6GK7243-1EX01-0XE0使用说明

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自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

作为离散控的制的可以选择产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年**PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。

PLC是由摸原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到较终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。

相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有**操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（较多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。

通用PLC应用于**设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。

1 引言
近几年来，可编程序控制器(PLC)以其可靠性高、适应性强、灵活性好、编程简单、容易掌握等特性，在各个领域发挥越来越重要的作用。在PLC控制系统中，PLC作为主要控制设备，必然与控制对象中各种输入信号(如按钮、限位开关、拔动开关、继电器的触点及其它信号等)和输出设备(如继电器线圈、接触器线圈、电磁阀等执行元件)相关联。在实际工作中，由于受PLC应用系统规模的限制，PLC输入/输出点数往往不够用。为此若采用扩展输入/输出单元或更换点数更多的PLC来解决有时又不合算，为了降低系统硬件的成本，常常采用各种技巧减少系统占用的输入/输出点数，相当于扩展了PLC的I/O点数。本文从硬件、软件两个方面介绍在不增加硬件情况下“扩展”PLC I/O点数的几种方法。

2 “扩展”I/O点数的方法
2.1 分组输入
有些PLC控制既有“手动控制”又有“自动控制”，而自动控制程序和手动控制程序不会同时执行，这时可将自动与手动信号按不同控制状态要求分组接入PLC输入端子，如图1所示(本文以三菱FX2小型PLC编号分配为例进行梯形图设计)。图1中SA用来选择自动/手动程序，供自动/手动切换之用，SB2和SB1按钮都使用X0输入端，但它们不会同时起作用，图1中的二极管用来切断寄生信号，避免错误信号的产生。这样，通过PLC的硬件公共点(COM)接线的转换和软件分时执行各自不同的用户程序段的方法，使得PLC的一个输入点可分别反应两个输入信号的状态，起到两个输入点的作用，来完成PLC在两种工作状态下的输入功能，提高了PLC输入点的利用效率，相当于扩展了PLC的输入点的实际数量。其它X1-X7端相似。

2.2 采用硬件接线完成简单的“与”、“或”逻辑，减少电路I/O点数
(1) 减少电路输入点数
图2是一个由继电器、接触器组成的电动机起动、停止两地控制电路，可以实现电动机在两个地方起动、停止的控制。如将此电路改为PLC控制，PLC输入电路有多种接法，对应的梯形图也有多种。从图3和图4这两种接线图及相应的梯形图可以看出:图3的接线占用输入较多(共5个)，梯形图也显得复杂，但判断输入设备故障时形象较直观。当PLC输入点比较紧张时，可采用图4所示的输入接线图，它占用PLC输入点较少(共3个)，相应的梯形图也比较简单。

(2) 减少所需PLC的输出点数
对于通断状态完全相同的负载，在PLC的输出端点功率允许的情况下可并联于同一输出端点，即一个输出端点带多个负载。例如输出信号灯与负载并联，如图5所示，这样可减少一半输出点数。但要注意不能**出每个端点的允许负载能力。

此外，还可采用三线-八线编码、译码方法，只增加少量的外部元件，即可实现将8个显示输出口减少为3个输出口。

2.3 通过软件编程减少电路I/O点数
(1) 用一个按钮实现起动和停止
一般情况下，PLC控制的外部设备至少要有1个起动按钮和1个总停止按钮作为输入信号，来控制程序的运行和停止，因此至少需要2个输入点。当输入的总点数紧张时，也可用1个自复位按钮SB3实现起动和停止两种控制，其输入接线如图6所示，相应的梯形图可采用图7或图8所示的两种设计方法。图7中的M0为内部继电器，作中间环节使用。图8中采用了置位、复位指令及定时器T0来完成单按钮实现起动和停止的功能。采用图8所示的梯形图时，应注意T0的设定值应大于按钮X0按住的时间t。

单按钮起动、停止电路除了可以采用图7、图8所示的梯形图来实现外，还可采用移位寄存器或计数器来实现。

(2) 用4个输入点表示10个输入信号状态
对于直流输入模块，采用双常开按钮的编程技巧，输入点可在一定程度上得到扩展。例如，利用图9所示的梯形图可把4个输入点扩展为10种输入信号状态。图9中直流输入模块的X1、X2、X3、X4均接入常开按钮，利用这4个按钮的不同状态组合可表示10种输入信号。如设图9中的**个逻辑行表示正向起动，*二个逻辑行表示反向起动，*三个逻辑行表示总停止等等。

对应图9的输入接线如图10所示，图10中的二极管用来切断寄生信号。在调整时，若操作人员同时按下SB7和SB8(或SB6和SB9)，则会发出报警信号。为了避免这种情况的发生，专门设置了一个判别程序，利用T12的常闭触点禁止*5到*10逻辑行执行，保证错误信号无法执行。编程过程中可用T0到T11替代SB1到SB10信号。

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：

1．工作环境

（1）温度

PLC要求环境温度在0~55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

（2）湿度

为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。

（3）震动

应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

（4）空气

避免有腐蚀和易燃的气体，例如、等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

（5）电源

PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

2．控制系统中干扰及其来源

现场电磁干扰是PLC控制系统中较常见也是较易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。（1）干扰源及一般分类

影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两较间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

（2）PLC系统中干扰的主要来源及途径

强电干扰

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

柜内干扰

控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

来自信号线引入的干扰

与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

来自PLC系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

变频器干扰

一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。

3．主要抗干扰措施

（1）电源的合理处理，抑制电网引入的干扰

对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

（2）安装与布线

● 动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双胶线连接。将PLC的IO线和大功率线分开走线，如必须在同*槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线较好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到较低限度。

● PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线（二者之间距离应大于200mm）。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

● PLC的输入与输出较好分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。

● 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

（3）I/O端的接线

输入接线

● 输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

● 输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。

● 尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

输出连接

● 输出端接线分为独立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

● 由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。

● 采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。

● PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

（4）正确选择接地点，完善接地系统

良好的接地是保PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

● 安全地或电源接地

将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。

● 系统接地

PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

● 信号与屏蔽接地

一般要求信号线必须要有一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。

（5）对变频器干扰的抑制

变频器的干扰处理一般有下面几种方式：

加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。

使用滤波器，滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。

如题，如果是MPI协议，是否说高级PPI协议完全兼容MPI协议。如果是高级PPI协议是否说MPI协议完全兼容高级PPI协议？或者说他们通信的时候既不是完整的高级PPI协议，也不是完整的MPI协议，只是两种协议有部分兼容，通信的时候取它们兼容的部分进行通信？
答：1、S7-200的PPI口与S7-300的MPI口通信的时候到底是用的什么协议？
PPI与MPI就是通讯协议，它们均基于RS485通讯接口。
2、PPI：
PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议。S7-200 CPU的通信口（Port0、Port1）支持PPI通信协议，S7-200的一些通信模块也支持PPI协议。Micro/WIN与CPU进行编程通信也通过PPI协议。
S7-200 CPU的PPI网络通信是建立在RS-485网络的硬件基础上，因此其连接属性和需要的网络硬件设备是与其他RS-485网络一致的。
S7-200 CPU之间的PPI网络通信只需要两条简单的指令，它们是网络读（NetR）和网络写（NetW）指令。
3、MPI：
MPI (Multipoint interface)是SIMATIC S7多点通信的接口，是一种适用于少数站点间通信的网，多用于连接上位机和少量PLC之间近距离通信。 
通过PROFIBUS电缆和接头，将控制器S7-300或S7-400的CPU自带的MPI编程口及S7-200CPU 自带的PPI通信口相互连接，以及与上位机网卡的编程口（MPI/DP 口）通过PROFIBUS或MPI电缆连接即可实现。 网络中当然也可以不包括PC机而只包括PLC。
4、如果是高级PPI协议是否说MPI协议完全兼容高级PPI协议？..........通信的时候取它们兼容的部分进行通信？
两者不兼容。各自是独立的。