西门子模块6ES7368-3CB01-0AA0型号介绍

西门子模块6ES7368-3CB01-0AA0型号介绍

PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

1．按I/O点数分类

(1)小型机。小型PLC输入输出总点数一般在256点以下，其功能以开关量控制为主，用户程序存储器容量在4K字以下。小型PLC的特点是体积小、价格低，适合控制单台设备、开发机电一体化产品。

(2)中型机。中型PLC的输入输出总点数一般在256~2048点，用户程序存储容量达到2~ 8K字。中型PLC不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，它的通信功能和模拟量处理能力更强大，适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产过程控制场合。

(3)大型机。大型PLC的输入输出总点数在2048点以上，用户程序存储容量达8~ 16K字，它具有计算、控制和调节的功能，还具有强大的网络结构和通信联网能力。它的监视系统采用CRT显示，能够表示过程的动态流程。大型机适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统等。

2．按结构分类

根据PLC结构的不同，PLC主要可分为整体式和模块式两类。

(1)整体式结构。整体式又叫单元式或箱体式，它的体积小、价格低，小型PLC -般采用整体式结构。

整体式结构的特点是将PLC的基本部件，如CPU模块、I/O模块和电源等紧凑地安装在一个标准机壳内，组成PLC的一个基本单元或扩展单元。基本单元上没有扩展端口，通过扩展电缆与扩展单元相连，以构成PLC不同的配置。

整体式PLC还配备有许多**的特殊功能模块，使PLC的功能得到扩展。

(2)模块式结构。模块式结构的PLC由一些模块单元构成，将这些模块插在框架上或基板上即可。各模块功能是独立的，外形尺寸统一，可根据需要灵活配置插入的模块。目前，大中型PLC多采用这种结构形式。

3．按功能分类

根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。

（1）低档PLC：具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

（2）中档PLC：除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。

（3）高档PLC：除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化 对PLC的数据交互，组网功能提出了更高的要求，如PLC与PLC之间，PLC与计算机、PLC与智能设备等都需要进行数据交互，特别是在某些远程控制，控制点分散等场合，PLC的网络功能显得尤为重要。

目前，以软件如Wince，MCGS为上位机软件，PLC为下位机而组成的控制系统，已成为广泛应用的控制模式，它结合了计算机的界面友好，直观和PLC稳定、编程灵活的优点，主导计算机控制系统的流行趋势，因此，对PLC的数据交互，组网功能提出了更高的要求，如PLC与PLC之间，PLC与计算机、PLC与智能设备等都需要进行数据交互，特别是在某些远程控制，控制点分散等场合，PLC的网络功能显得尤为重要。

常用PLC组网方式大致可概括为基于通用串口、基于**总线及基于以太网三种。

1 通用串口模块

基于串口通信模块来实现网络连接，网络结构如图1所示，采用了计算机链接的形式，在上位机的组态软件中进行相应的设置，*编程，即可与多台PLC进行通讯，以三菱公司的FXlS系列的PLC为例，RS232C/485转换适配器选用FX-485PC—IF，RS-485通讯板选用FXlN-485一BD即可实现，这种方法使用较为方便，性能也很好，关键是串口通信模块的成本相对较高。

2 基于**总线

目前，PLC厂商如OMRON，Siemens等，对其旗下的PLC产品都提供了**的网络系统，如OMRON公司的Controllerbbbb网，DeviceNet网络等，这种网络系统由于厂商产品的专属性，不同厂家的设备无法互通，基本上选定一个厂家的PLC，其他配套设备设备也必须为该厂家的，成本相对较高，所以应用时有一定的局限。

3 基于标准工业以太网

基于标准工业以太网方式进行组网，系统一般分为三个层次：**层为工控机组成的上位机监控站;第二层为由集线器、双绞线和收发器等组成的工业以太网;第三层为控制站，选择TCP/IP作为通讯协议，并采用C/S模式使控制站和监控站实现面向连接的通讯。

采用此种方式组网，较大的优点在于可以使用现有的工厂局域网，提高综合利用率，且速度快，以太网通讯速率可达100Mbps;若采用光纤传输，则抗干扰能力大大增强，且传输距离可达数十公里，但是，以太网无法和PLC等串口设备进行直接通讯，需配以相关设备实现通讯，使用上增加了成本。在一般小中型控制系统中并不多见。

随着自动控制理论和数字计算机及其应用技术的不断发展，以计算机为基础的控制技术迅猛发展，被控对象规模更大,控制过程和规律也更加复杂和精密，控制方法也更加灵活多样[1]。在转台的控制系统中，除了用来产生输入信号的机之外，计算机还扮演了控制器的角色。根据控制器的不同形式，计算机控制系统分为集中式、分布式、集散式三种类型，其中集散式控制器又分为PC机与单片机、PC机与PC机、PC机与嵌入式控制器三种形式。转台运动控制系统是转台设计中较为关键的部分，本课题中选用PC机与嵌入式控制器的形式，其中PC机采用性能稳定的IPC（工控机），嵌入式控制器选用美国DeltaTau公司的可编程多轴控制器PMAC，即IPC+PMAC。
1 转台的基本结构与组成
由于各种民用、技术的快速发展，当今**都十分重视半实物技术的研究和应用，而三轴转台是半实物的重要设备之一[2]。通常，三轴转台提供模拟飞行姿态角和为被试件提供测试条件的功能，以便验证全数字的实验结果并进一步优化或改良设计方案。转台负载放在内框之上，由平板固定，内框、中框和外框均可绕其轴向做360°旋动，可以模拟的3个自由度的横滚、俯仰和航向运动。三轴转台由控制部分和机械部分组成，转台的控制部分由一个控制柜和一台IPC组成，转台机械结构由框架结构、动力源、支承结构、驱动方式、轴系结构、配重方式等组成。本课题中的转台采用UOO结构，外框架采用音叉形式(U型)，其结构简单，转动惯量小，并可相应缩小转台总体尺寸；中框架和内框架采用封闭框形式(O型)，易于实现整圈旋转。转台的3个轴系均采用精密机械轴承支撑，直流无刷电机驱动，运用海德汉增量式编码器进行速度、位置反馈，并在每轴运用滑环进行导线转接，可使框体做无限旋动。
2 PMAC控制器简介
PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)是美国Delta -Tau公司生产的系列运动控制器。使用Motorola的DSP56000系列芯片作为CPU，较多可实现8轴的伺服控制。具有良好的硬件开放性和软件开放性[3]。
2．1 PMAC的硬件开放性
PMAC支持多种工作平台，允许在PC、STD、VME、PCI等不同总线上运行,方便了用户选择主机类型；有模拟和数字两种伺服接口，能与步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机等多种电机连接，并可对不同的电机提供相应的控制信号；可接受各种检测元件的反馈信息，包括测速发电机、光电编码器、光栅、旋转变压器等；提供串行方式、并行方式和双端口RAM方式与PC机进行双向通信；绝大部分地址向用户开放，包括电机信息、坐标信息及各种保护信息，这些硬件的开放性使用户可以很方便地根据自己的需要进行硬件设备的搭建。
2．2 PMAC的软件开放性
PMAC支持各种高级语言，用户可以使用VB、VC、Delphi等在bbbbbbs软件平台上制定用户**界面；PMAC提供了包含速度和加速度前馈的PID控制和阶式滤波器，电机和负载的双编码器，能纳入用户开发的伺服算法。PMAC具有很强的计算能力，许多数学、逻辑和追赶函数的计算都能通过用户程序中的变量和常数进行；内含可编程逻辑控制器。PMAC的I/O点可以扩展至2 018位，所有的I/O点都由软件来控制，只要使用一个类似高级程序中的指针变量指向某一I/O地址，就可以方便地在运动程序和PLC程序中通过该指针变量来对该I/O点进行输入或输出控制。同时该PLC工具有强大的逻辑功能和判断能力，可编制复杂的逻辑关系。
3 控制系统的介绍
3．1 控制系统的原理
对于转台的方位控制，首先通过GPS等得到目标点的方位坐标，经过IPC机计算出目标点的方位角度，把位置信号送入PMAC卡，通过**式光电码盘形成闭环，从而达到位置伺服目的，包括速度环和位置环两部分

2.4 关键技术

该软件主要是实现对PROFIBUS报文进行提取，实现在线采集PROFIBUS-DP报文数据，从数据链路层角度对各种报文进行分析，完成各种类型报文的显示，完成对报文种类、服务类型、地址、数据长度及数据单元等信息的提取显示，并对诊断报文、参数化报文及组态报文等的数据单元进行详细的分析，得出总线性能的各种参数及故障原因，将分析过的数据存储进数据库，存入临时缓冲区，根据需要将分析过的报文信息存入数据库，实现历史查询。

如何实现报文帧的是本软件设计的一个关键问题。由于PROFIBUS报文格式有很多种，而且包括数据长度不固定的可变报文。虽然各种报文都具有固定的报头、报尾，但是存在的问题是报头报尾并不是特定的字符，有可能和报文中数据单元内容一样，所以这里利用报头报尾进行报文的提取是不可行的。作者在这里利用各种报文帧前的同步字符进行报文提取，也就是说，在每个完整报文帧传输之前，其都有一个不小于33bit的同步时间，在报文帧中间是没有任何间隔的，利用这一同步时间，在VC++中利用超时函数，对报文帧进行了完整地提取。

另外，由于通信数据量很大，速度较快，这里采用了bbbbbbS多线程技术。一个线程为监视线程，监视串口通讯，一个为数据处理主线程，另外一个为定时刷新数据库线程。当监视线程监视到串口中有数据到达时，就触发一个消息通知数据处理主线程，数据处理主线程就去串口缓冲区中取出数据，并进行数据处理。定时器线程定时刷新数据库显示，以实现实时显示功能。

作者在程序编写的过程中，出现数据库不能实时刷新的情况，后来发现问题出在bbbbbbS的WM_TIMER定时器上，由于该定时器消息**级较低，可能造成WM_TIMER消息的丢失，所以不能实现数据库的实时刷新。解决的方法是采用bbbbbbS的多媒体定时器。在使用多媒体定时器的过程中，定时间隔的选取又是一个关键的问题，定时间隔选取太小，将会耗费大量的CPU内存，造成系统“死机”, 定时间隔选取太大，又不能完成“实时”显示功能。这里又涉及到PROFIBUS总线信息循环时间的问题，总线信息循环时间与总线传输的波特率、从站的数量、I/O数据的数量、从站需要的延迟时间以及主站的空闲时间等有关。作者通过了大量的计算和多次实验调试，寻找到一个合适的定时器间隔。

2.5 显示界面

该PROFIBUS-DP报文分析软件的程序界面包括主界面、串口配置界面、报文过滤界面、报文查询界面、数据库存储界面以及历史查询界面等。

PROFIBUS-DP分析诊断软件的运行主界面如图6，窗口左上部分“当前profibus报文”组框内存放较近采集到的PROFIBUS-DP报文信息，并可通过工具栏上的记录移动按钮滚动察看记录；右上方“信息面板”是用来显示所有查看报文的详细信息。窗口下半部分以网格形式显示PROFIBUS-DP历史信息。

若需要打开串口，开始接收PROFIBUS报文信息，则可选择“命令”菜单下的“开始接收”项；若需停止接收PROFIBUS报文信息，则可选择“命令”菜单下的“停止接收”项；若需要配置串口参数，则可选择“命令”菜单下的“串口配置”项，此时将弹出“串口配置对话框”，若需当前所有记录，可选择“记录”菜单下的“所有记录项”命令，如果需要分类查看各种报文，可以选择“查看”命令菜单下的“报文查询”，此时将弹出“报文查询对话框”，可根据需要进行报文分类查看

 PLC具有很完善的自诊断功能，如出现故障，借助自诊断程序可以方便的找到出现故障的部件，更换后就可以恢复正常工作，实践，外部设备的故障率远**PLC，而这些设备故障时，PLC不会自动停机，可使故障范围扩大。

PLC具有很完善的自诊断功能，如出现故障，借助自诊断程序可以方便的找到出现故障的部件，更换后就可以恢复正常工作。故障处理的方法可参看S7-200系统手册的故障处理指南。实践证明，外部设备的故障率远**PLC，而这些设备故障时，PLC不会自动停机，可使故障范围扩大。为了及时发现故障，可用梯形图程序实现故障的自诊断和自处理。

1.超时检测

机械设备在各工步的所需的时间基本不变，因此可以用时间为参考，在可编程控制器发出信号，相应的外部执行机构开始动作时起动一个定时器开始定计时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。如某执行机构在正常情况下运行10s后，使限位开关动作，发出动作结束的信号。在该执行机构开始动作时起动设定值为12s的定时器定时，若12s后还没有收到动作结束的信号，由定时器的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的程序，起动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。

2.逻辑错误检查

在系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部的信号(如存储器为的状态)相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出了故障。

因此可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。如机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时接通。若它们同时接通，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。在梯形图中，

用这两个限位开关对应的存储器的位的常开触点串联，来驱动一个表示限位开关故障的存储器的位就可以进行检测。