西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8千万库存

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一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下：
接受 驱动
现场信号 受控元件

一、CPU的构成
PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，
与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。
CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。
CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。
CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。
二、I/O模块：
PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其较大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受较大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
三、电源模块：
有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。
四、底板或机架：
大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
五、PLC 的外部设备
外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类
1. 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。
2. 监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。
3. 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于*性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。
4. 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。
六、PLC的通信联网
PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。
当然，PLC之间的通讯网络是各厂家**的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。
了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的较佳功能。

PLC接口损坏的原因是由于瞬态过电压和静电造成的。既然弄清楚了PLC接口损坏的原因，那么就不难找出PLC接口损坏的解决方法了。

PLC接口损坏的解决方法：

一、从PLC内部考虑：

1、采用隔离的DC/DC将24V电源和5V电源隔离，分析了三菱、欧姆龙、施耐德PLC以及西门子的PROFIBUS接口均是如此。

2、选用带静电保护、过热保护、输入失效保护等保护措施完善的高挡次RS485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，这些芯片价格一般在十几元至几十元，而SN75176的价格仅为1.5元。

3、采用响应速度更快、承受瞬态功率更大的新型保护器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的钳制电压为6.8V，承受瞬态功率为500W，BL器件则可抗击4000A以上大电流冲击。

4、R1和R2采用正温度系数的自恢复保险PTC，如JK60-010，正常情况下的电阻值为5欧，并不影响正常通信，当受到浪涌冲击时，大电流流过PTC和保护器件TVS(或BL)，PTC的电阻值将骤然增大，使浪涌电流迅速减小。

二、从PLC外部考虑：

使用隔离的PC/PPI电缆，尽量不用廉价的非隔离电缆(特别是在工业现场)。西门子公司早期出产的PC/PPI电缆(6ES7901-3BF00-0XA0)是不隔离的，现在也改成隔离的电缆了!

PLC的RS485口联网时采用隔离的总线连接器.

与PLC联网的第三方设备，如变频器、触摸屏等的RS485口均使用RS485隔离器BH-485G进行隔离，这样各RS485节点之间就无“电”的联系，也无地线环生，即使某个节点损坏也不会连带其它节点损坏。

RS485通信线采用PROFIBUS总线**屏蔽电缆，保证屏蔽层接到每台设备的外壳并较后接大地。

对于有架空线的系统，总线上较好设置专门的防雷击设施。存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，它是可编程控制器具有基本的智能，能够完成可编程控制器设计者规定的各种工作。系统程序由可编程控制器生产厂家设计并固化在ROM中，用户不能读取。用户程序由用户设计，它使可编程控制器完成用户要求的特定功能。用户程序存储在存储器的容量以字节为单位。
可编程控制器使用以下物理存储器：
1、随机存取存储器（RAM）
用户可以用编程装置读出RAM的内容，也可以将用户程序写入RAM，因此，RAM又叫读写存储器，它是易失性的存储器，它的电源中断后，存储的信息将会丢失。
RAM的工作速度高，价格便宜，改写方便。在关断可编程控制器的外部电源后，可用锂电池保存在RAM中的用户程序和某些数据，锂电池可用2~5年，需要更换锂电池时，由可编程控制器发出信号，通知用户。现在部分可编程控制器仍用RAM来储存用户程序。
2、只读存储器（ROM）
ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失性的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM一般用来存放可编程控制器的系统程序。
3、可电擦除可编程的只读存储器（EEPROM）

它是非易失性的，但是可以用编程装置对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点，但是将信息写入它需要的时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序和需要长期保存的重要数据。

熟悉PLC可编程序控制器
   
PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操纵的电子系统，专为在产业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操纵等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输进/输出控制各种类型的机械或生产过程。DCS集散系统: DCS英文全称 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全称为集散型控制系统。DCS可以解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的，尽量将控制所造成的危险性分散,而将治理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。DCS一般由五部份组成：1：控制器2：I/O板 3：操纵站 4：通讯网络 5：图形及遍程软件。

        一、PLC的发展历程

            在产业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，**采用程序化的手段应用于电气控制，这就是**代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。

            个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍经常将PLC简称PC。

            PLC的定义有很多种。国际电工**（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操纵的电子系统，专为在产业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操纵的指令，并通过数字的、模拟的输进和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与产业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

            上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展较快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度进步，PLC逐渐进进过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

            PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在产业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

        二、PLC的构成

            从结构，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

        三、CPU的构成

            CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输进装置送来的状态或数据，并存进规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进进运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，往指挥有关的控制电路。

            CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

            在使用者看来，不必要具体分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

            CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数目及软件容量等，因此限制着控制规模。

        四、I/O模块

            PLC与电气回路的接口，是通过输进输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输进暂存器反映输进信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输进模块将电信号变换成数字信号进进PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输进（DI），开关量输出（DO），模拟量输进（AI），模拟量输出（AO）等模块。

            开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：

            开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

            模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

            除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

            按I/O点数确定模块规格及数目，I/O模块可多可少，但其较大数受CPU所能治理的基本配置的能力，即受较大的底板或机架槽数限制。

        五、电源模块

            PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输进电路提供24V的工作电源。电源输进类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。

        六、底板或机架

            大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

        七、PLC系统的其它设备

        1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目**般由计算机（运行编程软件）充当编程器。

        2、人机界面：较简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操纵员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

        3、输进输出设备：用于*性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写进器、条码阅读器，输进模拟量的电位器，打印机等。

        八、PLC的通讯联网

            依靠先进的产业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和治理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越明显，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。

            PLC具有通讯联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个同一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通讯协议的接口。

            PLC的通讯，还未实现互操纵性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。

            对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深进地了解该网络标准的协议、机制的条件下进行；再次综合考虑系统本钱、设备兼容性、现场环境适用性等具体题目，确定不同层次所使用的网络标准。

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