西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0型号含义

西门子模块6ES7241-1AA22-0XA0型号含义

 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）， 简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的发展这种装置的功能已经大大**过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。 一、PLC 的由来 在60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即： 1．编程方便现场可修改程序； 2．维修方便采用模块化结构； 3．可靠性**继电器控制装置； 4．体积小于继电器控制装置； 5．数据可直接送入管理计算机； 6．成本可与继电器控制装置竞争； 7． 输入可以是交流115V； 8．输出为交流115V 2A 以上能直接驱动电磁阀接触器等； 9．在扩展时原系统只要很小变更； 10．用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 1969 年，美国数字设备公司（DEC） 研制出**台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971 年，已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业。 这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本**台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的**台PLC。我国从1974 年开始研制，于1977年开始工业应用。 二、PLC 的定义 PLC 问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association） 经过四年的调查工作，于1984 年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC 作了如下定义 “PC 是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC 之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。” 以后国际电工**（IEC）又先后颁布了PLC 标准的草案**稿，*二稿，并在1987 年2 月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工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，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 三、PLC 的特点 1． PLC 的主要特点 （1）高可靠性 1）所有的I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。 2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms。 3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 4）采用性能优良的开关电源。 5）对采用的器件进行严格的筛选。 6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。 7）大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。 （2）丰富的I/O 接口模块 PLC针对不同的工业现场信号，如： • 交流或直流； • 开关量或模拟量； • 电压或电流； • 脉冲或电位； • 强电或弱电等。 有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备，如： • 按钮 • 行程开关 • 接近开关 • 传感器及变送器 • 电磁线圈 • 控制阀 直接连接另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

3）采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外绝大多数PLC 均

采用模块化结构PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计由

机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合

1、功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。
3、可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为较可靠的工业控制设备之一。
4、系统的设计、安装、调试工作量少
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
5、编程方法简单
梯形图是使用得较多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。
梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。
6、维修工作量少，维修方便
PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。
7、体积小，能耗低
对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。
PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。学得辛苦，做得舒服。

异步电动机结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强，使用、安装、维护方便，在农业用电中大多电力负荷均由异步电动机驱动。但它起动电流约为额定电流的5～7倍。电动机容量越大，起动时冲击电流对农网及其负载冲击就越大。所以大功率异步电动机需采用起动装置启动。常用的有自耦变压器降压、串饱和电抗器和Y/△转换降压起动等，靠接触器切换电压实施启动降压，无法根本解决起动瞬时电流尖峰冲击；起动转矩不可调，起动中二次冲击电流对负载产生冲击转矩，当电网电压下降，可能造成电动机堵转；起动过程接触器带载切换，易造成触点的拉弧、损坏等方面问题。 

1-全新的起动方式 

（1）软起动： 

软起动是采用软件控制方式来平滑起动电动机，一方面控制方式以软（件）控强（电），另一方面控制结果将电机起动特性由"硬"平滑为"软"，故被称之为"软起动"。它又分为两种：一种是采用变频恒矩限流；另一种是采用晶闸管调压起动，又称智能软起动。 

（2）两类软起动的对比： 

①技术性能。采用变频调速起动，起动时具有良好的静、动态性能，就是在低速情况下也能随意调节电动机转矩，能以恒转矩起动电动机，起动电流可以限制在150%额定电流。 
 
采用智能软起动，起动时由于转矩是按电压比的平方减少，因此起动转矩很小。软起动器有电流反馈，也可采用恒流起动，即在起动过程中保护起动电流不变，直到电动机接近同步转速。
  
从技术性能方面考虑，变频调速起动适用于较大起动转矩的负载，一般是大于50%的场合，例如往复式空压机、离心分离机、带负载的输送机、破碎机、螺旋式或振动式给料机、活塞式泵、带飞轮冲压机。智能软起动适用于较小转矩的负载，一般是小于50%的场合，例如旋转式空压机、离心式风机、离心泵、空载起动的输送机、各种空载起动的设备。  
②经济性。采用变频器调速起动比智能软起动的投资费用高两倍甚至三倍。 

综合以上技术性能和经济性，对农网而言，当前受欢迎、能实际推广的起动方式当数后者。
  
（3）智能软起动： 

智能软起动主要由串接于电源与被控电动机之间三对反并联晶闸管调压电路构成，以单片机为控制核心，整个起动过程是数字化程序软件控制下自动进行。利用三对晶闸管的电子开关特性，通过起动器中的单片机，控制其触发脉冲的迟早来改变触发角的大小。而触发导通角的大小，又改变晶闸管的导通时间，从而较终改变加到定子绕组的三相电压的大小。异步电动机定子调压的，一方面其转矩近似与定子电压的平方成正比，另一方面电动机的电流又和定子电压成正比。从而电动机的起动转矩和初始电流的限制可以通过定子电压的控制来实现，而定子电压又是通过可控硅的导通相角来控制的，所以不同的初始相角可实现不同的端电压，以满足不同的负载起动特性。电动机起动过程中，晶闸管的导通角逐渐增大，晶闸管的输出电压也逐渐增加，电动机从零开始加速，直到晶闸管全导通，从而实现电动机的无级平滑起动。电动机的起动转矩和起动电流的较大值可根据负载情况设定。 

2-智能软起动的技术特性与功能 

（1）基本特性： 

①采用单片机全数字自控监控。起动时起动电流以恒定的斜率平稳上升，对电网无冲击电流，不会造成大的电压降落，保证了电网电压的稳定。启动转矩、电流、电压、时间可按负载不同而设定，可取得较佳的电流冲击和较佳的转矩控制特性。较大地减少了电动机转矩对负载的冲击，也满足了不同工作对象对起动转矩的不同要求，保护了驱动机构。 

②电动机起动不受电网电压波动的影响。由于在晶闸管的移相电路中，引入了电流反馈，因而使电动机在起动过程中保持恒流、平稳起动。同时，由于以起动电流为定值整定，当电网电压上下波动时，通过控制电路自动增大或减小晶闸管导通角来维持原设定值，可保护起动电流恒定。有的还采用双电源隔离，保证控制部分不受各种强电干扰。  
③根据工作对象的不同，可选择多种起停方式。而采用不同的起动方式，其起动力矩也不同。一般软起动的初始转矩可根据用户要求在锁定转矩的0%～范围内选择，从初始力矩水平开始，电动机的电压在斜坡加速时间内无级增加，加速的斜坡时间由用户设定。可以自由停车和软停车，软停车时间可调节。软停车特性大大延长电气触点寿命。 

④结构简单，重量轻，无噪音，占地小。作为无触点控制，其使用寿命比传统的接触器大大延长，若使用得当，可长达几十年，全免维修。而且安装、操作、使用简便。平滑、渐进的起动过程亦降低设备的振动和噪声，延长转动机寿命，并改善了工人的劳动环境。 

⑤可选择过流、过载、电源缺相多种保护，保证了设备和电机的安全。提供设备的监控保护的快速故障诊断信息，如限流、过载、缺相、转子堵转等。保护整定值可由用户*，保护性能可靠。有的还具相序自动识别、相序保护功能。 

⑥带标准的RS232C接口，具有通信功能。通过标准接口传输数据，可集成网络化，实现分散控制，集中管理。全数字设定和外控功能大大方便用户。人机界面友好：工作时显示工作电压，工作电流，较大电流；故障时显示故障，性能价格比高。方便的外控接口具有数字延时起动控制；软停控制输入；起动延时继电器输出；故障继电器输出等多种功能。 

（2）起动特性： 

①限流型：限制起动电流，降低起动压降，任意调整，键盘设定。 

②电压控制型：设定允许电压降百分值，自动测量压降并限制压降。通过测量压降自适应控制起动电流。调试数据电脑自动记忆，运行时由智能程序自动监控运行。 

③转矩控制型：对电机运行特性的控制，尤其是在起动和停止期间。对电机和起动器的过载保护。对传动机械的保护，浪涌转矩并降低冲击电流。在给定区间内控制加速转矩和按应用要求调节电机转矩。
  
④转矩控制加突跳型：如果转矩控制起动时间长，通过转矩突跳克服静转矩，加快起动周期。 

（3）停车特性： 

①自由停机：自由掉电停机，外故障停机，自复位可编位。 

②软停机：0～200s（t=Os为自由停机）自设定。电机停车传统方式为自由停机，既通过瞬间停电来实现。但如皮带运输机、升降机等许多负荷并不宜突然停机，软停车功能正好能满足此要求。晶闸管在收到软停机信号后，导通角渐减，经一定时间才过度到全关，即电动机端电压渐减至零。停车时间可按实际需要设定。 

③制动停机：0～60s自设定，强制停机。 

（4）控制及通讯功能： 

①控制输入：无源开关量（无源触点）。起动：瞬停；软停；手、自动切换；共用端五种。 
 
②控制输出：旁路；延时；故障输出三种。 
 
③电流输出：4～20ma。 

④计算机通讯：RS232或RS485。 

⑤显示器：正常时，显示电动机运行电流或电压；故障时；显示故障内容。 

⑥键盘：设定参数；接点功能；锁停。 

（5）系统保护功能： 

①电子速断保护：内置，起动、运行、软停时输出短路，报警并动作； 

②单相接地保护：故障时报警并停车； 

③过电压保护：故障时报警并停车；  

④过负荷保护：故障时先报警，后停车； 

⑤断相保护：电动机上、下口断相对报警并停车； 

⑥倒相保护：电动机上口倒相时报警并不启动。 

（6）维护及管理功能： 

①故障自诊断，短路、过电压、单相接地、电机过载、堵转，加智能程序可判断拖动系统工况； 

②故障显示与继电器接点输出； 

③模块化组合设计，根据故障显示内容，5min排除故障； 

④可带4～20mA模拟量电流输出口，输出电机的起动电流和运行电流值； 

⑤可带计算机通讯接口（RS232C），可联上位微机管理或遥信。 

3-智能软起动的应用 

选用原则：在农业电气化实际应用中，一般根据下述原则来选用， 

①功率较大，直接起动对电网产生不允许的冲击的电动机； 

②防止起动时产生力矩冲击，而使转动机械断裂、损坏的场合； 
 
③较频繁起动的电动机（软起动装置一般允许起动10次/h，而使电动机不致过热）；
  
④需重载起动，且正常负载所需运行负载力矩又比大一号电动机额定转矩小得多的电动机； 

⑤需防止水锤效应，防止管道破裂的泵类负载； 

⑥拖动负载需特殊功能的电机。如突跳、平滑加速、减速、快速停止、低速制动和准确定位等