西门子模块6AV2123-2DB03-0AX0技术参数

西门子模块6AV2123-2DB03-0AX0技术参数

一般来说，对于初次使用PLC的用户或者是用于控立设备(单机控制)的场合，配套日本产的PLC产品，相对来说性能价格比有一定的优势，入门也较容易。对于系统规模较大、网络通信功能要求高、开放性好的分布式PLC控制系统，远程I/O控制系统，欧美生产的PLC可以为网络通信功能的发挥提供一定的便利。当然，产品的技术支持与服务、价格等因素也是选择PLC时所考虑的问题。
在PLC生产厂家确定后，PLC的型号主要决定于控制系统的技术要求，在满足设备控制要求的前提下，考虑生产成本。
从技术的角度考虑，以下指标是选择PLC型号时应引起注意的问题。
1.CPU性能
PLC的CPU性能主要涉及处理器的“位数”、运算速度、用户存储器的容量、编程能力(指令的功能、内部继电器、定时器、计数器的数量等)、软件开发能力、通信能力等方面。在使用特殊功能模块、特殊外部设备或是需要网络连接的场合，应考虑到CPU的功能与以上要求相适应。
此外，在满足控制要求的前提下，CPU的价格也是需要设计人员考虑的问题之一，选择的PLC既要满足系统的功能要求，同时也应该充分利用其功能，避免不必要的浪费。
2.1/0点数
PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。I/O点数的确定，应以上述的I/O点汇总表为依据。在正常情况下，PLC的I/O点可以适当留有余量，但同时也考虑生产制造成本。对于以下情况，应适当考虑增加一定的I/O余量。
①控制对象的部分要求不明确，存在要求改变可能;
②I/O点统计不完整，设计阶段或者现场调试时可能增加I/O点：
③PLC扩展较困难，但控制系统存在变动可能性;
④使用环境条件相对较差，PLC工作负荷较重：
⑤维修服务不方便，配件供应周期较长。
I/O点(包括程序存储器容量)的余量选择无规定的要求，没有固定的计算公式，一切都根据实际情况进行，避免教条主义，这样才能做到科学与合理。
3.功能模块的配套
选择PLC时应考虑到功能模块配套的可能性。选用功能模块涉及硬件与软件两个方面。在硬件上，应保证功能模块可以方便地与PLC进行连接，PLC应有连接、安装位置与相关接口、连接电缆等附件。在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便地对功能模块进行编程。
4.通信能力
对于分布式PLC控制系统、远程I/O控制系统，PLC的通信功能是考虑的问题。而对于集中控制系统或单机控制系统，既要考虑到用户现有外部调试设备等的正常使用，还应考虑到用户管理水平的提高与技术发展的可能性。增强通信功能，既是信息技术发展的基本要求，也是当前PLC的技术发展方向之一。因此，在选择PLC通信能力方面，应有一定的前蒽识，保留系统的发展空间。

一、选型
1、系统规模应确定是用PLC单机还是用PLC形成网络，由此计算出PLC输入、输出点数，并且要留有一定余量（10%）。
2、确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率和负载的性质（电感性、电阻性）等，确定PLC输出端的类型是采用继电器输出还是晶体管输出，或晶闸管输出。
3、存储容量与速度一般存储容量越大、速度赶快的PLC价格就越高，应根据系统的大小合理先用PLC产品。
4、编程器的选购PLC编程可采用三种方式：
手持编程器、图形编程器（梯形图）用PC机加PLC软件包编程效率，目前大多使用厂商提供的软件开发平台。因此，应根据系统的大小与难易开发周期的长短以资金的情况合选购PLC产品。
二、电源部分
PLC可*工作是追求的目标之一。电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，是干扰进入PLC的主要途径之一。若有条件，可对PLC采用单供电，以避免其他设备启停对PLC干扰。在干扰较强或对可*性要求很高的场合，可在PLC的交流电源输入端加接带屏蔽的隔离变压器和低通滤波器。隔离变压器可以抵制从电源线窜入的外来干扰，低能滤波器可以吸收掉电源中的大部分“毛刺”干扰。动力部分、控制部分、PLC与I\O电源应分别配线，隔离变压器与PLC、I/O电源之间采用双绞线连接。系统的动力线应有足够截面，以降低线路压降。
三、输入回路的设计
1、PLC上DC24V电源使用PLC产品的DC24V电源，容量小，用其带时要注意容量，作好防短路措施。
2、外部DC24V电源若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC的DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源。注意：该电源的“－”端不要与PLC的DC24V的“－”端及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。
3、输入的灵敏度PLC的端电压和电流均有规定，当输入回路串有二管或电阻（不能启动），或者有并联电阻或有漏电电流时，（不能切断），就会有误码动作，灵敏度下降，对此应措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PLC的大输入电流时，也会引起误码动作，应采用弱电流输入器件，选用输入为共漏型的PLC。
四、输出回路的设计
1、各种输出方式的比较
继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A/点；缺点是不适用于高频动作的负载。晶闸管输出；带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应动作，响应时间为1ms。晶体管输出：适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但只能带DC0./点，每4点不得大于0.8A。
当系统输出频率为每分钟６次以下时，应继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。
2、抗干扰与外部互锁
若PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击。为此，对直流感性负载并接续流二管，对交流感性负载并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。
3、PLC外部驱动电路对于ＰＬＣ输出不能直接带动负载的情况，在外部采用驱动电路，还应采用保护电路利浪涌吸收电路，且每路有显示二管（LED）指示。印制板应做成插拔式，以方便维修。
五、安装与布线
1、安装位置PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内。与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件，如继电器，接触器的线圈应并联RC消弧电路或续流二管。PLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、高频焊机和大型动力设备等。
2、信号线与功率线应分开布线不同类型线应分别装入不同管槽，信号应尽量*近地线或接地的金属导体。当信号线长度过300M时，应采用中间继电器转接信号或使用PLC远程I\O模块。
3、信号传输通常，当模拟输入输出信号距PLC较远时，应采用4-20ma或0-10ma的电流传输方式，而不是电压传送方式。传送模拟信号的屏蔽层为一端接地。为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，并将屏蔽层两端接地。
六、扩展模块的选用
80点以内的系统，一般不需要扩展，当系统较大时就要扩展。当扩展不能满足要求时，可采用网络结构。扩展模块种类很多，如单输入模、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。
七、PLC的网络设计
用PLC进行网络设计难度比PLC单机控制大得多。应先用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应实时要求，造成崩溃。另外，还要考虑通信接口、通信协议、数据传送速度等。后，还要向商家寻求网设计和软件技术支持及详细技术资料。
八、软件编制
在编制软件前，应熟悉所先用的PLC产品软件说明书。若用图形编程器或软件包，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图后再编程。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。

   开关量信号一般对信号电缆没有严格的要求，可以选用普通电缆，信号传输距离较远时，可以选用屏蔽电缆。模拟量信号和高速信号（例如光电编码器等提供的信号）应选择屏蔽电缆。有的通信电缆的信号频率很高，一般应选用电缆或光纤电缆，在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆。
   PLC应避免强干扰源，例如大功率晶闸管装置、变频器、高频焊机和大型动力设备等。PLC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，两者之间的距离应大于200mm。与PLC装在同一个开关柜内的电感性元件，例如继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。
   信号线与功率线应分开走线，电力电缆应单走线，不同类型的线应分别装入不同的电缆管或电缆槽中，并使其有尽可能大的空间距离，信号线应尽量靠近地线或接地的金属导体。
   当开关量I/O线不能与动力线分开布线时，可以用继电器来隔离输入／输出线上的干扰。当信号线距离过300m时，应采用中间继电器来转接信号，或使用PLC的远程I/O模块。
   I/O线与电源线应分开走线，并保持一定的距离。如果不得已要在同槽中布线，应使用屏蔽电缆。交流线与直流线应分别使用不同的电缆；开关量、模拟量I/O线应分开敷设，后者应采用屏蔽线。如果模拟量输入／输出信号距离PLC较远，应采用DC4～20mA的电流传输方式，而不是易受干扰的电压传输方式。
   传送模拟信号的屏蔽线，其屏蔽层应一端接地，为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，其电阻应小于屏蔽层电阻的1/10，并将屏蔽层两端接地。如果无法设置电位均衡线，或只考虑抑制低频干扰时，也可以一端接地。
   不同的信号线不用同一个接插转接，如果用同一个接插件，要用备用端子或地线端子将它们分隔开，以减少相互干扰。

1、分析被控对象并提出控制要求
详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。
2、确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。
3、选择PLC
PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章二节。
4、分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
1.分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在２步中进行。
2.设计PLC外围硬件线路
画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入可编程控制器的控制电路等。
由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。
5、程序设计
1.程序设计
根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：
1）初始化程序。
       在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。
2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对立，一般在程序设计基本完成时再添加。
3）保护和连锁程序。
       保护和连锁是程序中不可缺少的部分，认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。
2.程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。
2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。
6、硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：
1)设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2)设计系统各部分之间的电气互连图。
3)根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
7、联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
8、整理和编写技术文件
技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等

一、适合的工作环境
1．环境温度适宜
各生产厂家对PLC的环境温度都有一定的规定。通常PLC允许的环境温度约在0~55°C。因此，安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足够的通风散热空间；不要把PLC安装在阳光直接照射或离暖气、加热器、大功率电源等发热器件很近的场所；安装PLC的控制柜有通风的百叶窗，如果控制柜温度太高，应该在柜内安装风扇强迫通风。
2．环境湿度适宜
PLC工作环境的空气相对湿度一般要求小于85％，以保证PLC的绝缘性能。湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。因此，不能将PLC安装在结露、雨淋的场所。
3．注意环境污染
不宜把PLC安装在有大量污染物（如灰尘、油烟、铁粉等）、腐烛性气体和可燃性气体的场所，尤其是有腐蚀性气体的地方，易造成元件及印刷线路板的腐蚀。如果只能安装在这种场所，在温度允许的条件下，可以将PLC封闭；或将PLC安装在密闭性较高的控制室内，并安装空气净化装置。
4．远离振动和冲击源
安装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所，尤其是连续、频繁的振动。必要时可以采取相应措施来减轻振动和冲击的影响，以免造成接线或插件的松动。
5．远离强干扰源
PLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、高频设备和大型动力设备等，同时PLC还应该远离强电磁场和强放射源，以及易产生强静电的地方。
二、合理的安装与布线
1.注意电源安装
电源是干扰进入PLC的主要途径。PLC系统的电源有两类：外部电源和内部电源。
外部电源是用来驱动PLC输出设备(负载)和提供输入信号的，又称用户电源，同一台PLC的外部电源可能有多规格。外部电源的容量与性能由输出设备和PLC的输入电路决定。由于PLC的I／O电路都具有滤波、隔离功能，所以外部电源对PLC性能影响不大。因此，对外部电源的要求不高。
内部电源是PLC的工作电源，即PLC内部电路的工作电源。它的性能好坏直接影响到PLC的性。因此，为了保证PLC的正常工作，对内部电源有较高的要求。一般PLC的内部电源都采用开关式稳压电源或原边带低通滤波器的稳压电源。
在干扰较强或性要求较高的场合，应该用带屏蔽层的隔离变压器，对PLC系统供电。还可以在隔离变压器二次侧串接LC滤波电路。同时，在安装时还应注意以下问题：
1)隔离变压器与PLC和I/O电源之间采用双绞线连接，以控制串模干扰；
2)系统的动力线应足够粗，以降低大容量设备起动时引起的线路压降；
3)PLC输入电路用外接直流电源时，采用稳压电源，以保证正确的输入信号。否则可能使PLC接收到错误的信号。
2.远离高压
PLC不能在高压电器和高压电源线附近安装，不能与高压电器安装在同一个控制柜内。在柜内PLC应远离高压电源线，二者间距离应大于200mm。
3.合理的布线
1)I/O线、动力线及其它控制线应分开走线，尽量不要在同槽中布线。
2)交流线与直流线、输入线与输出线分开走线。
3)开关量与模拟量的Ｉ/Ｏ线分开走线，对于传送模拟量信号的Ｉ/Ｏ线用屏蔽线，且屏蔽线的屏敝层应一端接地。
4)PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高，很容易受干扰，不能与其它的连线敷埋在同槽内。
5）PLC的I/O回路配线，使用压接端子或单股线，不宜用多股绞合线直接与PLC的接线端于连接，否则容易出现火花。
6)与PLC安装在同一控制柜内，虽不是由PLC控制的感性元件，也应并联ＲＣ或二管消弧电路。
三、正确的接地
良好的接地是PLC运行的重要条件。为了抑制干扰，PLC一般单接地，与其它设备分别使用各自的接地装置，；也可以采用公共接地，但禁止使用如图6-37c所示的串联接地方式，因为这种接地方式会产生PLC与设备之间的电位差。
PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地电阻要小于100Ω，接地线的截面应大于２mm2。
另外，PLC的CPU单元接地，若使用了I/O扩展单元等，则CPU单元应与它们具有共同的接地体，而且从任一单元的保护接地端到地的电阻都不能大于100Ω。
四、的保护环节
１．短路保护
当PLC输出设备短路时，为了避免PLC内部输出元件损坏，应该在PLC外部输出回路中装上熔断器，进行短路保护。在每个负载的回路中都装上熔断器。
2.互锁与联锁措施
除在程序中保证电路的互锁关系，PLC外部接线中还应该采取硬件的互锁措施，以确保系统地运行，如电动机正、反转控制，要利用接触器KM1、KM2常闭触点在PLC外部进行互锁。在不同电机或电器之间有联锁要求时，也在PLC外部进行硬件联锁。采用PLC外部的硬件进行互锁与联锁，这是PLC控制系统中常用的做法。
3．失压保护与紧急停车措施
PLC外部负载的供电线路应具有失压保护措施，当临时停电再恢复供电时，不按下“启动”按钮PLC的外部负载就不能自行启动。这种接线方法的另一个作用是，当特殊情况下需要紧急停机时，按下“停止”按钮就可以切断负载电源，而与PLC毫无关系。
五、必要的软件措施
有时硬件措施不一定干扰的影响，采用一定的软件措施加以配合，对提高PLC控制系统的抗干扰能力和性起到很好的作用。
1.开关量输入信号抖动
在实际应用中，有些开关输入信号接通时，由于外界的干扰而出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在继电器系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成什么影响，但在PLC系统中，由于PLC扫描工作的速度快，扫描周期比实际继电器的动作时间短得多，所以抖动信号就可能被PLC检测到，从而造成错误的结果。因此，对某些“抖动”信号进行处理，以保证系统正常工作。
输入信号抖动的影响及
a)抖动现象的影响b)抖动的方法
2．故障的检测与诊断
PLC的性很高且本身有很完善的自诊断功能，如果PLC出现故障，借助自诊断程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢复正常工作。
大量的工程实践表明，PLC外部输入、输出设备的故障率远远PLC本身的故障率，而这些设备出现故障后，PLC一般不能觉察出来，可能使故障扩大，直至强电保护装置动作后才停机，有时甚至会造成设备和人身事故。停机后，查找故障也要花费很多时间。为了及时发现故障，在没有酿成事故之前使PLC自动停机和报警，也为了方便查找故障，提高维修效率，可用PLC程序实现故障的自诊断和自处理。
现代的PLC拥有大量的软件资源，如FX2N系列PLC有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器，有相当大的裕量，可以把这些资源利用起来，用于故障检测。
（1）时检测机械设备在各工步的动作所需的时间一般是不变的，即使变化也不会太大，因此可以以这些时间为参考，在PLC发出输出信号，相应的外部执行机构开始动作时启动一个定时器定时，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。例如设某执行机构（如电动机）在正常情况下运行50s后，它驱动的部件使限位开关动作，发出动作结束信号。若该执行机构的动作时间过60s（即对应定时器的设定时间），PLC还没有接收到动作结束信号，定时器延时接通的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的循环程序，启动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。
（2）逻辑错误检测在系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部的信号（如辅助继电器的状态）相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出现了故障。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。例如某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为ON状态，若它们同时为ON，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。
3．预知干扰
某些干扰是可以预知的，如PLC的输出命令使执行机构（如大功率电动机、电磁铁）动作，常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使PLC接收错误的信息。在容易产生这些干扰的时间内，可用软件PLC的某些输入信号，在干扰易发期过去后，再取消封锁。
六、采用冗余系统或热备用系统
某些控制系统（如化工、造纸、冶金、核电站等）要求有高的性，如果控制系统出现故障，由此引起停产或设备损坏将造成大的经济损失。因此，仅仅通过提高PLC控制系统的自身性是满足不了要求。在这种要求高性的大型系统中，常采用冗余系统或热备用系统来有效地解决上述问题。
1．冗余系统
所谓冗余系统是指系统中有多余的部分，没有它系统工作，但在系统出现故障时，这多余的部分能立即替代故障部分而使系统继续正常运行。冗余系统一般是在控制系统中重要的部分（如CPU模块）由两套相同的硬件组成，当某一套出现故障立即由另一套来控制。是否使用两套相同的I/O模块，取决于系统对性的要求程度。
两套CPU模块使用相同的程序并行工作，其中一套为主CPU模块，一块为备用CPU模块。在系统正常运行时，备用CPU模块的输出被禁止，由主CPU模块来控制系统的工作。同时，主CPU模块还不断通过冗余处理单元（RPU）同步地对备用CPU模块的I/O映像寄存器和其它寄存器进行刷新。当主CPU模块发出故障信息后，RPU在1～3个扫描周期内将控制功能切换到备用CPU。I/O系统的切换也是由RPU来完成。
a)冗余系统b)热备用系统
2．热备用系统
热备用系统的结构较冗余系统简单，虽然也有两个CPU模块在同时运行一个程序，但没有冗余处理单元RPU。系统两个CPU模块的切换，是由主CPU模块通过通信口与备用CPU模块进行通信来完成的。两套CPU通过通讯接口连在一起。当系统出现故障时，由主CPU通知备用CPU，并实现切换，其切换过程一般较慢。