6ES7231-7PF22-0XA0原装代理

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   PLC控制程序的设计过程，是在确定了输入、输出关系后，根据设计人员的直觉和经验直接进行梯形图设计，这种方法称为经验设计法。对于一些简单的控制任务，经验设计法确实是一种简洁有效的方法，而面对复杂的控制要求，用经验设计法就显得非常困难，并存在着以下的问题：
    1、设计方法很难掌握，设计周期长
    用经验法设计系统的梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性。对于各种不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时，用大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能。由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些应该加以考虑的问题。修改某一局部电路时，很可能会“牵一发而动全身”，对系统的其它部分产生意想不到的影响。因此梯形图的修改也很麻烦。往往花了很长的时间还得不到一个满意的结果。
    2、装置交付使用后维修困难
    用经验法设计出的梯形图往往看上去非常复杂。对于其中某些复杂的逻辑关系，即使是设计者的同行，分析起来都很困难，更不用说维修人员了。这给制系统的维修和改进带来了很大的困难。
    事实上，对于PLC所擅长的离散型控制场合，不管控制任务有多复杂，通过细心分析就会发现，所谓的控制过程就是在PLC的指挥下，系统状态发生变化的过程。所以，只要把系统的状态从工艺要求中分离出来，控制问题也就迎刃而解了。系统状态的变化是有规律的，一般是按顺序一步一步地进行的，在此基础上，人们总结形成了一种科学有效的程序设计方法，称为顺序设计法或步进梯形图设计。

1、选择合适的PLC类型
1、可编程控制器选择
    三菱FX1S系列PLC是一种卡片大小的PLC，适合在小型环境中进行控制。它具有卓越的性能、串行通讯功能以及紧凑的尺寸，这使得它们能用在以前常规可编程控制器无法安装的地方。
    三菱FX1N系列PLC是一种普遍选择方案，最多可达128点控制。由于FX1N系列具有对于输入/输出、逻辑控制以及通讯／链接功能的可扩展性，因此它对普遍的顺控解决方案有广泛的适用范围，并且能增加特殊功能模块或扩展板。
    三菱FX2N系列PLC是FX系列中最高级的模块。它拥有无以匹及的速度、高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，FX2N是从16到256路输入／输出的多种应用的选择方案。
    三菱FX2NC系列PLC在保留其原有的强大功能特色的前提下实现了极为可观的规模缩小，I／O型连接口降低了接线成本并节省了时间。
    对于开关量控制的系统，当控制速度要求不高时，一般的小型整体机FX1S就可以满足要求。对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，应选择具有所需功能的可编程控制器主机，如用FX1N或FX2N型整体机。另外还要根据需要选择相应的模块，例如开关量的输入/输出模块、模拟量输入/输出模块、配接相应的传感器及变送器和驱动装置等。
2、I/O点数的确定
    一般的讲，可编程控制器控制系统的规模的大小是用输入、输出的点数来衡量的。我们在设计系统时，应准确统计被控对象的输入信号和输出信号的总点数并考虑今后调整和工艺改进的需要，在实际统计I／O点数基础上，一般应加上10％一20％的备用量。
    对于整体式的基本单元，输入输出点数是固定的，不过三菱的FX系列不同型号输入/输出点数的比例也不同，根据输入/输出点数的比例情况，可以选用输入/输出点都有的扩展单元或模块，也可以选用只有输入（输出）点的扩展单元或模块。
3、用户存储器容量的估算
    根据经验，对于开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I／O信号总数乘以8。对于有模拟量输人输出的系统，每一路模拟量信号大约需100存储器容量。如果使用通信接口，那么每个接口需300存储器容量。一般估算时根据算出存储器的总字数再加上一个备用量。
4、可编程控制器的处理速度应满足实时控制的要求
    可编程控制器是采用顺序扫描的工作方式，其顺序扫描工作方式使它不能可靠地接收持久时间小于1个扫描周期的输入信号。为此，对于快速反映的信号需要选取扫描速度高的机型
    关于可编程控制器的选型问题，当然还应考虑到它的的联网通信功能、价格等因素。系统可靠性也是考虑的重要因素。
2、开关量输入输出模块及扩展的选择
    开关量输入模块的输入电压一般为DC24V和AC220V两种。直流输入可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接，三菱FX系列直流输入模块的公用端已经接在内部电源的0V，因此直流输入不需要外接直流电源，有些类型的可编程控制器输入的公用端要另接电源，对初学者应该注意。交流输入方式的触点接触可靠，适合于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。我们最常用的还是直流输入模块。
    开关量输出模块有继电器输出、晶体管输出及可控硅输出。继电器型输出模块的触点工作电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但是动作速度较慢，寿命(动作次数)有一定的限制。一般控制系统的输出信号变化不是很频繁，我们优先选用继电器型，并且继电器输出型价格最低，也容易购买。晶体管型与双向可控硅型输出模块分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应速度快，寿命长，但是过载能力稍差。选择时应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟时间的要求、负载状态变化是否频繁等，还应注意同一输出模块对电阻性负载、电感性负载和白炽灯的驱动能力的差异。
3、编程器和外围设备的选择
    早期的小型可编程控制系统，通常都选用价格便宜的简易编程器。如果系统较大，可编程控制器多，可以选用一台功能强、编程方便的图形编程器；随着科技的发展，个人计算机的使用越来越普及，编程软件包的出现，在个人计算机上安装的编程软件包配上通信电缆，也可取代原编程器。

1.PLC与继电器控制系统的比较
传统的继电器控制系统是针对一定的生产机械、固定的生产工艺而设计，采用硬接线方式安装而成，只能完成既定的逻辑控制、定时和计数等功能，即只能进行开关量的控制，一旦改变生产工艺过程，继电器控制系统必须重新配线，因而适应性很差，且体积庞大，安装、维修均不方便。由于PLC应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序，就可适应生产工艺改变的要求，因此适应性强。
2.PLC与单片机控制系统比较
单片机控制系统仅适用于较简单的自动化项目。硬件上主要受CPU、内存容量及IO接口的限制；软件上主要受限于与CPU类型有关的编程语言。现代PLC的核心就是单片微处理器。虽然用单片机作控制部件在成本方面具有优势，但是从单片机到工业控制装置之间毕竟有一个硬件开发和软件开发的过程。虽然PLC也有的软件开发过程，但两者所用的语言差别很大，单片机主要使用汇编语言开发软件，所用的语言复杂且易出错，开发周期长。而PLC用专用的指令系统来编程的，简便易学，现场就可以开发调试。比之单片机，PLC的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件，这样节省了用户时间和总的投资。一般说来单片机或单片机系统的应用只是为某个特定的产品服务的，与PLC相比，单片机控制系统的通用性、兼容性和扩展性都相当差。
3.PLC与计算机控制系统的比较
PLC是专为工业控制所设计的。而微型计算机是为科学计算、数据处理等而设计的，尽管两者在技术上都采用了计算机技术，但由于使用对象和环境的不同，PLC较之微机系统具有面向工业控制、抗干扰能力强、适应工程现场的温度、湿度环境。此外，PLC使用面向工业控制的专用语言而使编程及修改方便，并有较完善的监控功能。而微机系统则不具备上述特点，一般对运行环境要求苛刻，使用高级语言编程，要求使用者有相当水平的计算机硬件和软件知识。而人们在应用PLC时，不必进行计算机方面的专门培训，就能进行操作及编程。
4.PLC与传统的集散型控制系统的比较

PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来的。而传统的集散控制系统DCS(Distributedcontrolsystem）是由回路仪表控制系统发展起来的分布式控制系统，它在模拟量处理，回路调节等方面有一定的优势。PLC随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，无论在功能上、速度上、智能化模块以及联网通信上，都有很大的提高，并开始与小型计算机联成网络，构成了以PLC为重要部件的分布式控制系统。随着网络通信功能的不断增强，PLC与PLC及计算机的互联，可以形成大规模的控制系统，现在各类DCS也面临着高端PLC的威胁。由于PLC的技术不断发展，DCS过去所独有的一些复杂控制功能现在PLC基本上全部具备，且PLC具有操作简单的优势，最重要的一点，就是PLC的价格和成本是DCS系统所无法比拟的。

1987年，国际电工委员会IEC(InternationalElectricalCommittee）颁布了可编程序控制器最新的定义：
可编程控制器是一种能够直接应用于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，控制各类的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备都应按照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。
可见，PLC的定义实际是根据PLC的硬件和软件技术进展而发展的。这些发展不仅改进了PLC的设计，也改变了控制系统的设计理念。这些改变，包括硬件和软件的。
1.PLC的硬件进展：
（1）采用新的先进的微处理器和电子技术达到快速的扫描时间；
（2）小型的、的PLC，可以代替四到十个继电器，现在获得更大的发展动力。
（3）高密度的I/O系统，以提供了节省空间的接口；
（4）基于微处理器的智能I/O接口扩展了分布式控制能力，典型的接口如PID，网络，CAN总线，现场总线，ASCll通信，定位，主机通讯模块，和语言模块（如BASIC,PASCAL)等。
（5）包括输入输出模块和端子的结构设计改进，使端子更加集成。
（6）特殊接口允许某些器件可以直接接到控制器上，如热电偶、热电阻、应力测量、快速响应脉冲等；
（7）外部设备改进了操作员界面技术，系统文档功能成为了PLC的标准功能。
2.与硬件的发展相似，PLC的软件也取得了巨大的进展，大大强化了PLC的功能：
（1）PLC引入了面向对象的编程工具，并且根据国际电工委员会的IEC61131-3的标准形成了多种语言；
（2）小型PLC也提供了强大的编程指令，并且因此延伸了应用领域；
（3）高级语言，如BASIC,C在某些控制器模块中已经可以实现，在与外部通讯和处理数据时提供了更大的编程灵活性；
（4）梯形图逻辑中可以实现高级的功能块指令，可以使用户用简单的编程方法实现复杂的软件功能；
（5）诊断和错误检测功能从简单的系统控制器的故障诊断扩大到对所控制的机器和设备的过程和设备诊断；
（6）浮点算术可以进行控制应用中计量、平衡和统计等所牵涉的复杂计算；
（7）数据处理指令得到简化和改进，可以进行涉及大量数据存储、跟踪和存取的复杂控制和数据采集和处理功能。

早期的工业生产中广泛使用的电气自动控制系统是继电器-接触器控制系统。它具有结构简单、价格低廉、容易操作和对维护技术要求不高的优点，特别适用于工作模式固定、控制要求比较简单的场合。随着工业生产的迅速发展，继电控制系统的缺点变得日益突出。由于其线路复杂，系统的可靠性难以提高且检查和修复相当困难。
1968年，美国通用汽车公司（GM）为适应汽车工业激烈的竞争，满足汽车型号不断更新的要求，向制造商公开招标，寻求一种取代传统继电器-接触器控制系统的新的控制装置，通用汽车公司对新型控制器提出的十大条件是：
1.编程简单，可在现场修改程序；
2.维护方便，采用插件式结构；
3.可靠性高于继电接触控制系统；
4.体积小于继电接触控制系统；
5.成本可与继电器控制柜竞争；
6.可将数据直接输入计算机；
7.输入是交流115V(美国标准系列电压值)；
8.输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、交流接触器、小功率电机等；
9.通用性强，能扩展；
10.能存贮程序，存储器容量至少能扩展到4KB。
根据上述要求，美国数字设备公司(DEC)在1969年首先研制出第一台可编程控制器PDP-14，在汽车装配线上使用，取得了成功。接着，美国MODICON公司也开发出了可编程控制器084。1971年日本从美国引进了这项新技术，很快研制出日本第一台可编程控制器DSC-18。1973年西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。
早期的可编程控制器是为了取代继电器控制线路，其功能基本上限于开关量逻揖控制，仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，一般称为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,简称PLC)。这种PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，在硬件设计上特别注重适用于工业现场恶劣环境的应用，但编程需要由受过专门训练的人员来完成，这是第一代可编程控制器。
现代的PLC不仅能实现开关量的顺序逻辑的控制，而且具有数字运算、数据处理、运动控制以及模拟量控制，还具有远程I/O、网络通信和图像显示等功能，已成为实现生产自动化、管理自动化的重要支柱。
著名的PLC制造厂商有：美国Rockwell自动化公司所属的A-B（Allen&Bradly）公司、GE-Fanuc公司，德国的西门子（SIEMENS）公司和法国的施耐德(SCHNEIDER)自动化公司，日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司等。1、PLC控制系统的输入信号和输出负载。
继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构用PLC的输出继电器来控制，它们的线圈接在PLC的输出端。按钮、控制开关、限位开关、接近开关等用来给PLC提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在PLC的输入端。
2、继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的辅助继电器和定时器来完成，它们与PLC的输入继电器和输出继电器无关。
3、设置中间单元
在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置用该电路控制的辅助继电器，辅助继电器类似于继电器电路中的中间继电器。
4、时间继电器瞬动触点的处理。
除了延时动作的触点外，时间继电器还有在线圈得电或失电时马上动作的瞬动触点。对于有瞬动触点的时间继电器，可以在梯形图中对应的定时器的线圈两端并联辅助继电器，后者的触点相当于时间继电器的瞬动触点。
5、断电延时的时间继电器的处理。
FX系列PLC没有相同功能的定时器，但是可以用线圈通电后延时的定时器来实现断电延时功能。
6、外部联锁电路的设立。
为了防止控制正反转的两个接触器同时动作，造成三相电源短路，除了在梯形图中设置与它们对应的输出继电器的线圈串联的常闭触点组成的软互锁电路外，还应在PLC外部设置硬互锁电路。
7、热继电器过载信号的处理
如果热继电器属于自动复位型，则过载信号必须通过输入电路提供给PLC，用梯形图实现过载保护。如果属于手动复位型热继电器，则其常闭触点可以接在PLC的输出电路中与控制电动机的交流接触器的线圈串联。
8、外部负载的额定电压
PLC的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块，一般只能驱动额定电压AC 220V的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V时，应将线圈换成220V的，或在PLC外部设置中间继电器。

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