西門子6ES7222-1HH32-OXBO

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一節(jié) PLC概念1、PLC的基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC 2、PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實質(zhì)是一種于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本
上與微型計算機相同，如圖所示：a. 處理單元(CPU)處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。
為了進一步PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余，或采用三CPU的表決式。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個仍能正常運行。b、存儲器存放的存儲器稱為程序存儲器。存放應(yīng)用的存儲器稱為用戶程序存儲器。C、電源 PLC的電源在整個中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源是無常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。3、PLC的工作原理一. 掃描技術(shù)當PLC投入運行后，其工作一
般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。(一) 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖，則該脈沖的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(二) 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總
是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作
用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(三) 輸出刷新階段當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。比較下二個程序的異同：程序1：程序2：這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果*一樣，但在PLC中執(zhí)行的卻不一樣?！?程序1只用一次掃描周期，就可完成對%M4的刷新；※ 程序2要用四次掃描周期，才能完成對%M4的刷新。這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)
行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。二. PLC的I/O響應(yīng)時間為了增強PLC的抗能力，其可*性，PLC的每個開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行(掃描技術(shù))。以上兩個主要原因，使得PLC得I/
O響應(yīng)比一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制滿的多，其響應(yīng)時間至少等于一個掃描周期，一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂I/O響應(yīng)時間指從PLC的某一輸入變化開始到有關(guān)輸出端的改變所需的時間。其短的I/O響應(yīng)時間與長的I/O響應(yīng)時間如圖所示： 第(n-1)個掃描周期短I/O響應(yīng)時間：長I/O響應(yīng)時間SIEMENS PLC在的產(chǎn)品，根據(jù)規(guī)模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三種，下面就簡單介紹一下該三種產(chǎn)品的一些特性。S7-200針對低性能要求的摸塊化小控制，它多可有7個模塊的擴展能力，在模塊中集成背板總線，
它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有RS-485通訊接口和Profibus兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源、CPU和I/O的一體化單元設(shè)備。其中的擴展模塊（EM）有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊（DI）——24VDC 和 120/230VAC；數(shù)字量輸出（DO）——24VDC 和 繼電器；模擬量輸入模塊（AI）——電壓、電流、電阻和熱電偶；模擬量輸出模塊——電壓和電流。  還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器（CP）——該塊的功能是可以把S7-200作為主站連接到AS-接口（傳感器和執(zhí)行器接口），通過AS-接口的從站可以控制多達248個設(shè)備，這樣就可以顯著的擴展S7-200的輸入和輸出點數(shù)。
西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。西門子（SIMATIC）PLC的6代西門子（SIMATIC）PLC的6代1、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。2、1979年，S3被SIMATIC S5所取代，該廣泛地使用了微處理器。3、20世紀80年代初，S5進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。4、1994年4月，S7系列
誕生，它具有更化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、400。5、1996年，在控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（控制7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)融為一體。6、西門子公司提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域。由初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)
，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化的控制核心，而TDC沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核，是對S7系列產(chǎn)品的進一步升級，它是西門子自動化，功能強的可編程控制器。產(chǎn)品分類編輯可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分西門子PLCS7-200系列西門子PLCS7-200系列類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點去分類?？刂埔?guī)?？梢苑譃榇笮蜋C
、中型機和小型機。西門子PLCS7-300系列西門子PLCS7-300系列小型機: 小型機的控制點一般在256點之內(nèi),適合于單機控制或小型的控制。西門子小型機有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量248點；模擬量35路 。中型機:中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設(shè)備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控，它適合中型或大型控制的控制。西門子中型機有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量1024點；模擬量128路 ；網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。大型機
：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運西門子PLCS7-400系列西門子PLCS7-400系列算還能進行復(fù)雜的矩陣運算。它不僅可用于對設(shè)備進行直接控制，還可以對多個下一級的可編程序控制器進行監(jiān)控。西門子大型機有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；存貯器512k ；I/O點12672；控制性能可以分為機、中檔機和低檔機。低檔機這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。中
檔機這類可編程序控制器，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。機這類可編程序控制器，具有*的控制功能和*的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復(fù)雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。
比如，德國SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。結(jié)構(gòu)整體式整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲器、I/O都集成plc結(jié)構(gòu)plc結(jié)構(gòu)在一個單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個基本單元就是一整的PLC?？刂泣c數(shù)不符合需要時，可再接擴展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。組合式組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC的各個組成部分按功能分成plc組合plc組合若干個模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器
，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點是CPU、輸入、輸出均為的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點選型、安裝調(diào)試、擴展、方便。疊裝式疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點于一身。它也是由各個單元的組合構(gòu)成。其特點是CPU自成的基本單元（由CPU和一定的I/O點組成），其它I/O模塊為擴展單元。在安裝時不用基板，僅用電纜進行單元間的聯(lián)接，各個單元可以一個個地疊裝。使達到配置靈活、體積小巧。
詳細介紹編輯1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的*功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC，能中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨西門子PLC之S7家族西門子PLC之S7家族的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，
具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶用戶接口的工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作內(nèi)，人機對話的編程要求大大。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷連續(xù)監(jiān)控的功能是否正常、記錄錯誤和特殊事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作選擇開
關(guān)，操作選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以，當鑰匙時，就不能改變操作，這樣就可防止或改寫用戶程序。具備*的通信功能，S7-300 PLC可通過編程Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線；串行通信處理器用來連接點到點的通信；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制。3． SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、性能范
圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的。當控制規(guī)模擴大或升級時，只要適當?shù)匾恍┠０?，便能使升級和充分需要?工作原理編輯當PLC投入運行后，其工作一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣在輸入采樣階段，PLC以掃描依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入
I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖，則該脈沖的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。用戶程序執(zhí)行在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出
線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。輸出刷新當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電
路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。編輯設(shè)備定期、（1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發(fā)現(xiàn)松動的地方及時重新堅固連接；（2） 對柜中給主機供電的電源每月重新測量工作電壓；設(shè)備定期清掃（1） 每六個月或季度對PLC進行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機架、CP
U主板及輸入/輸出板依次拆下，進行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復(fù)后送電并啟動PLC主機。認真清掃PLC箱內(nèi)衛(wèi)生；（2） 每三個月更換電源機架下方過濾網(wǎng)；檢修前（1） 檢修前好工具；（2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護裝置及認真作防靜電工作；（3） 檢修前與調(diào)度和操作工聯(lián)系好，需掛檢修牌處掛好檢修牌；設(shè)備拆裝順序及（1） 停機檢修，必須兩個人以上監(jiān)護操作；（2） 把CPU前面板上的選擇開關(guān)從“運行”轉(zhuǎn)到“停”位置；（3） 關(guān)閉PLC供電的總電源，然后關(guān)閉其它給模坂供電的電
源；（4） 把與電源架相連的電源線記清線號及連接位置后拆下，然后拆下電源機架與機柜相連的螺絲，電源機架就可拆下；（5） CPU主板及I/0板可在模板下方的螺絲后拆下；（6） 安裝時以相反順序進行；檢修工藝及技術(shù)要求（1） 測量電壓時，要用數(shù)字電壓表或精度為1%的表測量（2）電源機架，CPU主板都只能在主電源切斷時取下；（3） 在RAM模塊從CPU取下或CPU之前，要斷開PC的電源，這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂；（4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮時取下模塊RAM內(nèi)容將丟失；（5
） 輸入/輸出板取下前也應(yīng)先關(guān)掉總電源，但如果生產(chǎn)需要時I/0板也可在可編程控制器運行時取下，但CPU板上的QVZ（超時）燈亮；（6） 撥插模板時，要格外小心，輕拿輕放，并運離產(chǎn)生靜電的物品；（7） 更換元件不得帶電操作；（8） 檢修后模板安裝一定要安插到位當PLC的用戶程序要保留在RAM中時，就會用到電池，電池通常是3V或3.6V的不可充電的鋰電池，電池的使用壽命通常是五年左右，電池用久了，電壓就會下降，當其下降到不足以保證RAM中數(shù)據(jù)時，RAM中的程序就會丟失。如果用戶沒有備份程序，就會相當麻煩。[1] 一般PLC內(nèi)部設(shè)有電池電壓
檢測電路，當電壓下降到一定程度時，PLC就會，提醒更換電池。PLC的使用說明書都有提供更換電池的。一般來 說，PLC在斷電后，因為PLC上RAM電源端接有充電電容，即使把電池去掉，電容上充電電量也足夠RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)保持一段時間，所以如果取掉電池后在短 時間內(nèi)（通常5分鐘）再將新電池換上去，數(shù)據(jù)是不會丟失的。但用戶實際使用PLC的情況不盡相同，例如電容的容量下降，RAM電源回路有 灰塵、油泥等形成放電回路等，這會加快PLC斷電后電容的放電速度，從而使時間不好把握。如果在帶電的情況下更換電池就可保程序*。因為電源始終會 有電壓加在RAM芯片的電源腳。當然更換時亦要小心應(yīng)對
，注意電池的極性以及避免短路情況發(fā)生。是把PLC通電15分鐘（給內(nèi)部電容充電），斷電，在5分鐘內(nèi)換好新的電池，再上電試一下。西門子PLC有帶卡的，有不帶電池的；也有帶卡的，帶電池的。程序存在MMC卡中，如果沒有存儲卡，需要電池保存程序的，更換電池時候務(wù)必注意，帶電的情況下，將舊電池取出來，然后將新電池換上即可。優(yōu)點編輯可靠PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它的連線大大。與此同時，的簡單，時間短。Plc采用了一系列可靠性設(shè)計的進行設(shè)計。例如：冗余的設(shè)計。斷電保護，故障診斷和信息保護及恢復(fù)。PL
C是為工業(yè)生產(chǎn)控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言。編程出錯率大大。易操作PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單，操作方便，容易等特點，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進行搜索或程序?qū)ふ?，然后進行更改。PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易和理解。PLC具有的自診斷功能對人員技能的要求。當發(fā)生故障時，通過硬件和的自診斷，人員可以很
快找到故障的部位。靈活PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程的多樣性使編程簡單、應(yīng)用面拓展。操作十分靈活方便，和控制變量十分容易。[2] 西門子PLC S7-300系列PLC安裝及注意事項西門子S7-300安裝注意事項一) 輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備(光電傳感器等);西門子S7-300安裝注意事項二) 一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)(即空地址接線端子)，不要將線接上;西門子S7-300安裝注意事項三) PLC存在I/O響應(yīng)問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。西門子S
7-300安裝注意事項四) 輸出有繼電器型，晶體管型(高速輸出時宜選用)，輸出可直接帶輕負載(LED指示燈等);西門子S7-300安裝注意事項五) 輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間;西門子S7-300安裝注意事項六) PLC輸出電路中沒有保護，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞PLC;西門子S7-300安裝注意事項七) 不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC;西門子S7-300安裝注意事項八) 接地端子應(yīng)接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2;西門子S7-300安裝注意事項九) 輸入、輸出
線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)，產(chǎn)生誤;傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地;為保證 可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi);擴展電纜易受噪聲電，應(yīng)遠離動力線、高壓設(shè)備等。 一、問題提出可編程控制器技術(shù)主要是應(yīng)用于自動化控制工程中，如何綜合地運用前面學過知識點，根據(jù)實際工程要求合理組合成控制， 在此介紹組成可編程控制器控制的一般。二、可編程控制器控制設(shè)計的基本步驟1 ．設(shè)計的主要內(nèi)容（ 1 ）擬定控制設(shè)計的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書
的形式來確定，它是整個設(shè)計的依據(jù)；（ 2 ）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)；（ 3 ）選定 PLC 的型號；（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；（ 5 ）根據(jù)設(shè)計的要求編寫規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言（常用梯形圖）進行程序設(shè)計；（ 6 ）了解并遵循用戶認知心理學，人機界面的設(shè)計，增強人與機器之間的友善關(guān)系；（ 7 ）設(shè)計操作臺、電氣柜及非電器元部件；（ 8 ）編寫設(shè)計說明書和使用說明書；根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當。2 ． 設(shè)計的基本步驟
可編程控制器應(yīng)用設(shè)計與調(diào)試的主要步驟，1 可編程控制器應(yīng)用設(shè)計與調(diào)試的主要步驟（ 1 ）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求a ．被控對象就是受控的機械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)。b ．控制要求主要指控制的基本、應(yīng)完成的、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護和聯(lián)鎖等。對較復(fù)雜的控制，還可將控制任務(wù)分成幾個部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備根據(jù)被控對象對 PLC 控制的功能要求，確定所需的用戶輸入、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、器、指示燈、電磁閥等。（ 3 ）選擇的 PLC 類型根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入和輸出的點數(shù)，選擇的 PLC 類型，包括機型的選擇、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 點分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行 PLC 程序設(shè)計，同時可進行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。（ 5 ）設(shè)計應(yīng)用梯形圖程序根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用設(shè)計的核心工作，也是比較困難的
一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐。（ 6 ）將程序輸入 PLC當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。當使用可編程序控制器的輔助編程在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。（ 7 ）進行程序輸入 PLC 后，應(yīng)行工作。因為在程序設(shè)計中，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，必需進行，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)用整體調(diào)試
在 PLC 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行整個的聯(lián)機調(diào)試，如果控制是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可行分段調(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。（ 9 ）編制技術(shù)文件技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖。三、 PLC 硬件設(shè)計1 ． PLC 型號的選擇在作出控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。在控制邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、
時間繼電器、計數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較、需要進行數(shù)據(jù)處理和信息（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、要求有較高的可靠性和性、實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。目前，眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的。一般選擇機型要以功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇盲目選擇點數(shù)多的機型會造成一定浪費。要先弄
控制的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數(shù)。另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％； PLC 每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨溫度的升高而有所等。在選型時要考慮這些問題。PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點的價格
較高。如果輸出之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出的 PLC 。（ 2 ）對存儲容量的選擇對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進行控制的中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算；計數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對的設(shè)計
者，選擇容量時留有裕量要大些。（ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路、輸出電路和掃描工作引起的時間（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的、特別是閉環(huán)就要考慮這個問題。（ 4 ）根據(jù)輸出負載的特點選型不同的負載對 PLC 的輸出有相應(yīng)的要求。例如，通斷的感性負載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔
離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以不的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。（ 5 ）對在線和離線編程的選擇離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進行控制。編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ，主機的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進行
控制。計算機輔助編程既能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機，并配置編程。采用編程應(yīng)根據(jù)需要決定。（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型若 PLC 控制的需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、計算機及 CRT 等的接口。大、中型機都有通信功能，目前大部分小型機也具有通信功能。（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。
2 ．分配輸入 / 輸出點一般輸入點和輸入、輸出點和輸出控制是一一對應(yīng)的。分配好后，按配置的通道與接點號，分配給每一個輸入和輸出，即進行編號。在個別情況下，也有兩個用一個輸入點的，那樣就應(yīng)在接入輸入點前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點。（ 1 ）確定 I/O 通道范圍不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC 型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可“張冠李戴”。必須參閱有關(guān)操作手冊。（ 2 ）部輔助繼電器內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而
是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當于電控柜中的中間繼電器。未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計說明書中應(yīng)詳細列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊。（ 3 ）分配定時器 / 計數(shù)器PLC 的定時器 / 計數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊。7.3 PLC 設(shè)計及步驟7.3.1 PLC 設(shè)計的在了解了
 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制 PLC 控制程序的很多，這里主要介紹幾種典型的編程。1. 圖解法編程圖解法是靠畫圖進行 PLC 程序設(shè)計。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進順控法。(1) 梯形圖法：梯形圖法是用梯形圖語言去編制 PLC 程序。這是一種模仿繼電器控制的編程。其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。這種很容易地就可以把原繼電器控制電路移植成 PLC 的梯形圖語言。這對于熟悉繼電器控制的人來說，是方便的一種編程。(2) 邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示 PLC 程序的執(zhí)行
，反應(yīng)輸入與輸出的關(guān)系。邏輯流程圖法是把的工藝流程，用邏輯框圖表示出來形成的邏輯流程圖。這種編制的 PLC 控制程序邏輯思路清晰、輸入與輸出的因果關(guān)系及聯(lián)鎖條件明確。邏輯流程圖會使整個程序脈絡(luò)清楚，便于分析控制程序，便于查找故障點，便于調(diào)試程序和程序。有時對一個復(fù)雜的程序，直接用語句表和用梯形圖編程可能覺得難以下手，則可以先畫出邏輯流程圖，再為邏輯流程圖的各個部分用語句表和梯形圖編制 PLC 應(yīng)用程序。(3) 時序流程圖法：時序流程圖法使首先畫出控制的時序圖（即到某一個時間應(yīng)該進行哪項控制的控制時序圖），再根據(jù)時序關(guān)系畫出對應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖，后把程序框圖
寫成 PLC 程序。時序流程圖法很適合于以時間為基準的控制的編程。(4) 步進順控法：步進順控法是在順控指令的配合下設(shè)計復(fù)雜的控制程序。一般比較復(fù)雜的程序，都可以分成若干個功能比較簡單的程序段，一個程序段可以看成整個控制中的一步。從整個角度去看，一個復(fù)雜的控制是由這樣若干個步組成的?？刂频娜蝿?wù)實際上可以認為在不同時刻或者在不同中去完成對各個步的控制。為此，不少 PLC 生產(chǎn)廠家在自己的 PLC 中了步進順控指令。在畫完各個步進的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進順控指令方便地編寫控制程序。2. 法編程法是運用自己的或別人的進行設(shè)計。
多數(shù)是設(shè)計前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗程序”。結(jié)合自己工程的情況，對這些“試驗程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。這里所說的，有的是來自自己的總結(jié)，有的可能是別人的設(shè)計，就需要日積月累，善于總結(jié)。3. 計算機輔助設(shè)計編程計算機輔助設(shè)計是通過 PLC 編程在計算機上進行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線和在線調(diào)試等等。使用編程可以十分方便地在計算機上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程可以十分方便地在計算機上進行程序的存取、加密以及形成 EXE 運行文件。7.3.2 PLC 設(shè)計的步驟在了解了程序
結(jié)構(gòu)和編程的基礎(chǔ)上，就要實際地編寫 PLC 程序了。編寫 PLC 程序和編寫其他計算機程序一樣，都需要經(jīng)歷如下。1. 對任務(wù)分塊分塊的目的就是把一個復(fù)雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務(wù)。這樣就把一個復(fù)雜的大問題化為多個簡單的小問題。這樣可便于編制程序。2. 編制控制的邏輯關(guān)系圖從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國導(dǎo)出哪些。這個邏輯關(guān)系可以是以各個控制活動順序為基準，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準。邏輯關(guān)系圖反映了控制中控制作用與被控對象的活動，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。3. 繪制各種電路圖
繪制各種電路的目的，是把的輸入輸出所設(shè)計的地址和名稱聯(lián)系起來。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制 PLC 的輸入電路時，不僅要考慮到的連接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到 PLC 的輸入端，把高壓引入 PLC 輸入端，會對 PLC 造成比較大的傷害。在繪制 PLC 的輸出電路時，不僅要考慮到輸出的連接點是否與命名一致，還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設(shè)計的原則努力其性和可靠性。雖然用 PL
C 進行控制方便、靈活。但是在電路的設(shè)計上仍然需要謹慎、。因此，在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關(guān)，都要一絲不茍。4. 編制 PLC 程序并進行模擬調(diào)試在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。當然可以用上述編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修改，不要整個程序完成后一起算總帳。5. 制作控制臺與控制柜在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進行。在
制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關(guān)、按鈕、繼電器等器件的，規(guī)格必須要求。設(shè)備的安裝必須注意、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。6. 現(xiàn)場調(diào)試現(xiàn)場調(diào)試是整個控制完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計很難說不經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試就能使用的。只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能要求之處；只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處；只有進行現(xiàn)場調(diào)試才能后實地和后控制電路和控制程序，以適應(yīng)控制的要求。7. 編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運行經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個的硬件和