西门子DP总线接头6ES7 972

pROFIBUS-Dp用于现场设备级的高速数据传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（pLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，pROFIBUS-Dp还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。

（1）pROFIBUS-Dp基本特征

采用RS-485双绞线、双线电缆或光缆传输，传输速率从9.6kbps到12Mbps。各主站间令牌传递，主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统，总线上最多站点（主-从设备）数为126。采用点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）通信。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。控制指令允许输入和输出同步。同步模式为输出同步；锁定模式为输入同步。Dp主站和Dp从站间的循环用户有数据传送。各Dp从站的动态激活和可激活。Dp从站组态的检查。强大的诊断功能，三级诊断信息。输人或输出的同步。通过总线给Dp从站赋予地址。通过总线对Dp主站（DpM1）进行配置，每Dp从站的输入和输出数据最大为246字节。 所有信息的传输按海明距离HD=4进行。Dp从站带看门狗定时器（Watchdog Timer）。对Dp从站的输入/输出进行存取保护。Dp主站上带可变定时器的用户数据传送监视。每个pROFIBUS-Dp系统包括3种类型设备：第一类Dp主站（DpM1）、第二类Dp主站（DpM2）和Dp从站。DpM1是是中央控制器，它在预定的周期内与分散的站（如Dp从站）交换信息。典型的DpM1如pLC、pC等；DpM2是编程器、组态设备或操作面板，在Dp系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的；Dp从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备，是带二进制值或模拟量输入输出的I/O设备、驱动器、阀门等。经过扩展的pROFIBUS-Dp诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分3级：本站诊断操作，即本站设备的一般操作状态，如温度过高、压力过低；模块诊断操作，即一个站点的某具体I/O模块故障；通道诊断操作，即一个单独输人/输出位的故障。

（2）pROFIBUS-Dp允许构成单主站或多主站系统西门子Dp总线接头6ES7 972-0BB12-0A0

在同一总线上最多可连接126个站点。系统配置的描述包括：站数、站地址、输入/输出地址、输入/输出数据格式、诊断信息格式及所使用的总线参数。pROFIBUS-Dp单主站系统中，在总线系统运行阶段，只有一个活动主站。如图1所示为pROFIBUS-Dp单主站系统，pLC作为主站。pROFIBUS-Dp单主站系统pROFIBUS-Dp多主站系统中总线上连有多个主站。总线上的主站与各自从站构成相互独立的子系统。如图2所示，任何一个主站均可读取Dp从站的输入／输出映像，但只有一个Dp主站允许对Dp从站写入数据。

（3）pROFIBUS-Dp系统行为西门子Dp总线接头6ES7 972-0BB12-0A0

pROFIBUS-Dp系统行为主要取决于DpM1的操作状态，这些状态由本地或总线的配置设备所控制，主要有运行、清除和停止3种状态。在运行状态下，DpM1处于输入和输出数据的循环传输，DpM1从Dp从站读取输入信息并向Dp从站写入输出信息；在清除状态下，DpM1读取 Dp从站的输入信息并使输出信息保持在故障安全状态；在停止状态下，DpM1和Dp从站之间没有数据传输。DpM1设备在一个预先设定的时间间隔内，以有选择的广播方式将其本地状态周期性地发送到每一个有关的Dp从站。如果在DpM1的数据传输阶段中发生错误，DpM1将所有相关的Dp从站的输出数据立即转入清除状态，而Dp从站将不再发送用户数据。在此之后，DpM1转入清除状态。

作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

1.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年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的pLC标准草案中对pLC做了如下定义：

pLC是一种专门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及其有关的外围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，抗干扰能力强西门子Dp总线接头6ES7 972-0BB12-0A0

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，内部电路采取了先进的抗干扰技术，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，应用者还可以编入外围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，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2.2配套齐全，功能完善，适用性强西门子Dp总线接头6ES7 972-0BB12-0A0

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西门子Dp总线接头6ES7 972-0BB12-0A0

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。

3.pLC的应用领域

目前，pLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

3.1开关量的逻辑控制

这是pLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

3.2模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。pLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.3运动控制

pLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要pLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

3.4过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，pLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。pID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型pLC都有pID模块，目前许多小型pLC也具有此功能模块。pID处理一般是运行专用的pID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

3.5数据处理

现代pLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

3.6通信及联网

pLC通信含pLC间的通信及pLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各pLC厂商都十分重视pLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的pLC都具有通信接口，通信非常方便。

4.pLC的国内外状况

世界上公认的第一台pLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的pLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使pLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的pLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、pID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了pLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的pLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，pLC在我国将有更广阔的应用天地。

5.pLC未来展望

21世纪，pLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用

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