西门子模块6ES7334-0KE00-0AB0参数方式

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二手PLC的工作原理

一.扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（二）用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即新，这跟立即输入有些区别。

（三）输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出

 随着工业控制技术及网络通信技术的发展,可编程序控制器（PLC）的联网通信功能在工业自动化领域发挥着越来越重要的作用。PLC联网通信及工业以太网技术,可以将现场自动化设备信息集成到企业信息系统中,从而在企业内部建立起从底层设备到高层管理的无缝连接,提高企业的自动化与信息化水平。 PLC生产厂商积研制开发PLC网络通信技术,组建自己的PLC网络系统。如西门子的PROFIBUS网、三菱的MELSEC网、罗克韦尔的ControlNet网,欧姆龙的Controller bbbb网,各厂商自行开发PLC网络通信技术且互不兼容,这也造成不同PLC联网通信的不便。日本电机工业会倡导的FL-net网是开放式的FA控制网络,采用标准的通信协议,方便实现日系不同PLC联网通信。这是日本工厂自动化产业为适应不同厂商、异型机种之间能通过联网通信在标准化方面所做的一种努力。 本论文主要研究日本欧姆龙和三菱公司PLC网络通信技术。基于通过PLC联网通信技术建立液晶面板生产线实时监控系统。主要研究内容如下: 1）介绍网络通信技术的基本知识,包括数据通信基础、局域网基础、欧姆龙和三菱公司PLC网络体系结构、通信系统等。 2）选择欧姆龙和三菱公司具有代表性的网络系统进行研究,包括以太网、Controller bbbb网、MELSECNET/H网及FL-net网的网络结构、网络协议、网络功能及其通信的实现方法等。 3）基于企业内部局域网,构建了以太网和FL-net网的二级通信网络。通过设置网络参数和通信程序,成功实现此二级网络间的数据通信。 4）基于FL-net网建立液晶面板生产线监控系统,并给出PLC联网通信具体实现方法,包括产品选型、组网、参数设定及程序编写方法。该系统通过生产车间实际调试应用表明:新的监控系统实现了对液晶面板生产线有效实时监控,提高了生产线自动化水平,为企业信息化建设及PLC联网通信提供了理论和实践基础。

现代社会,电梯在国民经济各个领域有着广泛的应用。目前绝大多数电梯控制还局限于人工控制,任意人员都可以控制呼叫进入任何楼层,性大大降低。本课题基于RFID技术的PLC电梯门禁系统正是针对此需求而进行设计。 论文在分析电梯门禁系统功能需求的基础上,对基于RFID技术的PLC电梯门禁系统进行了功能模块化设计。是读卡器的硬件选择与电路设计。对所选的微处理模块STC12CSA32AD、MF RC500接口电路、读卡器天线电路、RS232通信电路等读卡器硬件设计部分进行了分析。接着说明了软件程序设计部分,主要包括读卡器搜寻射频卡,防重叠,射频卡选择,授权验证,读写卡,启动串口通讯,卡片挂起动作。针对电梯中多人同时经过一个读卡器而发生的标签冲突,论文提出了采用Aloha算法来解决冲突的办法。后设计出读卡器与上位机PLC串行口通讯,即读卡器卡通过RS232串行口发送数据给PLC进行权限判断,根据权限自动控制电梯呼叫与楼层选择,增加使用便捷性。而未被授权人员则不能进入电梯,也无权呼梯,从而起到门禁的作用。同时针对一些特殊情况,如访客来访,未携带射频卡或射频卡损毁等情况,给出了触摸屏键入密码方式解决方案。 本方案使用的确认具有双重验证功能,层读卡器验证射频卡有效性,二层PLC根据射频卡内存储数据逻辑判断使用权限。同时本方案智能门禁以及PLC系统,都具有可扩展性,如PLC可向物管人员实时和历史人员出入记录,为后续高需求提供一种解决方案,也可适用于未来电梯门禁物联网发展需求。此门禁控制系统既提高电梯使用性,又增加使用者便捷性。随着人民生活水平的提高,对和隐私的注重,此类电梯智能门禁系统将会得到越来越广泛的应用。

可编程序控制器，简称 PLC，是20世纪60年代发展起来的被国外称为“国家三大支柱”的工业自动化理想控制装置。随着微电子技术和计算机技术的发展，PLC在工业控制领域内得到十分广泛的应用。 随着工业自动化的发展，对PLC之间以及PLC同其它控制设备之间相互联系的要求也相应提高。但是PLC的生产厂家众多，各公司都有自己网络通讯手段，各种机型互不兼容，没有明确一致的标准，在编程元件的种类、数目、编程语言等方面各不相同，互不兼容。这造成了不同PLC之间的通讯困难，不利于实际生产。随着工业控制的发展，这样的问题将越来越。 针对这些问题，本文设计了面向PLC的通用图形化控制平台，它能实现控制网络中的不同型号PLC之间联网和通讯。该平台根据主流的PLC的通讯协议，采用星形的网络结构和串行通讯技术来进行设计，能自动识别PLC的型号和指令格式，实现各种PLC之间的互换和通讯。平台根据PLC的梯形图，自动生成PLC的指令程序，并下装到PLC执行。平台在水电机组机上进行了验证，达到了设计要求。 本平台不仅具有众多的PLC编程调试软件的功能，而且可以实现不同PLC应用程序在功能相同的前提下的相互转换，使该平台能凌驾于PLC之上。该平台的主要优点是： 1） 系统工程师可以只需要熟悉该软件就能对不同PLC进行使用、控制，而无须了解各种PLC的通讯协议； 2） 节约资金，可把现有的PLC用于自动控制中，而不必再购买相互兼容的PLC； 3） 节约人力，只需少数几人就可对整个控制系统中的PLC进行控制，而无须培训较多的技术人员； 4） 可方便地对PLC进行联网，提高控制范围及控制规模。 可以预见，这种面向PLC的图形化软件将在我国的工业生产中有着非常广阔的应用前景。开放式数控系统具有模块逻辑立、接口标准化、柔性和可移植性好的特点,它满足了制造业对产品多样化的要求,成为数控系统的主要发展趋势。 论文以数控车床控制系统为对象,对开放式数控系统的体系结构进行了研究,以基于PLC的开放式数控车系统为切入点,对开放式数控车系统的辅助功能实现进行了深入研究。 主要有以下几点内容: 1） 提出了基于PLC的开放式数控车系统的总体设计方案。介绍了系统软件和硬件的系统平台、结构框架、应用的关键技术。规划了数控车系统的功能,论述了PLC与数控车系统的通讯功能实现过程。 2） 阐述了步进电机控制原理,利用运动控制器实现了进给系统的联动控制,利用PLC实现了步进电机的点动控制。 3） 实现了基于PLC的开放式数控系统的辅助功能。包括主轴起停和调速功能、冷却液自动控制功能、卡盘夹紧和松开功能、尾架移动功能和的自动换功能。 4） 设计了基于PLC的开放式数控车电气控制系统。以PLC为电气控制系统的设备,简化了一般辅助控制功能的电气线路,使辅助控制系统实现模块化。 5） 制作了基于PLC的开放式数控车系统的控制面板。自行设计了开放式数控车控制系统的硬控制面板和软控制面板。 6） 后结合C616A型通用车床为例,阐述了利用自行研制开发的数控车系统对车床数控改造的过程,并给出了加工实例。 在以上研究过程中,研制了数控车控制系统辅助功能模块,并结合软件设计部分形成了一套完整的基于PLC的开放式数控车控制系统。

 随着嵌入式系统的发展和Internet的普及,越来越多的嵌入式系统将网络引入其中。这样嵌入式系统能接入Internet从而具有网络服务器功能,用户可以在任何时间、任何地点,对系统进行监控、管理。本论文所依托的项目—基于Internet的嵌入式服务器远程监控系统就是在这样的背景下提出的。 本课题所研究的嵌入式服务器用于监控远程工业现场的PLC类设备,客户端使用本实验室自行研制的上位机组态软件生成监控界面,通过嵌入式服务器,远程监控工业现场的PLC类设备。该嵌入式服务器能与工业现场的PLC通信,能读、写与它连接的所有PLC的内部资源。它实现基于Linux Socket的多客户服务器的功能,能响应多客户浏览工业现场PLC的浏览请求和执行单个级权限客户的控制命令,实现PLC通信与网络通信之间的信息交互,让来自客户端的浏览命令能浏览到工业现场的信息,并发送控制命令让PLC执行。 本文介绍了嵌入式服务器的硬件和软件平台,这是本课题研究的基础。由于嵌入式服务器监控的对象是工业现场的PLC及其网络,因此在本文介绍了PLC网络的结构及其常用的通信方式,另外详细讨论了嵌入式服务器与PLC网络的连接和通信方式。通过对三菱和西门子PLC通信协议的分析和抽象,本文定制了嵌入式服务器与PLC通信的协议,该协议具有通用性,使嵌入式服务器可以方便地与多种类型的PLC通信。本文还介绍了配置文件的使用和功能,按照配置文件的内容,使嵌入式服务器按预定步骤实现用户的要求。为了研究嵌入式服务器与PLC通信的实时性,本文分析了嵌入式服务器与三菱FX2N系列PLC的通信时序,这对程序的编制实现有很好的指导意义。本文还对通信程序进行了简要的说明,列出了编程中应注意的问题及程序的流程图。后对本文的研究工作做出了总结。 本文所依托的课题已经用户验收,实践表明,使用本文所介绍的内容和方法能够实现嵌入式服务器对工业现场的PLC类设备的状态监控,具有一定的参考。模糊控制作为智能控制的一个分支,近年来在许多实际控制问题中得到了广泛的应用,尤其是对那些复杂的工业控制过程和具有强烈的非线性、不确定性、甚至无法建立数学模型的系统进行有效而的控制。而随着PLC技术的不断发展,越来越多的PLC能够提供适合于模糊控制的编程,解决了单纯PID控制很难满足控制要求的问题,显示出强大的优势,因此把模糊控制嵌入到PLC中的研究是当前的一个热点。本文主要是研究香皂生产线的模糊控制系统,在国内香皂生产线应用领域中很少有此类的研究。 本论文在前人研究的基础上总结了控制理论的发展历程及模糊控制策略的研究现状和发展趋势,其次论述了模糊控制的数学基础,分析了基于PLC的模糊控制器的实现,并给出了基于S7-200 PLC的模糊控制算法,随后介绍了基于S7-200 PLC的世纪星组态系统,并给出了控制系统的组态环境和具体的实现方法。在此基础上,研究了控制策略中的模糊算法和组态环境的设计,结合S7-200 PLC的特点,详细阐述了基于PLC的模糊控制器的设计步骤和世纪星组态系统的设计,后结合现场工作环境和具体操作人员的操作经验进行了香皂生产线总体系统调试,验证了本模糊控制系统和组态控制环境的有效性和性。可编程控制器（PLC）是综合计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型自动控制装置。由于PLC在工业自动化中的重要地位,因此,现在高校都开设了有关可编程控制器应用方面的课程。可编程控制器实践性非常强,实验环节至关重要,只有通过实验进行实际操作,学生才能真正掌握可编程控制器技术,传统的实物实验价格昂贵、维护困难、可行性和变化性较差。 本文就当前高校PLC教学实验的现状和其中存在的问题提出了可行的方案——基于组态软件的PLC实验教学系统。论文的主要内容如下: 1.在明确课题研究的目的和意义的前提下,分析了组态软件实现PLC实验教学系统的可行性,并对PLC和组态软件的现状和发展趋势做了简单的介绍。 2.就目前国内高校教学实验中常用PLC和组态软件进行了性能比较,介绍了PLC和组态软件的基本结构、工作原理和特点,阐述了PLC与组态软件的通信原理。 3.针对可编程控制器课程对各类编程指令的教学要求,选择了四个典型的实验,详细论述了该实验基于S7-200系列PLC和力控组态软件的实现方案,并建立了PLC实验教学系统。 基于组态软件的PLC实验教学系统的建成,解决了高校开展PLC实验课程难的问题,有利于提高学生的学习兴趣,强化教学效果,较好的满足了高校PLC课程教学实验的要求。

PLC和变频器的综合应用为普遍。比较传统的应用一般是使用PLC的输出接点驱动中间继电器控制变频器的启动、停止或是多段速；为一点的一般采用PLC加D/A扩展模块连续控制变频器的运行或是多台变频器之间的同步运行。但是对于大规模自动化生产线，一方面变频器的数目较多，另一方面电机分布的距离不一致。采用D/A扩展模块做运动控制容易受到模拟量信号的波动和因距离不一致而造成的模拟量信号衰减不一致的影响，使整个系统的工作稳定性和性降低。而使用RS-485通讯控制，仅通过一条通讯电缆连接，就可以完成变频器的启动、停止、频率设定；并且很容易实现多电机之间的同步运行。该系统、信号传输距离远、抗干扰性强。 

二 系统硬件组成和连接 

系统硬件组成如图1 所示，主要由下列组件构成； 

图1 ：系统硬件组成 

1、 FX2N-32MT-001为系统的组成。 

2、 FX2N-485-BD为FX2N系统PLC的通讯适配器，主要用于PLC和变频器之间的数据的发送和接收。 

3、 SC09电缆用于PLC和计算机之间的数据传送。 

4、 通讯电缆采用五芯电缆自行制作。 

下文介绍通讯电缆的制作方法和连接方式： 

变频器端的PU接口用于RS485通讯时的接口端子排定义如下图2所示：（从变频器下面看） 

图2：变频器接口端子排定义 图3：PLC和变频器的通讯连接示意图 

用户自行按图3所示定义五芯电缆线的一端接FX2N-485BD，而另一端(如图2)用接口压接五芯电缆接变频器的PU口。（将FR-DU04面板取下即可） 

三 PLC和变频器之间的485通讯协议和数据定义 

PLC和变频器之间进行通讯，通讯规格在变频器的初始化中设定，如果没有进行设定或有一个错误的设定，数据将不能进行通讯。且每次参数设定后，需复位变频器。确保参数的设定生效。设定好参数后将按如下协议进行数据通讯。（如图4） 

图4：RS485通讯协议图 

1从PLC到变频器的通讯请求数据 

2数据写入时从变频器到PLC的应答数据 

3读出数据时从变频器到PLC的应答数据 

4读出数据时从PLC到变频器发送数据 

通讯数据定义如下： 

1控制代码 

2通讯数据类型 

所有指令代码和数据均以ASCII码（十六进制）发送和接收。例如：（频率和参数）依照相应的指令代码确定数据的定义和设定范围。 

四 软件设计 

要实现PLC对变频器的通讯控制，对PLC进行编程；通过程序实现PLC对变频器的各种运行控制和数据的采集。PLC程序应完成FX2N-485BD通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换和变频器应答数据的处理工作。

  该型立式中空玻璃生产线为生产用铝框式中空玻璃的成套设备，大可加工高1800mm，长4000mm的中空玻璃。该设备由5部分组成，分别为连续上料段、清洗干燥段、灯检放铝框段、合片段、板压段与翻转段。由于产品在成套设备，且中空玻璃新的已经和接轨，所以该系统每步工序的关键点控制，运动性要求都比较高。同时为了确保避免间隔层内露点上升或中空玻璃的炸裂等产品失效的硬伤，需要全新的新型智能解决方案。 

SIGMATEK的解决方案

该生产线采用在玻璃制造行业流行的奥地利SIGMATEK公司PLC系统进行控制。根据客户的成本要求选用了闽台10.4英寸触摸式人机界面。由PLC模块输出模拟量控制变频器的方式，可以实现各段传送的连续平稳的无级调速，使设备运行、。

整套系统继承了Sigmatek的技术优势，由LASAL软件的语言编写的程序，可以通过简单直观的标志位，方便地实现各段工作的连续和互锁。LASAL软件不依赖于梯形逻辑或数字化的编址图。在进行任何实际的编程以前，可以生成一个需要建立系统的图形表达式，十分直观方便。这个软件能很快地形成设计思想，如使用梯形图逻辑，在开始编程以前，定义所有的I/O点和变量， 而LASAL软件可以将要浏览的I/O点和变量布置为计算机屏幕上的控制系统的部件，然后标志每一个部件和定义一旦系统启动和运行，这些部件之间相互作用的方式。在审核所编制的流程图后，可启动系统以建立实际的程序代码。

同时，由于用类似于MS VB/VC的LASAL语言编写的程序具有无可比拟的可读特性，并且能够预留软件接口，这样就能非常简单方便地进行修改和扩展，有利于终用户对整条玻璃生产线的联网控制，提高整个工厂的生产效率。

Sigmatek PLC内部的实时时钟和强大快速的运算能力，能够保证中空玻璃能够停在板压段的中间位置，保证了质量；完善的通讯功能实现了在人机界面上对工艺过程实时监控和动态显示，加直接美观，提高了设备的自动化水平。

另外同系列的中空玻璃生产线也采用了SIGMATEK的PLC控制，增加了各段反转的功能以及翻转段平送输出功能。

 SIGMETEK应用的优点

实现了各段传送的连续平稳的无级调速；

设备运行、；

语言编写的程序，简单直观，方便地实现各段工作的连续和互锁；

能够保证中空玻璃能够停在板压段的中间位置，保证了质量；

人机界面上对工艺过程实时监控和动态显示。

使用SIGMATEK的PLC和控制模块后除了能完整地达到以上的关键点，达到既定的要求和精度，形成连贯的系统运行和各段之间的互锁，保证系统运行的效率，之外，系统本身的一些易于维护和升级得优点也使现场表现加，而重要的则是能够为日后系统的升级以及整线成套使用奠定了良好的基础

 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。作为离散控的制的产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了发展，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。

    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，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。

   一:  本产品目前支持命令集

    本产品目前支持Fx2N的以下命令:

 基本指令：

    LD,LDI,AND,ANI,OR,ORI,INV,OUT (OUTT,OUTC),SET,RST,ANB,ORB,LDP,LDF,ANDP,ANDF,

    ORP,ORF,PLS,PLF,MPS,MRD,MPP,MC,MCR,RET,NOP,END.

 步进指令：

    STL：支持大8路并行分支.

 接点比较指令：

    LD>=,LD<=,LD>,LD<,LD<>,LD=,AND>=,AND<=,AND>,AND<,AND<>,AND=,OR>=,OR<=,OR>,OR<,

    OR<>,OR=. 

 传送与比较指令：

    MOV,CML,XCH,BCD,BIN,CMP,ZCP,FMOV.

 四则运算指令: 

    ADD,SUB,MUL,DIV,INC,DEC,WAND,WOR,WXOR,NEG.

 循环移位指令：

    ROR,ROL,RCR,RCL.

 数据处理指令：

    ZRST,DECO,ENCO,SUM,BON,MEAN.

 程序流程指令：

    CJ(大16个地址),CALL(大5级嵌套,16个子程序),SRET,FEND,WDT,FOR(大5级嵌 套),NEXT.

 方便指令：

    ALT.

 高速处理指令：

    REF,REFF,MTR,PWM(支持Y0，Y1各一路，可同时使用),SPD(仅支持X0且一路),PLSY(仅支持Y0一路,20K-200Hz)

 外围设备I/O口: 

    SEGD.

 外围设备SER指令：

    ASCI.

 半字节交换指令：

    SWAP.

 本产品目前不支持Fx2N功能指令中的所有32位指令,包括D指令及P指令,即不支持功能指令前加D或后面加P,如DMOV或MOVP等.  

二:本产品目前支持以下资源:

 软元件:                                                                         

    X0-X27,Y0-Y27,

    对于没有引出的输入口和输出口，程序中可以作为普通M继电器使用,可以对其进行强制修改(软元件测试功能). 

    M0-M255,M512-M768(停电保持),

    S0-S255,S512-S640(停电保持),

    T0-T23(100mS 定时器),T200-T215(10mS 定时器),T250-T255(100mS 累加定时器),

    C0-C23（16位计数器),C200-C207(32位加减停电保持计数器)，C235(32位高速加减停电保持计数器)，

    D0-D79,D512-D527(停电保持)

    V0-V7,Z0-Z7.   

特殊软元件:

    M8000(运行监视触点)，M8001(运行监视反触点).

    M8002(初始化脉冲触点),M8003(初始化脉冲反触点).

    M8004(错误指示触点).

    M8011(10毫秒时钟脉冲),M8012(100毫秒时钟脉冲),M8013(1秒时钟脉冲),M8014(1分时钟脉冲).

    M8020(零位标志),M8021(借位标志),M8022(进位标志).

    M8029（指令执行结束标志).

    M8033(内存保持触点).

    M8034 (禁止输出触点).  

    M8200-M8203(C200-C203的计数方向).

    M8235（C235的计数方向).

    D8000(监控定时器设定值).

    D8012(大扫描时间).

    D8140(Y0脉冲输出计数寄存器)

    M8030---允许长方电子公司的简易文本通信继电器。接通表示X2,Y3,Y4口连接了长方电子的简易文本，此时D30-D32做文本通信用；断开表示不允许连接简易文本，此时X2,Y3,Y4口和D30-D32做正常用途。

    M8031---通信状态指示继电器。接通表示正在通信。断开表示没有通信。

    M8032---新键值指示继电器。接通表示D32里面有新的键值。按键每操作一次，M8032就接通。读取完键值后，请把M8032复位。