西门子6ES7288-1ST20-0AA1 CPU ST20

西门子6ES7288-1ST20-0AA1

1. 可编程控制器的定义

    可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年电工**（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

    “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

    2. PLC的特点

    2.1可靠性高，抗干扰能力强

    高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有*的可靠性也就不奇怪了。

    2.2配套齐全，功能完善，适用性强

    PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

    2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎

    PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

    2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

    PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

    2.5体积小，重量轻，能耗低

    以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

    3. PLC的应用领域

    目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

    3.1开关量的逻辑控制

    这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

    3.2模拟量控制

    在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

    3.3运动控制

    PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。**上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

    3.4过程控制

    过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

    3.5数据处理

    现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统

1) I&M 数据：设置和数据访问符合 PROFIBUS 准则（订购号 3.502，版本 1.1，2003 年 5 月）中的条款。

2) 数字输入的改变实际上是局部加盖一个时间戳（在 ET 200M 的 IM 153 中）然后通过一个过程中断传送到 CPU。如果用户希望在 IM153-2BAx2 获得 1ms 的高精度时间戳，则每个 IM 需要插入较多 8 个模块。请遵守 ET 200M 和 PCS7 手册中的安装和组态指南。

3) 符合 PNO 的标准冗余：符合 PROFIBUS 国际从站冗余技术规范 V1.2（2004 年 11 月）的“Flying Redundancy”；订货号：2.212

4）运行中的组态改变是指硬件组态的改变，如重新参数化或者增加模块，可以在操作时进行而不会产生负面影响。

运行模式

IM 153 接口模块完全接管模块化的 ET 200M I/O 站和连接到 PROFIBUS DP 的更高一级的主站之间的通讯。

在组态期间输入输出被分配到各自的主站。

IM 153-2 接口模块能够装配冗余的 PROFIBUS DP 系统。如果主动分支发生故障，被动 IM 153-2 采取相关功能的无冲突控制。

参数设置

TIA 博途

PROFINET 模块集成在 TIA Portal 中（可在 V10.0 或更高版本中进行组态；V13.0.1 或更高版本包括 IM153-2BA10）。

STEP 7

组态是使用 HW Config 进行的，需在相应硬件表中选择相关首站。也可以从对应的 HW 目录进行模块组态。

第三方工具

使用 GSD 文件来连接第三方主站和使用第三方工具组态

电气网络采用双绞线屏蔽电缆。RS 485 接口根据电压差进行操作。因此，与电压或电流接口相比更不易受干扰影响。使用 PROFIBUS，站点通过总线端子和总线连接器连接到总线(每网段多 32 个节点)。

各网段通过中继器连接。

传输速率在 9.6 Kbit/s 至 12 Mbit/s 之间可调。

段长取决于传输速率。

电气网络可配置成总线或树形结构。

对于本质安全区域中的应用，可将符合 IEC 61158-2 的传输技术与 PROFIBUS PA 结合使用。此时，传输速率可达 31.25 Kbit/s。

特性

优质总线电缆

传输方法：RS 485（符合 EIA）

具有总线终端和总线连接器的总线拓扑，用于连接 PROFIBUS 站

符合 IEC 61158/EN 50170 通用自动化标准 (PROFIBUS FMS/DP) 和 IEC61158-2 本质安全区域标准 (PROFIBUS PA) 的传输方法

RS 485 的 DP 传输系统（通过差分电压信号进行位编码）使用网络组件（DP/PA 耦合器或 DP/PA 链接器）转换为 IEC 61158-2（通过电流信号进行位编码）

简单、统一的安装和接地方案

易于安装