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可编程控制器的定义
可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年电工会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
“PLC是一种为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”
2. PLC的特点
2.1可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有高的可靠性也就不奇怪了。
2.2配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
2.5体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备
如何提高开关电源的效率显得尤为重要。在提高开关电源的效率上采取了如下措施。
2．1 DC-DC转换电路中电感在很大程度上影响系统的效率。市场上很难买到符合要求的电感，在绕制时对电感磁芯和漆包线的要求非常高，应将输出电压纹波降到小。
2．2 DC-DC转换电路中开关管采用MOS管取代双性晶体管，串联栅电阻将衰减由MOS输入电容、栅一源电路引线电感所产生的高频寄生振荡。可有效提高转换效率，若选用几个MOS管IRF530并联，可进一步提率。
2．3续流二管选择肖特基二管，其开启时间短、管压降小，可使电感存储能量大，有利于提高电源转换效率。
2．4二管、电感和MOS管的栅尽可能地靠近焊接，这样可以减少损耗，有利于提高系统的效率。
3 测试数据和分析
3．1 电压调整率SU
电压调整率SU指U2在范围内变化时，输出电压U0的变化率。用自耦调压器调节U2从15V到21V之间变化，在输出电流为2A时候，测量出输出电压，从而得到电压调整率SU。
3．2 负载调整率SI
负载调整率SI指I0在范围内变化时，输出电压U0的变化率。改变负载电阻，使输出电流在0～2A以内变化时，得到负载调整率数据如下。
3．3 DC-DC变换器效率
效率η=P0／PIN，其中P0=U0I0，PIN=UINIIN。用毫伏表在DC-DC模块端口直接读出输入和输出电压电流各值，可得变换器效率。
3．4 纹波电流
在开关电源设计中，MOS管源接上1kΩ的电阻，电源滤波处加无性电容，滤除高频纹波。电流纹波实测数据如下
基于AT89S52的开关稳压电源具有良好智能控制和步进功能，测试数据表明电源系统具有较高的电压调整率和负载调整率，并具有很高的效率，电源在输出功率下能连续安全工作足够长的时间。当然可通过对MOS管及相关元器件选择、电路优化设计，或选择DC-DC成品模块可进一步提高电源性能
多面板模块系列 S7-300 可以进行模块定制来满足多变的任务。
功能模块是智能性的，可以立执行技术任务，如计数、测量、凸轮控制、PID 控制和传动控制。 因此它们可以减轻 CPU 的负荷。
它们可以使用在需要高等级的精度和动态响应的应用中。
.通讯模块说明
通讯处理器用于把 S7-300 连接到不同的总线系统/通讯网络上，以及进行点到点连接。根据应用情况和模块的不同协议，可以提供不同的总线系统，如 PROFIBUS DP 或工业以太网
点到点连接
通过处理器（CP）进行点到点连接是一种强大而低成本的中线系统替代方案。相对于总线系统，点到点链接的优点在只有较少 (RS485) 设备需要连接到 SIMATIC S7 上时非常明显。
CP 可以方便的把第三方系统连接到 SIMATIC S7 上。由于 CP 具有高的灵活性，可以实现多种不同的物理传输介质、传输速率，甚至可以自定义传输协议
对于每个 CP，我们用 CD 光盘提供了组态软件包和电子手册，以及用于实现 CPU 和 CP 之间通讯的参数化屏幕形式和标准的功能块

PROFIBUS 通信 使用EM DP01扩展模块可以将S7-200 SMART SR/ST CPU做为PROFIBUS-DP从站连接 到PROFIBUS通信网络。通过模块上的旋转开关可以设置PROFIBUS-DP从站地址。该 模块支持9600波特到12M波特之间的任一PROFIBUS波特率，大允许244输入字 节和244输出字节。
支持下列协议：
1. MPI从站
2. PROFIBUS-DP从站
串口通信 S7-200 SMART CPU模块均集成1个RS485接口，可以与变频器、触摸屏等第三方 设备通信。如果需要额外的串口，可通过扩展CM01信号板来实现，信号板支持 RS232/RS485自由转换。
串口支持下列协议： 1.Modbus RTU 2. USS 3.自由口通信
与上位机的通信 通过PC Access SMART，操作人员可以轻松通过上位机读取S7-200 SMART的数据， 从而实现设备或者进行数据存档管理。
注：(PC Access SMART 是 S7-200 SMART 与上位机通信的OPC软件)
运动控制
通过脉冲方式控制伺服/步进驱动器
S7-200 SMART CPU 提供了三种开环运动控制方法：
1.脉冲串输出 (PTO)：内置在 CPU 的速度和位置控制。此功能仅 提供脉冲串输出，方向和限值控制必须通过应用程序使用PLC 中集成的或由扩展模块提供的 I/O 来提供。请参见脉冲输出PLS 指令
2.脉宽调制 (PWM)：内置在 CPU 的速度、位置或负载循环控制。 若组态 PWM 输出，CPU 将固定输出的周期时间，通过程序控制 脉冲的持续时间或负载周期。可通过脉冲持续时间的变化来控 制应用的转速或位置。请参见脉冲输出PLS指令
3.运动轴：内置于CPU中，用于速度和位置控制。此功能提供了 带有集成方向控制和禁用输出的单脉冲串输出，还包括可编程 输入，并提供包括自动参考点搜索等多种操作模式
PWM 和运动控制向导设置
为了简化您应用程序中位控功能的使用，STEP 7- Micro/WIN SMART提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM、 PTO的组态。该向导可以生成位控指令，您可以用这些指令在您 的应用程序中对速度和位置进行动态控制。
PWM向导设置根据用户选择的PWM脉冲个数，生成相应的PWMx_ RUN子程序框架用于编辑。
运动控制向导多提供3轴脉冲输出的设置，脉冲输出速度从20 Hz到100 KHz可调
带载运行时，305、307罐出现干扰报警。将地线改至控制307罐（该罐已使用变频器，线槽内走的是该变频器的输出线）变压器的地线上，305罐不再干扰报警，但307罐仍间隔几分钟出现干扰报警现象，分析可能是两台变频器产生的共模干叠加所至，也可能是地线放在动力线槽内，走线较长引起的，于是在地线上加装地线滤波器，但效果也不太好。后来将地线拆除（经测量变频器整机漏电流很小，对人体不会造成危害，所以可以将地线拆除），效果好一些，但报警现象也是间断出现，这样分析应该不是地线引起的，还是输入端的滤波措施不够，没有将高频干扰滤除干净

模拟量转换的相关设置
S7-1200(1214C)内部集成了2路模拟量信号输入通道，分别为通道0和通道1，也就是可以同时接收并处理两个传感器输入的模拟信号，对应的为IW和IW66（长度为一个字，16位），在TIA PROTAL中选中PLC的“常规”—“AI”标签项可以进行查看和设置。
浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换，附实例演示
S7-1200PLC模拟量转换的工作原理
假设PLC的AI0口外接了一个温度传感器，传感器将测得的温度值转换为一个范围为0～10V的连续电压信号输入给PLC。模拟量经过PLC内部的A/D转换后被转换成了范围0～27648的数字量并存储在特定的寄存器中。具体的转换流程如下图所示。
浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换，附实例演示
如何将模拟量输入转换的数字值还原成对应的物理量？
例：某个压力传感器的量程为0～0.1MPa，转换成对应的电压信号为0～5V,设转换后IW中的数值为N，尝试求以Pa为单位的压力值。
解：S7-1200PLC默认的模拟信号输入电压范围是0～10V,转换成数字信号的范围是0～27648，因为此压力传感器输出电压范围是0～5V，所以转换的数字信号范围是0～13824。压力传感器的测量压力范围是0～0.1MPa,由此可推导出公式，将电压值还原成以Pa为单位的压力值并将结果存储于寄存器MD30中。
电压转换成数字信号后存入IW的数值为N
浅谈西门子S7-1200PLC的模拟量转换，附实例演示
在博途软件中编写对应的PLC程序如下：
在编写梯形图程序时有以下两点需要特别注意：
1)因为PLC执行除法指令时会丢掉余数而只保留商值，这样会影响计算的精度，所以在编写梯形图程
序计算压力值时要注意先乘后除。
2)IW中的数据类型为整型（INT）,该值乘以100000后其结果会超出int的范围，所以必须先应用CONV指令将数据类型转换为DInt
SITOP 电源：35mm 标准导轨安装SITOP电源，可提供标准24V从0.5A到40A 单模块输出，，同时可通过并联扩容系统容量，与附加模块组合成安全可靠，智能化电源系统。同时也提供48V 直流输出产品，提供更丰富的应用。
SIMATIC 设计电源：S7 标准导轨安装SIMATIC 电源（PS307 电源），DIN 标准导轨S7-200、S7-1200 和SIMATIC ET 200pro 系导轨电源，可提供标准24VDC，2-8A 单模块输出，也可同时可通过并联扩容系统容量，与附加模块组合成安全可靠，智能化电源系统
LOGO! 电源：35mm 标准导轨安装小巧的LOGO!电源，小巧的LOGO! 电源，提供丰富的直流输出电压，5V,12V, 15V, 24V 可选。模块化的微型设计，节省了用户的设计空间。
SIYOUNG 电源：螺钉安装的SIYOUNG电源，标准24V直流输出，提供2.5A、4A、 6A、12A 功率输出，紧凑的金属外壳设计和人性化的接线方式设计。

步进可调的稳压开关电源
{开关电源行业门户网}：开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。由于拥有较高的效率和较高的功率密度，开关电源在现代电子系统中的使用越来越普及。开关电源高频化、模块化和智能化是其发展方向。其中，步进可调、实时显示是开关电源智能化研究方向之一。现设计开关电源，技术指标为：输出电压30V至36V可调，输出电流2A，有过流保护功能，能对输出电压进行键盘设定和步进调整、步进值1V，并能实时显示输出电压和电流的开关稳压电源。
1 总体设计方案
采用AT89S52单片机为控制核心，对普通的开关电源控制部分进行优化设计，并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。设计中采用隔离变压器将市电变压后通过整流滤波送至DC-DC升压变换器，经过一系列的控制整合电路之后可实现设计要求。系统总体框图如图1．1所示。
1．1 DC-DC主回路拓扑
采用UC3842和MAX4080构成DC-DC转换电路。UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。电流控制型升压DC-DC转换电路，外接元器件少、控制灵活、成本低，输出功率容易做到100W以上。当然，DC-DC转换电路也可以采用成品模块，若用PI公司生产的DPA-Switch设计开关电源具有集成度高、电路简单、发热量少、性能指标优良。
由UC3842设计的DC-DC升压电路直接用误差信号控制电感峰值电流，间接地控制PWM脉冲宽度，达到控制输出端电压的目的。开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。当开关管导通时，电感充电，把能量储存在L中。当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二管把储存的电能释放到输出电容器中。输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少由通过电感电流的峰值来控制
1．2 保护电路
在大电流的情况下容易损坏芯片，所以需要对大电流的情况给予电路保护。设计中采用单片机控制继电器的通断来控制电路中的电流，对输出电路电流采样，采样值与额定值比较，反馈比较电路，当电流大于2．时，则产生信号使单片机进入中断处理程序，使继电器起动，实现DC-DC电路的断电，从而达到保护电路的作用。单片机控制电路。该方案中单片机控制继电器的吸合时间短，而且易于实现
数字设定及显示电路
采用AT89S52单片机和集成芯片CD4051实现程控和步进，用单片机控制键盘实现输出电压的初始设定，可以实现电压的步进1V，步减1V。使用液晶显示输出电压和电流，可拨动转换开关来选择显示电压／电流模式。
1．4 程序设计
在设计好相关电路的基础上，通过编程由单片机对开关电源进行智能控制。系统由单片机AT89S52控制，电源系统具有"＋‰"和"－"步进功能，步进幅度为1V。同时AT89S52结合继电器等电路实现了电路过流保护功能，并且能实时显示开关电源的输出电压和电流
当 PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(1)输入采样阶段
在输入采样阶段， PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
(2)用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段， PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
(1)输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后， PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

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