西门子模块6ES212-1BB23-0XB8正品销售

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在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器（PLC）来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一，本文叙述PLC控制系统设计时应该注意的问题。

硬件选购目前市场上的PLC产品众多，除国产品牌外，国外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德国的SIEMENS，韩国的LG等。近几年，PLC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用PLC的重要原因。那么，如何选购PLC产品呢?

1、系统规模首先应确定系统用PLC单机控制，还是用PLC形成网络，由此计算PLC输入、输出点。数，并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量（10%）。

2、确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

3、存储容量与速度尽管国外各厂家的PLC产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的PLC价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用PLC产品。

4、编程器的选购PLC编程可采用三种方式：

是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。

是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。

是用IBM个人计算机加PLC软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的PLC开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。

因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购PLC产品。

5、尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。

一、输入回路的设计

1、电源回路 PLC供电电源一般为 AC85—240V（也有DC24V），适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）。

2、PLC上DC24V电源的使用各公司 PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施（因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行）。

3、外部DC24V电源 若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的“—”端不要与 PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。

4、输入的灵敏度各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列PLC的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4．5mA，关断电流小于1．5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻（不能完全启动），或者有并联电阻或有漏电流时（不能完全切断），就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PLC的最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的 PLC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出 PLC的输入端。

二、输出回路的设计

1、各种输出方式之间的比较

（1）继电器输出：

优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms。

（2）晶闸管输出：

带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应动作，响应时间为1ms。

（3）晶体管输出：

最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带 DC 5—30V的负载，最大输出负载电流为0．5A/点，但每4点不得大于0.8A。

当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PLC输出驱动达林顿三极管（5—10A），再驱动负载，可大大减小。

2、抗干扰与外部互锁当 PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。当两个物理量的输出在PLC内部已进行软件互锁后，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。

3、“GOM“点的选择不同的 PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的 PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PLC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因 PLC内部一般没有熔丝。

4、PLC外部驱动电路对于 PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管（LED）指示。印制板应做成插拔式，易于维修。

PLC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

三、扩展模块的选用

对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请关的技术手册。

各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 PLC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

四、PLC的网络设计

当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。

最后，还要向 PLC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。

五、软件编制

在编制软件前，应首先熟悉所选用的 PLC产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。

可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动控制技术为一体的工业控制产品，是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的。通常把PLC认为是由等效的继电器、定时器、计数器等元件组成的装置。

    2. 可编程序控制器简介
    *　PLC组成：中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出单元（I/O单元）、电源、编程器等；
    *　PLC分类：按照结构形成分为整体式和模块式；按照输入/输出（I/O）点数分为小、中和大型；
    *　PLC特点：可靠性高，通用性强，编程简单（常用编程语言有梯形图、语句表、逻辑符号图、顺序功能图和高级语言等），体积小，安装维护简便等；
    *　PLC工作方式：PLC是采用循环扫描的工作方式，即每一次状态变化需一个扫描周期。PLC循环扫描时间一般为几毫秒至几十毫秒。整个过程分为内部处理、通信、输入处理、执行程序、输出处理几部分；
    *　PLC发展趋势：向高速度、大容量、多种类发展；丰富编程语言，开发用户友好界面；开发智能模块；加强联网通讯能力；予留现场总线接口（现已有产品应用，如：SIEMENS　SIMATIC　S7-400）；拥有智能诊断等功能；保护功能加强，有效保护用户信息，防止非法复制、修改；对现场环境的适应能力更强。

    3. 可编程序控制器选型
    在PLC实际应用中，是以其为控制核心组成电气控制系，实现对生产、工业过程的控制。
    方案设计步骤
*　首先要全面了解被控制对象的机构、运行过程等，并明确动作逻辑关系；
    *　根据系统功能要求（包括输入、输出信号数量的多少、性质、参数；有无特殊功能要求；是否联网运行等）选择PLC型号及各种附加配置，并有规则、有目的的分配输入、输出点；
    *　根据控制及流程要求，对应输入、输出开发相应应用程序；同时连接PLC与外部设备连线；
    *　将编制完成的程序写入PLC中，模拟工况运行，进行调试及修改；在模拟调试成功后，接入现场实际控制系统中进行再次调试，直至完全通过为止。

    4. 应用体会

    4.1选型
    在PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。
    *　PLC输入/输出点确定：I/O点数选择时要留出适当余量；
    *　PLC存储容量：系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量应选择大一些；
    *　存储维持时间：一般存储约保持1~3年（与使用次数有关）。若要长期或掉电保持应选用EEPROM存储（不需备用电源），也可选外用存储卡盒；
    *　PLC的扩展：可通过增加扩展模块、扩展单元与主单元连接的方式。扩展模块有输入单元、输出单元、输入/输出一体单元。扩展部分超出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给以支持；
    *　PLC的联网：PLC的联网方式分为PLC与计算机联网和PLC之间相互联网两种。与计算机联网可通过RS232C接口直接连接、RS422+RS232C/422转换适配器连接、调制解调通讯连接等方式；一台计算机与多台PLC联网，可通过采用通讯处理器、网络适配器等方式进行连接，连接介质为双绞线或光缆；PLC之间互联时可通过专用通讯电缆直接连接、通讯板卡或模块+数据线连接等方式。

    4.2充分合理利用软、硬件资源
    *　不参与控制循环或在循环前已经投入的指令可不接入PLC；
    *　多重指令控制一个任务时，可先在PLC外部将它们并联后再接入一个输入点；
    *　尽量利用PLC内部功能软元件，充分调用中间状态，使程序具有完整连贯性，易于开发。同时也减少硬件投入，降低了成本；
    *　条件允许的情况下最好独立每一路输出，便于控制和检查，也保护其它输出回路；当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控；
    *　输出若为正/反向控制的负载，不仅要从PLC内部程序上联锁，并且要在PLC外部采取措施，防止负载在两方向动作；
  *　PLC紧急停止应使用外部开关切断，以确保安全。

    4.3使用注意事项
    *　不要将交流电源线接到输入端子上，以免烧坏PLC；

PLC控制电动机群自起动是目前较为理想的自起动技术。它比继电器控制可靠简单，比计算机控制经济实用，所以得到越来越广泛的应用。 对电动机自起动控制的基本要求是可靠性和快速性，具体有以下几点：
1、严格按排定的顺序控制各批次电动机的自起动，以满足工艺连续的要求。
 
2、各批次电动机总功率不大于确定的最大起动功率，防止起动电流过大使继电保护动作，或电压偏低使电动机起动困难。
 
3、根据故障前的运行信息和整定的电压、电流控制电动机的自起动。若某批内没有运行电动机，只要电压、电流满足要求，就直接起动下一批，以实现快速自起动。
 
4、首批自起动有一定延时，以躲开电动机剩余电压的影响，防止对电动机的合闸冲击。
 
5、PLC程序内设置一定动作延时，给剩余电压一个衰减时间，并且只能动作一次，防止电动机在短时内再次自起动

（一）数字量输入和输出映象区
1．输入映象寄存器（数字量输入映象区）（I）
数字量输入映象区是S7-200CPU为输入端信号状态开辟的一个存储区。输入映像寄存器的标识符为I，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。
输入映像寄存器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从I0.0~I15.7，共有128点
（2）按“字节”方式：从IB0~IB15，共有16个字节
（3）按“字”方式：从IW0~IW14，共有8个字
（4）按“双字”方式：从ID0~ID12，共有4个双字
2．输出映像寄存器（Q）
数字量输出映象区是S7-200CPU为输出端信号状态开辟的一个存储区。输出映像寄存器的标识符为Q（从Q0.0~Q15.7，共有128点），在每个扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从Q0.0~I15.7，共有128点
（2）按“字节”方式：从0~15，共有16个字节
（3）按“字”方式：从QW0~QW14，共有8个字
（4）按“双字”方式：从QD0~QD12，共有4个双字
说明：实际没有使用的输入端和输出端的映象区的存储单元可以作中间继电器用。
（二）模拟量输入映象区和输出映象区
1．模拟量输入映象区（AI区）
模拟量输入映象区是S7-200CPU为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200将测得的模拟量（如温度、压力）转换成1个字长（2个字节）的数字量，模拟量输入映像寄存器用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。
从AIW0~AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。
说明：模拟量输入值为只读数据。
2．模拟量输出映象区（AQ区）
模拟量输出映象区是S7-200CPU为模拟量输出端信号开辟的一个存储区。S7-200将1个字长（2个字节，16位）的数字量按比例转换为电流或电压。模拟量输出映像寄存器用标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。
从AQW0~AQW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输出。
（三）变量存储器（V）（相当于内辅继电器）
PLC执行程序过程中，会存在一些控制过程的中间结果，这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这个实际的要求设计的。变量存储器是S7-200CPU为保存中间变量数据而建立的一个存储区，用V表示。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从V0.0~I5119.7，共有40960点。CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7位。
（2）按“字节”方式：从VB0~VB5119，共有5120个字节
（3）按“字”方式：从VW0~VW5118，共有2560个字
（4）按“双字”方式：从VD0~VD5116，共有1280个双字
（四）位存储器（M）区
PLC执行程序过程中，可能会用到一些标志位，这些标志位也需要用存储器来寄存。位存储器就是根据这个要求设计的。位存储器是S7-200CPU为保存标志位数据而建立的一个存储区，用M表示。该区虽然叫位存储器，但是其中的数据不仅可以是位、还可以是字节、字或双字。
（1）按“位”方式：从M0.0~M31.7，共有256点。
（2）按“字节”方式：从MB0~MB31，共有32个字节
（3）按“字”方式：从MW0~MW30，共有16个字
（4）按“双字”方式：从MD0~MD28，共有8个双字
（五）顺序控制继电器区（S）
PLC执行程序过程中，可能会用到顺序控制。顺序控制继电器就是根据顺序控制的特点和要求设计的。顺序控制继电器区是S7-200CPU为顺序控制继电器的数据而建立的一个存储区，用S表示。在顺序控制过程中，用于组织步进过程的控制。
可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从S0.0~S31.7，共有256点。
（2）按“字节”方式：从SB0~SB31，共有32个字节
（3）按“字”方式：从SW0~SW30，共有16个字
（4）按“双字”方式：从SD0~SD28，共有8个双字
（六）局部存储器区（L）（相当于内辅继电器）
S7-200PLC有64个字节的局部存储器，其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。
局部存储器和变量存储器很相似，主要区别是变量存储器是全局有效的，而局部存储器是局部有效的。全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（例如，主程序、子程序或中断程序）。局部是指导存储器区和特定的程序相关联。
几种程序之间不能互访。
局部存储器区是S7-200CPU为局部变量数据建立的一个存储区，用L表示。该区域的数据可以用位、字节、字、双字四种方式来存取。
（1）按“位”方式：从L0.0~L63.7，共有512点。
（2）按“字节”方式：从LB0~LB63，共有64个字节
（3）按“字”方式：从LW0~LW62，共有32个字
（4）按“双字”方式：从LD0~LD60，共有16个双字
（七）定时器存储器区（T）
PLC在工作中少不了需要计时，定时器就是实现PLC具有计时功能的计时设备。定时器的编号：
T0、T1、……、T255
S7-200有256个定时器。
（八）计数器存储器区（C）
PLC在工作中有时不仅需要计时，还可能需要计数功能。计数器就是PLC具有计数功能的计数设备。
计数器的编号：
C0、C1、……、C255
（九）高速计数器区（HSC）
高速计数器用来累计比CPU扫描速率更快的事件。S7-200各个高速计数器不仅计数频达30kHz。
S7-200各个高速计数器有32位带符号整数计数器的当前值。若要存取高速计数器的值，则必须给出高速计数器的，即高速计数器的编号。
高速计数器的编号为：HSC0、HSC1、……、HSC5。
S7-200有6个高速计数器。其中CPU221和CPU222仅有4个高速计数器（HSC0、HSC3、HSC4、HSC5）
（十）累加器区（AC）
累加器是可以像存储器那样进行读/写的设备。例如，可以用累加器向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存储计算的中间数据。
S7-200CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。
可以按字节、字或双字来存取累加器数据中的数据。但是，以字节形式读/写累加器中的数据时，只能读/写累加器32位数据中的最低8位数据。如果是以字的形式读/写累加器中的数据，只能读/写累加器32位数据中的低16位数据。只有采取双字的形式读/写累加器中的数据时，才能一次读写全部32位数据。
因为PLC的运算功能是离不开累加器的。因此不有像占用其他存储器那样占用累加器。
（十一）特殊存储器区（SM）
特殊存储器是S7-200PLC为CPU和用户程序之间传递信息的媒介。它们可以反映CPU在运行中的各种状态信息，用户可以根据这些信息来判断机器工作状态，从而确定用户程序该做什么，不该做什么。这些特殊信息也需要用存储器来寄存。特殊存储器就是根据这个要求设计的。
1．特殊存储器区
它是S7-200PLC为保存自身工作状态数据而建立的一个存储区，用SM表示。特殊存储器区的数据有些是可读可写的，有一些是只读的。特殊存储器区的数据可以是位，也可是字节、字或双字。
（1）按“位”方式：从SM0.0~SM179.7，共有1440点。
（2）按“字节”方式：从SM0~SM179，共有180个字节
（3）按“字”方式：从SMW0~SMW178，共有90个字
（4）按“双字”方式：从SMD0~SMD176，共有45个双字
说明：特殊存储器区的头30个字节为只读区。
2．常用的特殊继电器及其功能
特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息，例如SM0.0一直为“1”状态，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为“1”状态。SM0.4和SM0.5分别提供周期为1min和1s的时钟脉冲。SM1.0、 SM1.1和 SM1.2分别是零标志、溢出标志和负数标志。

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