西门子6AV6648-0CE11-3AX0参数详细

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(一)I／O点数的选择
在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点少，但留有一定的裕量。
通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定。
(二) 存储容量的选择
PLC的I／O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20％~30％的裕量。
存储容量（字节）＝开关量I／O点数×10 ＋ 模拟量I／O通道数×100
另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。
PLCI/O模块的选择步骤与原则
一般I／O模块的价格占PLC价格的一半以上。PLC的I／O模块有开关量I／O模块、模拟量I／O模块及各种特殊功能模块等。不同的I／O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。
（一）开关量I／O模块的选择
1. 开关量输入模块的选择
开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：
1）输入信号的类型及电压等级
开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 
开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。话?Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于传输距离较近场合，如5Ｖ输入模块远不得过１０米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。
2）输入接线方式
开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，
汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。
3）注意同时接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要过输入点数的60％。
4）输入门槛电平
为了提高系统的性，考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。
2. 开关量输出模块的选择
开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面：
1）输出方式
开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。
继电器输出的价格，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得过1HZ）、寿命较短、性较差，只能适用于不频繁通断的场合。
对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。
2）输出接线方式
开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，
分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。
3）驱动能力
开关量输出模块的输出电流(驱动能力)大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。
  4）注意同时接通的输出点数量
选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V／2A的８点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要出同一公共端输出点数的60％。
5)输出的大电流与负载类型、环境温度等因素有关
开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的大电流。另外，晶闸管的大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。
二）模拟量I／O模块的选择
 模拟量I／O模块的主要功能是数据转换，并与PLC内部总线相连，同时为了也有电气隔离功能。模拟量输入（A／D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接受的数字量；模拟量输出(D／A)模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。
典型模拟量I／O模块的量程为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。
一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。 
(三)特殊功能模块的选择
 目前，PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I／O模块，有的还推出了自带CPU的智能型I／O模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。

西门子S7-1200PLC的IEC格式的定时器属于功能块。在插入定时器指令时，要求创建一个16字节的IEC_Timer数据类型的DB结构（即背景数据块），来保存有关的数据。在功能块中，可以事先创建一个IEC_Timer数据类型的静态变量(多重背景），然后将它给定时器指令。
    CPU没有给任何特定的定时器指令分配专门的资源。每个定时器使用DB结构和一个连续运行的内部CPU定时器（我的理解是一个硬件定时器）来执行定时。 
    在定时器指令的输入IN的上升沿启动定时器时，连续运行的内部CPU定时器的值将被复制到为该定时器指令分配的DB结构的元素START（起始值）中。
    该起始值在定时器继续运行期间将保持不变，以后将在每次新定时器时使用。以下条件时将会执行定时器新：
    1）执行定时器指令（TP、TON、TOF 或 TONR）；
    2）定时器结构的元素ELAPSED（经过的时间）或位输出Q作为其它指令的参数，该指令被执行。
    新定时器时，将从内部CPU定时器的当前值中减去上述起始值，得到经过的时间ELAPSED。再将ELAPSED与预设值PT进行比较，以确定定时器的位输出Q的状态。然后新该定时器的DB结构的元素ELAPSED和Q。达到预设值PT后，定时器不会继续累加经过的时间ELAPSED。
    STEP 7 Basic的V11版与V10.5版相比，增加了类似于S7-300/400的定时器线圈指令。
    从上述的定时器内部的定时机制可知，在使用定时器时，其定时精度与CPU的扫描周期有很大的关系。在CPU两次新定时器之间，定时器的输入、输出参数保持不变。
    为了验证上述结论，在FB1中调用定时器指令TP，在OB1中用I0.1作为调用条件，调用FB1。用监视表格监视定时器的输出Q和经过的时间ET，用输入IN的上升沿启动定时器后，如果I0.1为0状态，没有调用FB1和执行定时器指令，定时器的输出Q和经过的时间ET保持不变。只有在调用FB1，执行定时器指令时，ET的值才会变化。

1.概述


随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的性直接影响到工业企业的生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统性，设计人员只有预先了解各种干扰才能有效保证系统运行。


2.电磁干扰源及对系统的干扰是什么？


影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。


干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，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）电压送加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。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模件损坏率较高的原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两间得干扰电压，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，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。


3.PLC控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢？


(1)来自空间的辐射干扰


空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径；一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。


(2)来自系统外引线的干扰


主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。


(3)来自电源的干扰


实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后换隔离性能高的PLC电源，问题才得到解决。


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，将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路到电源边。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。


(4)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号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽略；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。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。


（5）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。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，当发生异常状态加雷击时，地线电流将大。


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，屏蔽层内有会出现感应电流，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储，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。


（6）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


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。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。


4．怎样才能好、简单解决PLC系统干扰？


1）选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源，动力线和信号线走线要加合理等等，也能解决干扰，但是比较烦琐、不易操作而且成本较高。


2）利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方，输入端和输出端中间加上这种产品，就可有效解决干扰问题。


5．为什么解决PLC系统干扰都选信号隔离器呢？


1）使用简单方便、，廉。


2）可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量，即使复杂的系统在普通的设计人员手里，也会变的非常。


6．信号隔离器工作原理是什么？


将PLC接收的信号，通过半导体器件调制变换，然后通过


光感或磁感器件进行隔离转换，然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号，同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间立。


7．信号隔离器功能是什么？


一：保护下级的控制回路。


二：消弱环境噪声对测试电路的影响。


三：抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰；同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。标准系列导轨结构，易于安装，可有效的隔离：输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。


8.现在市场有那么多的隔离器，价格参差不齐，该怎么选择呢？


隔离器位于二个系统通道之间，所以选择隔离器要确定输入输出功能，同时要使隔离器输入输出模式（电压型、电流型、环路供电型等）适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能，例如：噪音与精度有关、功耗热量与性有关，这些需要使用者慎选。总之，适用、、产品性价比是选择隔离器的主要原则。

PLC的工作方式和通用微机不一样，因此用PLC设计自动控制系统与微机的控制系统的开发过程也不一样。需要根据PLC的特点，以程序形式来体现其控制功能。设计可按照下图中几个步骤进行。

1．确定控制对象及控制范围

详细了解被控对象的控制要求，确定完成的动作及完成的顺序，归纳出工作循环和状态流程图。

2．PLC型号的选定

根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器）。并且结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的PLC机型。

3．硬件设计

根据所选用的PLC产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求，同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电器控制系统总装配图和接线图。

4．软件设计

（1）在进行硬件设计的同时可以同时着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC应用的关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现。在程序设计的时候建议将使用的软继电器（内部继电器、定时器、计数器等）列表，标明用途以便于程序设计、调试和系统运行维护，检修时候查阅。

（2）程序初调也成为模拟调试。将设计好的程序通过程序编辑工具下载到PLC控制单元中。由外接信号源加入测试信号，通过各种状态指示灯了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，缺陷，直到满足设计的要求为止。

5．现场调试

在初调合格的情况下，将PLC与现场设备连接。在正式调试前检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接的正确无误的情况下即可送电。把PLC控制单元的工作方式布置为“RUN”开始运行。反复调试可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当老配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。试运行无问题后可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中，并做备份（至少应该作2份）。

直流屏PLC监控的选型原则

直流屏PLC监控系统以运行稳定、的特点铸就了在该产品行业里的，在各大工程项目里有很多选择PLC监控系统。至于充电模块，在此类工程项目里用得多的就是艾默生HD系列的了。

直流屏要用PLC监控系统，要确定用哪个牌子的PLC。在这里，可以很负责的告诉大家，西门子S7-200PLC是各大设计院和工程项目单位的，因为西门子S7-200PLC已经成功应用于该行业10年有余，且国内有多家直流屏企业在不断完善S7-200PLC监控系统。至于其他的PLC，比如说三菱FX系列、无锡信捷XC5系列PLC等，也有厂家在制作并完善，但是这几款PLC在行业里用的少，维护成本高（当监控有问题时，只能找原厂家，形成了行业）。

直流屏监控系统确定选用S7-200系列PLC后，就要确定该监控系统所要实现的功能。因为PLC监控系统成本要比南方厂家做的单片机系统成本要高，多一个功能可能要多一个PLC模拟量模块或者是数字量模块。所以要精打细算，用的成本实现基本的监控需求。

直流屏的几种选配方案：

1、监控系统功能要求：5.7寸触摸屏显示，检测2路交流电源电压、控母电压、合母电压、电池组电压、正负对地电压、负载电流、电池组充放电电流、18路电池巡检、支路馈出接地阻值及系统内部开关量、馈出开关量。

按照上述要求，硬件配置为5.7寸触摸屏、S7-200-CPU224PLC、PLC扩展模块EM2311块、PLC扩展EM221一块、传感器N只、PLC及HMI工作电源1块、电池巡检模块1台、支路绝缘监察模块1台。

硬件分工解析：PLC224主机可以检测6路模拟量，分别是电池组电压、电池组充放电电流、负载电流和1路交流进线的3相交流电压。EM231模拟量模块通过传感器检测2路交流进线的3相交流电压。控母电压、合母电压及母线正负对地电压则由支路绝缘监察模块完成检测。系统内部开关量有PLC224主机剩下的8个输入点进行，馈出开关状态有PLC扩展模块EM221完成检测，电池巡检和馈出支路接地电阻有相应的检测模块完成检测。

2、监控系统功能要求：根据上述功能要求减少2路进线交流电源的检测，直接检测双电源切换装置的下口3相交流电压；

按照上述要求，根据上述硬件配置减PLC扩展模块EM231及相应的传感器。

3、监控系统功能要求，根据“1、监控系统功能要求”减少了2路进线交流电源的检测及电池巡检功能。

按照上述要求，根据上述硬件配置减PLC扩展模块EM231、相应的交流电压传感器及电池巡检模块。

4、监控系统功能要求，根据“1、监控系统功能要求”减少了2路进线交流电源的检测、电池巡检功能及支路绝缘监察功能。

按照上述要求，因为去掉了绝缘监察模块，所以检测控母、合母及正负对地电压的功能要转移到PLC模块上。由此，该监控系统需要加装PLC模拟量扩展模块EM231及相应的直流电压传感器。由PLC主机检测电池组电压、控母正负对地电压（由此可计算出控母电压）、电池组电流、负载电流，PLC扩展模块EM231检测三相交流电压，电池巡检功能由电池巡检模块完成。

监控系统通讯网络连接：由5.7寸触摸屏做主站（PLC做主站的方案成本要高，因为这样PLC需要占用2个通讯口，需选用224XP或226的PLC，此种方案适用于模块多的大中型系统），该HMI有两个通讯接口，COM1做主站接口，COM2做后台通讯的从站接口。COM1用RS485的方式引出总线，该485总线分别接入PLC主机模块、电池巡检模块、支路绝缘监察模块、数字式充电模块。

监控系统的通讯协议：内部总线与后台接口均采用标准MODBUS-RTU协议，该协议具有通用性好、协议功能规范、传输数据等特点，受到广大自动化厂家的青睐。

由此可得出，PLC监控系统的配置方案灵活，选型需谨慎。