

 

①	銘牌	④	功能接地的接口
②	嵌入式密封件	⑤	標(biāo)簽條導(dǎo)槽
③	接口名稱

確定安裝地點(diǎn)

請選擇允許的地點(diǎn)之一安裝操作設(shè)備。 允許的安裝地點(diǎn)在以下段落中說明。

水平的安裝地點(diǎn)

	所有 Basic 操作設(shè)備都適合橫向安裝。 橫式設(shè)備垂直安裝時的最高環(huán)境溫度為 50 ℃
	以下 Basic 操作設(shè)備也可豎向安裝： KTP400 Basic KTP600 Basic 豎式設(shè)備垂直安裝時的最高環(huán)境溫度為 40 ℃

適當(dāng)?shù)陌惭b位置

Basic 操作設(shè)備可自行通風(fēng)。 可垂直或傾斜安裝于： 安裝箱內(nèi) 開關(guān)柜內(nèi) 配電板上 斜架上

小心 超出環(huán)境溫度 如果超出了操作設(shè)備運(yùn)行允許的最高環(huán)境溫度，則需要使用外部通風(fēng)設(shè)備。 否則將損壞操作設(shè)備并喪失操作設(shè)備的許可及保修。

所需工具和附件

	一字改錐，2 號
	夾緊端子類型	針對操作設(shè)備	所需數(shù)量
	鋁質(zhì)夾緊端子	KTP400 Basic mono	5
		KTP600 Basic	6
		KTP1000 Basic	12
		TP1500 Basic：	14
	塑料夾緊端子	KP300 Basic	4
		KP400 Basic	7
		KTP400 Basic color	5

安裝操作設(shè)備

如果需要，將嵌入式密封件插入操作設(shè)備背面的槽內(nèi)。 確定嵌入式密封件沒有扭轉(zhuǎn)。 要達(dá)到防護(hù)等級 IP65 的要求，需要正確放入嵌入式密封件。 將操作設(shè)備從前面裝入安裝截面。 注意，露出的標(biāo)簽條不能夾在安裝截面與操作設(shè)備之間。

用鋁質(zhì)夾緊端子固定操作設(shè)備

	將第一個夾緊端子放在操作設(shè)備背面開口的第一個位置上。 注意您所裝操作設(shè)備的夾緊端子位置要與以下表格中的圖示一致。 用 2 號螺絲刀固定夾緊端子。允許的最大扭矩為 0.2 Nm。 重復(fù)第 1 至第 2 步，固定其他所有用于固定操作設(shè)備的夾緊端子。

用塑料夾緊端子固定操作設(shè)備

如果夾緊端子和螺釘分開包裝，則將每根螺釘以更少的圈數(shù)旋進(jìn)夾緊端子的孔眼中。 將第一個夾緊端子插入相應(yīng)的開口。 用 2 號螺絲刀固定夾緊端子。允許的最大扭矩為 0.2 Nm。 重復(fù)第 1 至第 3 步，固定其它所有用于固定操作設(shè)備的夾緊端子。

標(biāo)記功能鍵

KP300 Basic 無可標(biāo)記的功能鍵。

提示 不要在鍵盤上標(biāo)記功能鍵。 可寫入的壓制薄膜適合作為標(biāo)簽條使用。 標(biāo)簽條允許的厚度為 0.15 mm。 不適宜用紙制標(biāo)簽條。

在電腦上加工樣品。 樣品在 WinCC/WinCC flexible DVD 上的路徑為“CD_3\Documents\ \Slides”，或者可以登錄以下網(wǎng)頁： 基礎(chǔ)面板的下載 在薄膜上打印已加工的樣品。 用定影噴霧噴灑標(biāo)簽條。 等待約 5 分鐘，直到定影噴霧凝固變干。 剪切標(biāo)簽條。 將標(biāo)簽條的棱角剪下 45°，以便更容易地插入。 將標(biāo)簽條插入導(dǎo)槽底部。 標(biāo)簽條仍有約 3 cm 露在導(dǎo)槽外。 測量標(biāo)簽條樣品，使功能鍵的標(biāo)記擺放正確。 標(biāo)簽條不需鎖定。

6ES7 392-1AJ00-0AA0規(guī)格參數(shù)及型號為此，位于慕尼黑的西門子智能系統(tǒng)與控制全球技術(shù)領(lǐng)域（GTF）部門的Volkmar Sterzing及其CT團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可以實(shí)現(xiàn)以上功能的新方法。使用所謂的遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，研究人員可以描繪燃?xì)廨啓C(jī)的整個運(yùn)轉(zhuǎn)過程，并準(zhǔn)確預(yù)測其產(chǎn)出。Sterzing解釋說：“過去，我們只能了解到這些過程在某一時刻的狀態(tài)。而現(xiàn)在，使用這個新方法，我們可以掌握在這個特定時刻之前及之后的運(yùn)行情況。”Sterzing表示，利用這種方法，研究人員不僅可以查明過去發(fā)生了什么，還可以預(yù)見未來會發(fā)生什么。這種動態(tài)的描繪可以確認(rèn)其中的變化，充分利用有利的變化，同時弱化可能產(chǎn)生負(fù)面影響的變化，并相應(yīng)地調(diào)整維保計(jì)劃。

未來，個人能源代理將使用裝有學(xué)習(xí)軟件的專業(yè)電表箱（左圖）來操作顧客和電力公司之間的電力交易。

CT研究人員已經(jīng)將他們從燃?xì)廨啓C(jī)中學(xué)到的知識應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)，例如優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組及整個風(fēng)電場。作為熱心航海比賽船員的一份子，Sterzing知道在比賽中每時每刻都需要關(guān)注波浪、風(fēng)速和對手的船只，這樣才能決定駕馭船只的最佳方式。否則，如果無法預(yù)測未來的變化，就不能規(guī)劃最合適的路線。在這種辦法的啟發(fā)下，他為風(fēng)電機(jī)組發(fā)明了一種軟件系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的基礎(chǔ)是能夠測量大約十種因素的傳感器，包括風(fēng)速、亂流度、溫度和氣壓。算法將這些數(shù)據(jù)和風(fēng)電場發(fā)電量聯(lián)系起來，這樣軟件就能夠從數(shù)以千計(jì)的關(guān)系中學(xué)習(xí)并學(xué)會如何在新情況下應(yīng)用已有的知識。

西門子研究人員現(xiàn)在正在測試該系統(tǒng)。

隨著對不同情況的學(xué)習(xí)，系統(tǒng)越來越擅長獨(dú)立預(yù)測，知道哪種情況下，旋轉(zhuǎn)葉片的入射角或發(fā)電機(jī)速度快慢的改變，使得風(fēng)電機(jī)組能夠從風(fēng)中獲得最大的產(chǎn)出。這種方法可以將風(fēng)電機(jī)組的產(chǎn)出提高0.5個百分點(diǎn)。聽起來似乎不多，但是對一個大型風(fēng)電場而言就是很顯著的效果。在過去的六個月里，瑞典Lillgrund風(fēng)電場進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，正是得益于從自己的行為中獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，即所謂的自主學(xué)習(xí)，風(fēng)電場提高了發(fā)電量，這相當(dāng)于額外添加了一臺風(fēng)電機(jī)組所生產(chǎn)的電量。如果一家工廠的內(nèi)部發(fā)電廠發(fā)生故障，為了恢復(fù)電網(wǎng)的平衡，可切斷無關(guān)緊要的系統(tǒng)的電源。全新研制的西門子自動甩負(fù)系統(tǒng)，能夠以閃電般的速度做出反應(yīng)，防止在這種情況下，出現(xiàn)電網(wǎng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

高音喇叭報警：故障即將發(fā)生。發(fā)電機(jī)軸承過熱，讓煉油廠的電網(wǎng)一秒之內(nèi)損失了近萬千瓦的電能。電網(wǎng)電壓迅速下降，而且交流（AC）頻率會降到確保可靠供電的50赫茲以下。如果加熱器、冷卻裝置等機(jī)械設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，電網(wǎng)將徹底崩潰，從而導(dǎo)致停產(chǎn)、生產(chǎn)設(shè)備受損，相關(guān)成本可能在很短時間內(nèi)飆升至數(shù)百萬歐元。

雖然上文所述情景是虛構(gòu)的，但其可能產(chǎn)生的影響是真實(shí)的。如果一家大型工廠內(nèi)部發(fā)電廠及由其供電的電網(wǎng)發(fā)生故障，所導(dǎo)致的停工損失及相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失可能非常巨大。某些工藝過程（比如液化氣壓縮或鋼熔）不能中斷，因此，必須采取相應(yīng)手段，防止公共電網(wǎng)對上述工藝過程的電力供應(yīng)中斷。所以，許多能源密集型工業(yè)企業(yè)（比如煉油廠和鋼鐵廠）內(nèi)部建有半自主電網(wǎng)，以消除電網(wǎng)供電中斷可能造成的影響。此外，這些企業(yè)建立內(nèi)部電網(wǎng)還有另外一個原因——公共電網(wǎng)的峰值負(fù)荷電力非常昂貴，也就是說，建設(shè)內(nèi)部電網(wǎng)是值得的。

信號模塊是 SIMATIC S7-300 與過程相連的接口。
大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可精確提供每種任務(wù)所需的輸入/輸出。
數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報警功能等方面有所不同。 
對于在此列舉的所有模塊系列，SIPLUS 部件也可應(yīng)用在擴(kuò)展溫度范圍 -25 - +60℃ 以及腐蝕性環(huán)境/冷凝環(huán)境中。
另外，面向安全的應(yīng)用中還可使用故障安全模塊。

• 數(shù)字量輸入/輸出模塊具有下列機(jī)械特性：

  緊湊型設(shè)計(jì)

  堅(jiān)固的塑料機(jī)殼里包括：

  • 綠色 LED，用于指示輸入/輸出的信號狀態(tài)

  • 前連接器插座，通過前門保護(hù)

  • 前門上的標(biāo)簽區(qū)。

  • 連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進(jìn)行配線。

  安裝方便

  模塊安裝在 DIN 導(dǎo)軌上并通過總線連接器連接到相鄰模塊。沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。

  當(dāng)在 ET 200M 分布式 I/O 系統(tǒng)中與有源總線模塊一起使用時，可以對數(shù)字量輸入/輸出模塊進(jìn)行熱插拔，而不會有任何反應(yīng)。其它模塊繼續(xù)工作。

  方便用戶接線

  裝置單元通過連接器連接。當(dāng)首次連接模塊時，編碼設(shè)備鎖定在連接器中，這樣該連接器只能適合于同樣類型的模塊。更換模塊時，對于新的同類型模塊，可原封不動保持前連接器的接線狀態(tài)。這樣可以避免在更換模塊的過程中將已接線的前連接器插入到錯誤模塊中。

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  S7-300是SIMATIC控制器中銷售量最多的產(chǎn)品，它已成功地用于范圍廣泛的自動化領(lǐng)域。S7-300 的重點(diǎn)在于為生產(chǎn)制造工程中的系統(tǒng)解決方案提供一個通用的自動化平臺。這就是說，S7-300 是用于集中式或分布式結(jié)構(gòu)的解決方案。堅(jiān)持不懈的創(chuàng)新和改革使S7-300這個廣泛應(yīng)用的自動化平臺能持續(xù)不斷的升值概述。
   

  數(shù)字量輸入/輸出模塊用于處理自動化系統(tǒng)中的數(shù)字量輸入/輸出任務(wù)。 可通過這些模塊連接數(shù)字量傳感器和執(zhí)行器。

西門子CPU模塊6ES7321-1BH02-0AA0

PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)的常用方法——轉(zhuǎn)換法

就是將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換成與原有功能相同的PLC內(nèi)部的梯形圖。這種等效轉(zhuǎn)換是一種簡便快捷的編程方法，其一，原繼電控制系統(tǒng)經(jīng)過長期使用和考驗(yàn)，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能；其二，繼電器電路圖與PLC的梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此根據(jù)繼電器電路圖來設(shè)計(jì)梯形圖簡便快捷；其三，這種設(shè)計(jì)方法一般不需要改動控制面板，保持了原有系統(tǒng)的外部特性，操作人員不用改變長期形式的操作習(xí)慣。
（1） 基本方法。
根據(jù)繼電器電路圖來設(shè)計(jì)PLC的梯形圖時，關(guān)鍵是要抓住它們的一一對應(yīng)關(guān)系，即控制功能的對應(yīng)、邏輯功能的對應(yīng)以及繼電器硬件元件和PLC軟件元件的對應(yīng)。
（2） 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的步驟。
1） 了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機(jī)械動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。
2） 確定PLC的輸入信號和輸出信號，畫出PLC的外部接線圖。
3） 確定PLC梯形圖中的輔助繼電器（M）和定時器（T）的元件號。
4） 根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系畫出PLC的梯形圖并進(jìn)一步優(yōu)化使梯形圖既符合控制要求又具有合理性、條理性和可靠性。

可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟，如圖1 所示。

（1）    深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求

1)  被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。

2)  控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨(dú)立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。

圖1 控制系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)步驟

（2）    確定 I/O 設(shè)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(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)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(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號和輸出信號的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)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(diǎn)

分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，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(jìn)行PLC 程序設(shè)計(jì)，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。

（5）    設(shè)計(jì)應(yīng)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(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（6）    將程序輸入 PLC

當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（7）    進(jìn)行軟件測試

程序輸入 PLC 后，應(yīng)先進(jìn)行測試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。

（8）    應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進(jìn)行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。

（9）    編制技術(shù)文件

系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。

PLC容量的選擇步驟與原則

 PLC的容量包括I／O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲容量兩個方面。

(一)I／O點(diǎn)數(shù)的選擇

PLC平均的I／O點(diǎn)的價格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I／O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。

通常I／O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實(shí)際需要，再加上10％~15％的裕量來確定。

 (二) 存儲容量的選擇

用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，而且還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時，其程序量可能相差25％之多，所以對于初學(xué)者應(yīng)該在存儲容量估算時多留裕量。

PLC的I／O點(diǎn)數(shù)的多少，在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可在I／O點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲容量（字節(jié)）＝開關(guān)量I／O點(diǎn)數(shù)×10 ＋ 模擬量I／O通道數(shù)×100

另外，在存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。

西門子STEP 7-Micro/WIN 32編程軟件的安裝與參數(shù)設(shè)置

1 系統(tǒng)要求

操作系統(tǒng)：Windows 95、Windows 98、Windows ME或 Windows 2000

計(jì)算機(jī)：IBM 486以上兼容機(jī)，內(nèi)存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間，Windows 支持的鼠標(biāo)。

通信電纜：PC/PPI電纜（或使用一個通信處理器卡），用來將計(jì)算機(jī)與PLC連接。

CPU313控制器6ES7313-5BFO3-OABO  CPU313控制器6ES7313-5BFO3-OABO 

 

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2 軟件安裝

STEP 7-Micro/WIN 32編程軟件在一張光盤上，用戶可按以下步驟安裝：

①將光盤插入光盤驅(qū)動器。

②系統(tǒng)自動進(jìn)入安裝向?qū)В騿螕簟伴_始”按鈕啟動Windows 菜單。

③單擊“運(yùn)行”菜單。

④按照安裝向?qū)瓿绍浖陌惭b。

⑤在安裝結(jié)束時，會出現(xiàn)是否重新起動計(jì)算機(jī)選項(xiàng) 。

3 硬件連接

可以用PC/PPI電纜建立個人計(jì)算機(jī)與PLC之間的通信。這是單主機(jī)與個人計(jì)算機(jī)的連接，不需要其他硬件，如調(diào)制解調(diào)器和編程設(shè)備等。

典型的單主機(jī)連接及CPU組態(tài)如下圖所示。

4 參數(shù)設(shè)置

安裝完軟件并且設(shè)置連接好硬件之后，可以按下面的步驟核實(shí)默認(rèn)的參數(shù)：

（1）在STEP 7-Micro/WIN 32運(yùn)行時單擊通信圖標(biāo)，或從菜單中選擇View中選擇選項(xiàng)Communications，則會出現(xiàn)一個通信對話框。

（2）在對話框中雙擊PC/PPI電纜的圖標(biāo)，將出現(xiàn)PG/PC接口的對話框。

（3）單擊Properties按鈕，將出現(xiàn)接口屬性對話框，如圖8.16所示。檢查各參數(shù)的屬性是否正確，其中通信波特率默認(rèn)值為9600波特。

S7-200系列PLC的計(jì)數(shù)器指令

 1）類型及編號

      CTU——增計(jì)數(shù)

CTD——減計(jì)數(shù)        C0～C255

CTUD——增減計(jì)數(shù)

 計(jì)數(shù)器6個要素：  指令格式（類型、編號等）    預(yù)置值——PV

         使能——CU、CD            復(fù)位——R、LD

                   當(dāng)前值——Cxxx             計(jì)數(shù)器狀態(tài)（位）——與定時器類似

2）功能、時序圖及應(yīng)用示例

 

  此例為一個增減計(jì)數(shù)器的應(yīng)用示例，其與MODICON  PLC計(jì)數(shù)器指令的比較，同學(xué)可自己進(jìn)行，并注意到，計(jì)數(shù)器指令的使能均是采樣上升沿（“0” →“1” ）。

什么是狀態(tài)字？狀態(tài)字的作用 ——西門子S7系列PLC

 狀態(tài)字用于表示CPU執(zhí)行指令時所具有的狀態(tài)。一些指令是否執(zhí)行或以何方式執(zhí)行可能取決于狀態(tài)字中的某些位；執(zhí)行指令時也可能改變狀態(tài)字中的某些位，也能在位邏輯指令或字邏輯指令中訪問并檢測他們。狀態(tài)字的結(jié)構(gòu)如下：

   31……………9     8    7    6    5    4    3     2    1    0

BR

CC1

CC0

OS

OV

OR

STA

RLO

（1）       首位檢測位（）

狀態(tài)字的位0稱為首位檢測位。若位的狀態(tài)為0，則表明一個梯形邏輯網(wǎng)絡(luò)的開始，或指令為邏輯串的第一條指令。CPU對邏輯串第一條指令的檢測（稱為首位檢測）產(chǎn)生的結(jié)果直接保存在狀態(tài)字的RLO位中，經(jīng)過首次檢測存放在RLO中的0或1被稱為首位檢測結(jié)果。位在邏輯串的開始時總是0，在邏輯串指令執(zhí)行過程中位為1，輸出指令或與邏輯運(yùn)算有關(guān)的轉(zhuǎn)移指令（表示一個邏輯串結(jié)束的指令）將清0。

（2）       邏輯操作結(jié)果（RLO）

狀態(tài)字的位1稱為邏輯操作結(jié)果RLO（Result of Logic Operation）。該位存儲邏輯指令或算術(shù)比較指令的結(jié)果。在邏輯串中，RLO位的狀態(tài)能夠表示有關(guān)信號流的信息。RLO的狀態(tài)為1，表示有信號流（通）；為0，表示無信號流（斷）。可用RLO觸發(fā)跳轉(zhuǎn)指令。

（3）       狀態(tài)位（STA）

狀態(tài)字的位2稱為狀態(tài)位。狀態(tài)位不能用指令檢測，它只是在程序測試中被CPU解釋并使用。如果一條指令是對存儲區(qū)操作的位邏輯指令，則無論是對該位的讀或?qū)懖僮鳎琒TA總是與該位的值取得一致；對不訪問存儲區(qū)的位邏輯指令來說，STA位沒有意義，此時它總被置為1。

（4）       或位（OR）

狀態(tài)字的位3稱為或位（OR）。在先邏輯“與”后邏輯“或”的邏輯串中，OR位暫存邏輯“與”的操作結(jié)果，以便進(jìn)行后面的邏輯“或”運(yùn)算。其它指令將OR位清0。

（5）       溢出位（OV）

狀態(tài)字的位4稱為溢出位。溢出位被置1，表明一個算術(shù)運(yùn)算或浮點(diǎn)數(shù)比較指令執(zhí)行時出現(xiàn)錯誤（錯誤：溢出、非法操作、不規(guī)范格式）。后面的算術(shù)運(yùn)算或浮點(diǎn)數(shù)比較指令執(zhí)行結(jié)果正常的話OV位就被清0。

（6）       溢出狀態(tài)保持位（OS）

狀態(tài)字的位5稱為溢出狀態(tài)保持位（或稱為存儲溢出位）。OV被置1時OS也被置1；OV被清0時OS仍保持。所以它保存了OV位，可用于指明在先前的一些指令執(zhí)行中是否產(chǎn)生過錯誤。只有下面的指令才能復(fù)位OS位：JOS（OS=1時跳轉(zhuǎn)）；塊調(diào)用指令和塊結(jié)束指令。

（7）       條件碼1（CC1）和條件碼0（CC0）

狀態(tài)字的位7和位6稱為條件碼1和條件碼0。這兩位結(jié)合起來用于表示在累加器1中產(chǎn)生的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算結(jié)果與0的大小關(guān)系；比較指令的執(zhí)行結(jié)果或移位指令的移出位狀態(tài)。詳見表4.4.2.1和表4.4.2.2。

4.4.2.1算術(shù)運(yùn)算后的CC1和CC0

CCl	CCO	算術(shù)運(yùn)算 無溢出	整數(shù)算術(shù)運(yùn)算 有溢出	浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)運(yùn)算 有溢出
0	0	結(jié)果＝0	整數(shù)加時產(chǎn)生負(fù)范圍溢出	平緩下溢
0	1	結(jié)果＜0	乘時負(fù)范圍溢出；加、減、取負(fù)時正溢出	負(fù)范圍溢出
1	0	結(jié)果＞0	乘、除時正溢出；加、減時負(fù)溢出	正范圍溢出
1	1	－	在除時除數(shù)為0	非法操作

4.4.2.2 比較、移位和循環(huán)移位、字邏輯指令后的CC1和CC0

CCl	CCO	比較指令	移位和循環(huán)指令	字邏輯指令
0	0	累加器2＝累加器1	移位＝0	結(jié)果＝0
0	1	累加器2＜累加器1	－	－
1	0	累加器2＞累加器1	－	結(jié)果≠0
1	1	不規(guī)范 (只用于浮點(diǎn)數(shù)比較)	移出位＝1	－

（8）       二進(jìn)制結(jié)果位（BR）

狀態(tài)字的位8稱為二進(jìn)制結(jié)果位。它將字處理程序與位處理聯(lián)系起來，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作結(jié)果是否正確（異常）。將BR位加入程序后，無論字操作結(jié)果如何，都不會造成二進(jìn)制邏輯鏈中斷。在LAD的方塊指令中，BR位與ENO有對應(yīng)關(guān)系，用于表明方塊指令是否被正確執(zhí)行：如果執(zhí)行出現(xiàn)了錯誤，BR位為0，ENO也為0；如果功能被正確執(zhí)行，BR位為1，ENO也為1。

在用戶編寫的FB和FC程序中，必須對BR位進(jìn)行管理，當(dāng)功能塊正確運(yùn)行后使BR位為1，否則使其為0。使用STL指令SAVE或LAD指令——（SAVE），可將RLO存入BR中，從而達(dá)到管理BR位的目的。當(dāng)FB或FC執(zhí)行無錯誤時，使RLO為1并存入BR，否則，在BR中存入0。

水塔的PLC控制舉例

1．問題的提出：水塔的作用是通過水泵把地下水抽壓到塔頂?shù)乃?nèi)儲存，以保證供水系統(tǒng)有一定的壓力。如圖1-1所示。

 

2．問題的解決：水泵通常采用籠型三相交流異步電動機(jī)拖動。所以，水塔的控制實(shí)際上就是三相異步電動機(jī)的控制。方法有人工控制和自動控制。

首先介紹最簡單的水塔控制方法——人工控制。

3．控制原理圖  圖1-2（a）和（b）分別為閘刀開關(guān)（或鐵殼開關(guān)）和低壓斷路器控制的水泵控制原理圖。由于閘刀開關(guān)和低壓斷路器通斷電源需人工操作，所以該電路稱水塔供水的人工控制，（c）為控制元件和交流電動機(jī)的實(shí)物圖,

 

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4．控制原理與特點(diǎn)說明

（1）原理圖只是表示各電器元件之間的邏輯關(guān)系。如將刀開關(guān)或斷路器處于合閘位置，籠型三相交流異步電動機(jī)就接通三相電源，電動機(jī)起動運(yùn)行；操作該開關(guān)使其斷開，水泵就停止運(yùn)行，不畫實(shí)物而是用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的符號表示器件名稱。

（2)電器元件之間通過導(dǎo)線接通電源，控制三相交流異步電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。同一電器元件應(yīng)根據(jù)不同的控制對象（三相交流異步電動機(jī)）、應(yīng)用場合選擇其大小、顏色、極數(shù)等參數(shù)。

（3）水泵抽水只要單方向旋轉(zhuǎn)，所以電動機(jī)是單向運(yùn)行，但應(yīng)選好電動機(jī)的轉(zhuǎn)向與水泵要求的轉(zhuǎn)向一致。

（4）實(shí)現(xiàn)一個控制目標(biāo)（如水泵電動機(jī)單方向旋轉(zhuǎn)），可以選擇不同的電器元件和控制電路，但一些輔助功能不一樣。a圖具有短路保護(hù)功能，可防止因電動機(jī)或電線出現(xiàn)相間短路或?qū)Φ囟搪窌r造成對電源等電器的損害。b圖除了有短路保護(hù)功能外，還有過載保護(hù)功能，后者可防止因水泵卡住或因欠壓導(dǎo)致過載等故障造成損壞電動機(jī)的事故。如果需要有漏電保護(hù)功能，則要用帶漏電保護(hù)功能的斷路器。

（5）a圖在電網(wǎng)失壓后會發(fā)生自起動，可能引起不良后果。b圖用了帶失壓保護(hù)的斷路器在發(fā)生失壓和欠壓時，電路不會自起動，避免電動機(jī)或負(fù)載對人的傷害。

（6）水泵電機(jī)的起動和停止都必須人工手動操作，不能排除由于沒有及時關(guān)機(jī)、開機(jī)而造成水塔溢水和供水系統(tǒng)停水的可能。

PLC節(jié)省輸出點(diǎn)數(shù)的方法

（1）分組輸出  如圖7所示，當(dāng)兩組負(fù)載不會同時工作時，可通過外部轉(zhuǎn)換開關(guān)或受PLC控制的電器觸點(diǎn)進(jìn)行切換，使PLC的一個輸出點(diǎn)可以控制兩個不同時工作的負(fù)載。

圖7  分組輸出

（2）矩陣輸出  如圖8所示為4×4矩陣輸出電路，用8個輸出點(diǎn)可控制16個負(fù)載。要使某個負(fù)載接通工作，只要它所在的行與列對應(yīng)的輸出繼電器接通即可。例如，當(dāng)Y010與Y004同時接通時，KM1得電吸合。應(yīng)當(dāng)注意的是：當(dāng)只有某一行對應(yīng)的輸出繼電器接通，各列對應(yīng)的輸出繼電器才可以任意接通；或者當(dāng)只有某一列對應(yīng)的輸出繼電器接通，各行對應(yīng)的輸出繼電器才可以任意接通。否則將會錯誤接通負(fù)載。因此，采用矩陣輸出時，必須將同一時間段接通的負(fù)載安排在同一行或同一列中，否則將無法控制。

圖8  矩陣輸出

（3）并聯(lián)輸出  通斷狀態(tài)完全相同的負(fù)載，可以并聯(lián)后共用PLC的一個輸出點(diǎn)（要考慮PLC輸出點(diǎn)的負(fù)載驅(qū)動能力）。例如PLC控制的交通信燈，               

對應(yīng)方向（東與西對應(yīng)、南與北對應(yīng)）的燈通斷規(guī)律完全相同，將對應(yīng)的燈并聯(lián)后可以節(jié)省一半的輸出點(diǎn)。

（4）負(fù)載多功能化  一個負(fù)載實(shí)現(xiàn)多種用途。例如，在傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)中，一個指示燈只指示一種狀態(tài)。在PLC控制系統(tǒng)中，利用PLC的軟件很容易實(shí)現(xiàn)利用一個輸出點(diǎn)控制指示燈的常亮和閃亮，這樣就可以利用一個指示燈表示兩種不同的信息，從而節(jié)省PLC的輸出點(diǎn)。

（5）某些輸出信號不進(jìn)入PLC  系統(tǒng)中某些相對獨(dú)立、比較簡單的部分可以考慮不用PLC來控制，直接采用繼電器控制即可。

（6）利用輸出點(diǎn)擴(kuò)展輸出點(diǎn)  與利用輸出點(diǎn)擴(kuò)展輸入點(diǎn)相似，也可以用輸出點(diǎn)分時控制一組輸出點(diǎn)的輸出內(nèi)容。例如：在輸出端口上接有多位LED7段碼顯示器時，如果采用直接連接，所需的輸出點(diǎn)是很多的。這時可使用圖9的電路利用輸出點(diǎn)的分時接通逐個點(diǎn)亮多位LED7段碼顯示器。

在圖9所示的電路中，CD4513是具有鎖存、譯碼功能的專用共陰極7圖9  輸出口擴(kuò)展輸出口

段碼顯示器驅(qū)動電路，兩只CD4513的數(shù)據(jù)輸入端A～D共用可編程序控制

器的4個輸入端，其中A為最低位，D為最高位。LE端是鎖存使能輸入端，在LE信號的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端的BCD數(shù)據(jù)鎖存在片內(nèi)的寄存器中，并將該數(shù)譯碼后顯示出來，LE為低電平時，顯示器的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號的影響。顯然，N位顯示器所占用的輸出點(diǎn)P=4+N。圖9中Y004及YOO5分別接通時，輸出的數(shù)據(jù)分別送到上下兩片CD4513中。

。

一套可精確設(shè)定（下圖）的復(fù)雜系統(tǒng)，能夠使企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，有助于防止斷電和停電故障的發(fā)生。

位于奧地利維也納的西門子能源自動化解決方案公司的電網(wǎng)自動化專家Michael Eckl認(rèn)為，“工業(yè)企業(yè)必須考慮偶爾發(fā)生的斷電事故，而且老舊系統(tǒng)發(fā)生斷電事故的頻率更高。”Eckl對那些運(yùn)行自有電廠的公司提出了寶貴建議。然而，這些工廠的電網(wǎng)通常會盲目擴(kuò)張，并且最終由新舊混合設(shè)備和安全技術(shù)設(shè)備構(gòu)成。

運(yùn)行上述發(fā)電廠的公司都知道這一點(diǎn)，因此，這些公司制定了一系列旨在削減電力負(fù)荷的策略，即以一種有針對性的方式臨時關(guān)閉高能耗系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包含并非必不可少的機(jī)器設(shè)備、冷卻裝置與空調(diào)裝置、電動機(jī)、熔爐、壓縮機(jī)、泵機(jī)、照明系統(tǒng)等，其思路在于通過減少用電需求，解決電力供應(yīng)短缺的問題。為此，工廠必須制備一份優(yōu)先次序表，明確在特定環(huán)境條件下，哪些設(shè)備和機(jī)器將被關(guān)閉，以及在什么時間關(guān)閉。理想情況下，供電中斷后，工廠應(yīng)在不到一秒的時間立即停止運(yùn)行，從而將系統(tǒng)不穩(wěn)定導(dǎo)致電網(wǎng)徹底崩潰的可能性降至最低限度。

以往，當(dāng)一臺發(fā)電機(jī)發(fā)生故障時，調(diào)度中心的技術(shù)人員將決定甩掉哪些負(fù)荷，但是，這需要耗費(fèi)太多時間，從而無法阻止災(zāi)難性事故的發(fā)生。后來開發(fā)的自動簡易甩負(fù)系統(tǒng)，能夠依照事先設(shè)定的方案，自動關(guān)閉特定用電區(qū)域。但問題是甩掉的用電負(fù)荷要么太多、要么太少。結(jié)果，工廠運(yùn)行減慢，或者需要進(jìn)行人工調(diào)整。

下一個重大進(jìn)步涉及工業(yè)自動化系統(tǒng)，比如西門子的SIMATIC系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)的控制裝置可統(tǒng)計(jì)電能輸出量與需求量，并可依照預(yù)先制備的優(yōu)先次序表自動甩掉部分負(fù)荷。其缺點(diǎn)在于該系統(tǒng)作為獨(dú)立的能源自動化裝置，有其自身的硬件、配線和維修要求，也就是說，它會增加系統(tǒng)的生命周期成本。

未來生活。考慮到上述種種情況，Eckl的團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一套新的甩負(fù)系統(tǒng)（名為“高效網(wǎng)絡(luò)與能源自動化系統(tǒng)”）。它是一套針對石油、天然氣與鋼鐵行業(yè)而開發(fā)的解決方案，旨在解決電力生產(chǎn)與自動化控制彼此分離的問題。該系統(tǒng)將二者融為一體，共用一個減負(fù)與自動化信息通信網(wǎng)絡(luò)，從而節(jié)約時間和金錢。

系統(tǒng)可為每一個負(fù)荷預(yù)先分配一個優(yōu)先級。其控制裝置不僅可對發(fā)電過程與電能需求進(jìn)行不間斷的監(jiān)測，而且，舉例來說，當(dāng)一臺發(fā)電機(jī)將在數(shù)秒鐘內(nèi)關(guān)閉時，還可計(jì)算每過一秒需要甩掉哪些負(fù)荷。顯然，優(yōu)先級較低的負(fù)荷將被首先甩掉。因此，該系統(tǒng)的軟件始終延時運(yùn)行數(shù)秒鐘時間，以確保系統(tǒng)能夠在足夠短的時間內(nèi)做出響應(yīng)，從而防止電網(wǎng)失穩(wěn)。

此外，該系統(tǒng)只會在特定時刻準(zhǔn)確甩掉為保持電網(wǎng)穩(wěn)定性需要甩掉的負(fù)荷。Eckl指出：“該系統(tǒng)不會對每只燈泡進(jìn)行調(diào)節(jié)。相反，它只會甩掉數(shù)百千瓦乃至更高的“大”負(fù)荷。一般情況下，這類負(fù)荷包括短時間停運(yùn)不會影響工廠運(yùn)行的輔助設(shè)備，譬如采暖和空調(diào)系統(tǒng)。”

西門子系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于，該系統(tǒng)將三種不同的方法融為一體。除上述基于功率的快速甩負(fù)方法外，該系統(tǒng)還使用基于頻率的傳統(tǒng)減負(fù)方法。后者在應(yīng)當(dāng)保持在50赫茲的交流頻率開始過度波動時使用。在多種錯誤同時發(fā)生——比如兩臺或多臺發(fā)電機(jī)發(fā)生故障——時，可能出現(xiàn)這種波動。在上述情況下，保護(hù)繼電器將切斷預(yù)先確定的備用負(fù)荷。問題在于采用這種方法甩掉的負(fù)荷要么太多、要么太少。因此，這種方法只能作為在萬不得已的情況下采取的下下之策。

第三種甩負(fù)方法是啟用發(fā)電機(jī)備用容量，即在工廠需要時，馬上讓發(fā)電機(jī)輸出更多電能。這些電能由正在工作并為電網(wǎng)供電的發(fā)電機(jī)提供。在并網(wǎng)用電負(fù)荷增加時，這可防止發(fā)生供不應(yīng)求問題。

基于發(fā)電量和頻率的甩負(fù)方法如果要真正湊效，必須以閃電般的速度完成。為此，西門子公司研發(fā)人員非常信任GOOSE（面向通用對象的變電站事件），它是IEC 61850通訊標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分。這部自動化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)旨在保證能夠通過玻璃纖維光纜同時向所有用電系統(tǒng)發(fā)出警報。要求甩負(fù)的事件一旦確定，所有用電系統(tǒng)都將收到相關(guān)通知，而且都能依照警報發(fā)出之前計(jì)算得出的甩負(fù)計(jì)劃做出反應(yīng)。相關(guān)信號最多在70毫秒之內(nèi)收到，速度之快足以在最短時間內(nèi)消除任何不穩(wěn)定現(xiàn)象。

完全獨(dú)立于公共電網(wǎng)，并且能夠提供自身所需的全部電能的獨(dú)立電網(wǎng)極為罕見。此外，幾乎所有擁有自備電廠和獨(dú)立電網(wǎng)的大型工廠，仍然接駁公共電網(wǎng)，目的是能從公共電網(wǎng)獲得更多電能，或?qū)⑹Ｓ嚯娏斔徒o公共電網(wǎng)。設(shè)計(jì)自動甩負(fù)系統(tǒng)的唯一目的是確保內(nèi)部電網(wǎng)的穩(wěn)定性。內(nèi)部電網(wǎng)可彌補(bǔ)公共電網(wǎng)的供電不足，或在公共電網(wǎng)由于用電需求太大導(dǎo)致價格太貴的情況下提供內(nèi)部所需的電能。

虛擬發(fā)電廠。是否應(yīng)當(dāng)從更廣泛的角度看待甩負(fù)技術(shù)和公共電網(wǎng)的關(guān)系，并將其與其他能源自動化技術(shù)相結(jié)合，是值得深入考慮的問題。一種方案是使用DEMS（西門子開發(fā)的分布式能源管理系統(tǒng)），該系統(tǒng)旨在優(yōu)化虛擬發(fā)電廠——即將分布在不同地點(diǎn)的電廠以虛擬方式合為一體——的運(yùn)行。Eckl及其同事正在開發(fā)一系列旨在提高經(jīng)濟(jì)效率的解決方案，從而優(yōu)化與引入、自發(fā)和輸出電力相關(guān)的成本。得出的結(jié)果可被用于制定內(nèi)部發(fā)電機(jī)運(yùn)行計(jì)劃。

目前有兩家工廠——一家位于薩迪亞特島（阿拉伯聯(lián)合酋長國阿布杜比的一個旅游小島）、另一家是位于土耳其的煉油廠，已安裝采用快速GOOSE告警裝置的自動甩負(fù)系統(tǒng)，它們已成功通過相關(guān)試驗(yàn)。由于GOOSE是一個全球性通信標(biāo)準(zhǔn)，這種甩負(fù)系統(tǒng)未來的應(yīng)用前景相當(dāng)光明，它們同時適合于現(xiàn)有電網(wǎng)與新建電網(wǎng)。Eckl表示：“越來越多的工業(yè)

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