西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8传授代理

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PLC的控制方式属于存储程序控制，其控制功能是通过存放在存储器内的程序来实现的，若要对控制功能作必要修改，只需改变控制程序即可，这就实现了控制的软件化。可编程控制器的优点在于"可"字，从软件来讲，其控制程序可编辑、可修改；从硬件上讲，其外部设备配置可变。构建一个PLC控制系统的重心就在于控制程序的编制，但外部设备的选用也将对程序的编制产生影响。因此在进行程序设计时应结合实际需要，硬、软件综合考虑。本文就硬、软两方面，选取梯形图为编程语言，以松下电工FPO-C32型PLC为例，对PLC使用过程中易出现的几个问题及解决方法进行了分析。
     一、外部输入设备的选用与PLC输入继电器的使用

     1. 外部输入信号的采
集     PLC的外部设备主要是指控制系统中的输入输出设备，其中输人设备是对系统发出各种控制信号的主令电器，在编写控制程序时必须注意外部输入设备使用的是常开还是常闭触点，并以此为基础进行程序编制。否则易出现控制错误。
    在PLC内部存储器中有专用于输入状态存储的输入继电器区，各输入设备（开关、按钮、行程开关或传感器信号）的状态经由输入接口电路存储在该区域内，每个输入继电器可存储一个输入设备状态。PLC中使用的"继电器"并非实体继电器，而是"软继电器"，可提供无数个常开、常闭触点用于编程。每个"软继电器"仅对应PLC存储单元中的一位（bit），该位状态为"1"，表示该"软继电器线圈"通电，则程序中所有该继电器的触点都动作。输入继电器作为PLC接收外部主令信号的器件，通过接线与外部输入设备相联系，其"线圈"状态只能由外部输入信号驱动。     输入设备选用的是按钮SB0的常闭触点，输入继电器X0的线圈状态取决于SB0的状态。该按钮未按下时，输入继电器X0线圈状态为"1"通电状态，程序中所有X0触点均动作，即常开触点接通，常闭触点断开；若按下该按钮，则输入继电器X0线圈状态为"0"断电状态，程序中所有X0触点均恢复常态。如果输入继电器连接的输入设备是按钮SB0的常开触点，则情况恰好相反：在该按钮未按下时，输入继电器X0线圈状态为"0"断电状态，程序中所有X0触点均不动作；若按下该按钮，输入继电器X0线圈状态为"1"通电状态，程序中所有X0触点均动作。
    2. 停车按钮使用常闭型     由于PLC在运行程序判别触点通断状态时，只取决于其内存中输入继电器线圈的状态，并不直接识别外部设备，因此编程时，外部设备的选用与程序中的触点类型密切相关。这是一个在对照电气控制原理图进行PLC编程时易出现的问题。较典型的例子是基本控制--"起保停控制"中的停车控制。     为"起保停控制"电气原理图，在该系统中，按钮SB0用于停车控制，因此使用其常闭触点串联于控制线路。SBl为起动按钮，使用其常开触点。若使用相同的设备（即停车SB0用常闭触点，起动SBl用常开触点），利用PLC进行该控制，则需编程梯形图程序
I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，输出Y0     该梯形图中停车信号X0使用的是常开触点串联在控制线路中，这是因为外部停车设备选取按钮常闭触点所致，不操作该按钮，则输出Y0正常接通，若按下该按钮，输出Y0断电。
    3. 停车按钮使用常开型     若希望编制出符合我们平时阅读习惯的梯形图程序，则在选用外部停车设备时需使用按钮SB0的常开触点与X0相连。
I/O分配：SB0--X0，SBl--Xl，输出Y0     图3、4梯形图完成相同的控制功能，程序中停车信号X0使用的触点类型却不相同，其原因就是连接在输入继电器X0上的外部停车按钮触点类型选用不同。图4所示梯形图程序更加符合我们的阅读习惯，也更易分析其逻辑控制功能，因此在PLC构成控制系统中，外部开关、按钮无论用于起动还是停车，一般都选用常开型，这是一个在使用PLC时需要格外注意的问题。
     二、PLC的"串行"运行方式与控制程序的编制

     PLC与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电接触器控制系统是按"并行"方式工作的，也就是说是按同时执行的方式工作的，只要形成电流通路，就可能有几个电器同时动作。而PLC是以"串行"方式工作的，PLC在循环执行程序时，是按照语句的书写顺序自上而下进行逻辑运算，而逻辑运算的结果会影响后面语句的逻辑运算结果。因此梯形图编程时，各语句的位置也会对控制功能产生关键影响。例如：       程序1调试结果：X0接通3次，Y3接通，X0再接通1次，Y3断开。       程序2程序调试结果．X0接通3次，Y3接通瞬间即断开。     上面两个程序中，输出Y3、计数器CTl02及内部通用继电器R0的逻辑条件均相同，仅仅是计数器CTl02所在语句位置发生了变化，而两段程序的运行结果就截然不同。这是因为CTl02对输出Y3的影响方式发生了变化。执行**段程序时，将首先判断输出Y3的状态，再判断CTl02的状态，CTl02的状态变化只能在下一个扫描周期对Y3产生影响；而执行*二段程序时，将首先判断CTl02的状态，再判断输出Y3的状态，CTl02的状态变化将在该扫描周期直接影响Y3的状态。从以上讨论可以得出，由于PLC采用"串行"工作方式，所以即使是同一元件，在梯形图中所处的位置不同，其工作状态也会有所不同，因此在利用梯形图进行控制程序编制时，应对控制任务进行充分分析，合理安排各编程元件的位置，才能够更为准确地实现控制。
     三、PLC的编程元件
     PLC的各种功能主要是通过运行控制程序来实现。编制程序时，需要合理使用PLC提供的编程元件（即软元件）。FPO型PLC中常用的编程元件有两种：位元件（bit）和字元件（word）。位元件实际上是PLC内存区域所提供的一个二进制位单元，又被称为软继电器，主要用作基本顺序指令的编程元件，如输入继电器Xn、输出继电器Yn、内部通用继电器Rn、定时（计数）器等，其参与控制的方式主要是通过对应触点的通断状态改变影响逻辑运算即输出。     字元件则为PLC内存区域内的一个字单元（16bit），主要用作功能指令和高级指令的编程元件，通常用以存放数据，如数据寄存器DTn，定时(计数)器的设定值SVn、经过值EVn等。字元件没有触点，通常以整体内容参与控制。     值得注意的是内存中的输入（X）区、输出（Y）区和内部通用（R）区，该区中的每个bit均可用作位元件，而且每16bit可构成一个字元件，如WRIO即是由16个位元件R100～R10F构成的字元件，该字元件中的内容一旦发生变化，这16个位的状态也随之发生改变。     图7所示程序中，WR0即为字元件，是左移位指令SR的编程元件，而Y0为输出软继电器的线圈，X0、X1、X2、X3则为输人软继电器的触点，其中第4步的R4触点为位元件R4的常开触点，而位元件R4又是字元件WR0中的一位，因此其状态受限于WR0的移位结果。
     四、顺序控制多步同输出的编程方法

     顺序控制是生产现场常见的一类控制任务，步进指令是PLC指令库中专用于顺序控制的。步进指令编程时，根据工艺流程将程序划分为一个个独立的程序段，执行时，CPU严格按梯形图编程顺序，只有执行完**段程序后才能下一段程序，并在下一段程序执行之前，将程序段复位。并且在语法上要求各程序段所使用的输出不允许重复。这在解决顺序控制任务中有多步同输出的情况时，就带来了一定的困难。借助于内部通用继电器可方便解决这一难题。如某一顺序控制任务如以下流程图     从机械手动作流程图可以看出，这个控制任务每个循环的工作可以划分为八步，其中第1步与第5步动作相同，均为上升；第3步和第7步动作相同，均为下降。在利用步进指令进行编程时，这两个工步所对应的程序段的输出不能直接设置为Y3、Y4，同一个输出使用两次则会出现语法错误。这时应考虑使用用于存储中间状态的内部通用继电器Rn来解决这个问题。如图7所示梯形图程序，其中R1、R5分别被定义为第1步与第5步的输出，R3、R7分别被定义为第3步与第7步的输出，在步进结束后再将R1、R5的状态输出到上升Y3，将R3、R7的状态输出到下降Y4，通过这样的方法可方便解决顺序控制任务中若干工步输出相同的问题。
      五、结束语     初学者对于PLC的基本应用易于掌握，但要做到灵活使用仍需对一些技术难点和使用技巧深刻理解。在编程之前，要对控制任务进行认真分析，合理选择外部设备和编程元件，并以此为基础进行编程；在编程过程中，如能灵话巧妙地使用编程元件，合理地进行程序编排，可使程序逻辑清楚，可读性增强。 

某台设备的工控机与PLC通讯失败，具体故障现象：在工控机上能够发送程序到PLC，能够传送到控制柜上的温度压力控制仪表，但是工控机上的手动控制界面里的操作设备的指令都失灵，也就是说在工控机上不能控制设备，同时电气控制柜上的设备控制按钮可以正常使用，请问故障会出现在哪些部分？
答：1.首先工控机上能够发送程序到PLC，能够传送到控制柜上的温度压力控制仪表，说明PLC运行正常，工控机与PLC通讯保持畅通，
2.电气控制柜上的设备控制按钮可以正常使用，也说明PLC运行正常，电气控制柜上的各种按钮开关与与PLC通讯保持畅通，这部分没有问题，
3.工控机上的手动控制界面里的操作设备的指令都失灵，问题在于：
.你的操作方式是否正确，如手动时，系统禁止自动，或者自动方式下，又禁止手动，
.工控机上的按钮开关与PLC通讯保中断，工控机上的按钮开关的电缆端子与PLC的SM模块的输入输出连接可能断开，
.工控机上的按钮开关的+24VDC电源线断开，导致所有信号中断，
4.可以在PLC的输入输出信号状态表中监控工控机上的按钮开关的信号是否正常，如果所有信号都为“0”，可以更换一块与工控机上的按钮开关连接的PLC的 SM输入模块，再观察，
5.如果以上正常，可以将PLC复位，再重新启动，再试机。

plc脉冲量的控制多用于步进电机、伺服电机的角度控制、距离控制、位置控制等。以下是以步进电机为例来说明各控制方式。
1、 步进电机的角度控制。首先要明确步进电机的细分数，然后确定步进电机转一圈所需要的总脉冲数。计算“角度百分比=设定角度/360°（即一圈）”“角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*角度百分比。”
公式为：角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*（设定角度/360°）。
2、 步进电机的距离控制。首先明确步进电机转一圈所需要的总脉冲数。然后确定步进电机滚轮直径，计算滚轮周长。计算每一脉冲运行距离。最后计算设定距离所要运行的脉冲数。
公式为：设定距离脉冲数=设定距离/[（滚轮直径*3.14）/一圈总脉冲数]
3、 步进电机的位置控制就是角度控制与距离控制的综合。
     以上只是简单的分析步进电机的控制方式，可能与实际有出入，仅供各位同仁参考。
     伺服电机的动作与步进电机的一样，但要考虑伺服电机的内部电子齿轮比与伺服电机的减速比。有些事情说起来比较简单，但实际应用就有难度了。请大家在实际的工作中领悟其中的道理。4线制测量传感器具有一个独立的供电电源和两根分别连接模拟模块的M+和M-端的测量电缆。因此它们也称为有源测量传感器。
2线制测量传感器也称为无源测量传感器，因为它们一般通过模拟量模块或外接电源供电。例如在PLC Analog bbbbb card 7KF02中要设置它的测量范围，有A.B.C.D四种,A,B是测量电压信号的,C.D是测量电流信号的.其中,电流信号测量C是四线制的,D的两线制的,我们从表面上不能以为接在设备上有两根线就认为是两线制,有四根线就认为是四线制,这样往往不准确.较好的方法是,万用表测量.1.只有两根信号线的判别:拆下接入PLC卡的线,用电流档测量线的两端是否有电流信号,如果有电流信号,则说明是四线制,如果没有任何显示,则说明是两线制;
2.如果接入PLC卡是四根信号线,那就一定是四线制;难区别的主要还是只有两根信号线时,比较容易出错,所以我的**条很重要。两线制是PLC提供24VDC的电源供仪表使用，即电源和电流信号共用两根线。四线制指仪表需要单独供电（两根线），电流信号又是两根线，加起来一共四根线。 线制指PLC提供仪表的电源且电源和电流信号共用两根线供仪表使用，四线制指仪表单独供电，电源两根线，电流信号又是两根线。说的是有源和无源概念.
    两线制的传感器也可以有几种同模块的连接方法：
1，硬件组态和量程卡都设定为四线制传感器：具体接法：24v电源 的正端接传感器的正端，传感器的负端接模板的正端，模板的负端接24V 负端。
2，如果是6ES7 331-7KF02-0AB0，它有直接给两线制传感器供电的功能，接两线制电流信号只需把量程卡选择D方向 ， 在硬件配置中选择2DMU，以**个通道为例，传感器的正端接模板2端子（M0＋），负端接模板3端子（M0－）即可。 此时模板对变送器供电由于工业生产现场的工作环境恶劣，干扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响PLC的正常工作。

以下介绍PLC的故障多发点：

1、第一类故障点(也是故障较多的地点)在继电器、接触器。

如生产线PLC控制系统的日常维护中，电气备件消耗量较大的为各类继电器或空气开关。主要原因除产品本身外，就是现场环境比较恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形直至不能使用。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。     

2、第二类故障多发点在阀门或闸板这一类的设备上。

因为这类设备的关键执行部位，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换，机械、电气、液压等各环节稍有不到位就会产生误差或故障。长期使用缺乏维护，机械、电气失灵是故障产生的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。我厂对此类设备建立了严格的点检制度，经常检查阀门是否变形，执行机构是否灵活可用，控制器是否有效等，很好地保证了整个控制系统的有效性。     

3、第三类故障点可能发生在开关、极限位置、安全保护和现场操作上的一些元件或设备上。

其原因可能是因为长期磨损，也可能是长期不用而锈蚀老化。对于这类设备故障的处理主要体现在定期维护，使设备时刻处于完好状态。对于限位开关尤其是重型设备上的限位开关除了定期检修外，还要在设计的过程中加入多重的保护措施。     

4、第四类故障点可能发生在PLC系统中的子设备。

这类设备如接线盒、线端子、螺栓螺母等处。这类故障产生的原因除了设备本身的制作工艺原因外还和安装工艺有关，如有人认为电线和螺钉连接是压的越紧越好，但在二次维修时很容易导致拆卸困难，大力拆卸时容易造成连接件及其附近部件的损害。长期的打火、锈蚀等也是造成故障的原因。根据工程经验，这类故障一般是很难发现和维修的。所以在设备的安装和维修中一定要按照安装要求的安装工艺进行，不留设备隐患。     

5、第五类故障点是传感器和仪表。

这类故障在控制系统中一般反映在信号的不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开敷设，特别是高干扰的变频器输出电缆。这类故障的发现及处理也和日常点巡检有关，发现问题应及时处理。     

6、第六类故障主要是电源、地线和信号线的噪声(干扰)。

问题的解决或改善主要在于工程设计时的经验和日常维护中的观察分析。

尽管PLC是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件， 并采取必要的抗干扰措施

1 概述
 　工业生产过程自动化系统经过长期不断的发展，特别是在充分利用计算机技术的基础上取得了很大的进步，在生产过程中已发挥其重要作用，成为生产过程安全，稳定，自动化运行不可缺少的工具。
 　以微处理器为核心的自动化系统，从70年代简单PLC（可编程序逻辑控制器）发展到今天的PLC系统，和从开始仅代替模拟调节系统的DCS，发展到今天融合PLC和DCS及计算机功能为一体的所谓三电一体化的DCS系统。作为今后工业过程自动化的发展趋势，国家计委高技术产业发展司于2000年3月15日印发了《工业过程自动化高技术产业化重大专项实施方案》，该《实施方案》指出:专项拟支持以下几个方面:
 　（1） 工业过程自动化新一代主控系统及其综合自动化的开发和产业化，主要包括集散控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）和以工业计算机为基础的开放式控制系统等。重点支持若干具有工业过程综合自动化系统产业化能力和开放能力的企业，发展具有市场竟争力的产品，同时适当支持建设工业过程自动化的工程化验证环境与开发能力。
 　（2） 先进控制与优化软件开发与产业化，主要包括先进控制技术，过程优化技术，实时软件平台，信息集成软件平台，系统集成技术等，专项将重点支持上述具有特色和市场价值的系列软件的产业化。
 　（3） 智能仪表，执行器与变送器，成套专用控制装置和成套专用优化系统的开发与产业化。
 　就*（1）点而言，特别强调了“工业过程自动化新一代主控系统及其综合自动化的开发和产业化。其“综合自动化”就是要打破传统的计算机、PLC、DCS的分工界限，构成有机组成的三电一体化的综合自动化系统。自从我们1984年提出“三电一体化的综合自动化系统”的观点以来，十几年来的事实证明这种预计是正确的。促成这种转变的动力是科学技术的发展，是计算机技术、网络技术、数据库技术、显示技术及多媒体技术的发展，而这种发展并没有停止，并涵盖着更多更广泛的内容，如语音技术、有线和无线通信技术，Web信息服务技术等。所以，当今“综合自动化”的内涵有着更深刻、更广泛的含义，甚至可以包容我们工作，生活的各个方面。
    2 生产过程自动化系统和生产管理系统的融合
 　在ISO的六层功能模型中，把从检测、执行、驱动到公司（总厂）一级的控制和管理共分成六层功能。构成这种多层功能结构的出发点，是按工厂经营、生产管理、控制功能的划分，而不是按控制和管理计算机系统硬件结构来划分的。只不过过去，特别是七十年代和八十年代初，由于当初计算机技术和网络技术的限制，以及计算机系统设计人员理解的不充分，长期以来，把工厂的计算机系统按六层功能模型相对应的分成六级计算机系统的多层次结构。
 　随着计算机技术和网络技术的发展，越来越暴露这种多层次计算机系统在数据采集，管理，数据和知识的共享，硬软件资源共享，数据通信，软件开发等等中的各种弊端，特别是在设备控制，过程控制，生产控制之间。以至很早就有人提出管控一体化，或者控制系统就是管理系统的观点。美国西屋过程控制的WDPF Ovation系统就是基于这种观点开发的，可以预计今后更多的工业过程自动化系统将会朝着这个方向发展。
    3 软PLC和软DCS
 　由于计算机技术，特别是芯片技术的快速发展，按照摩尔定律微处器芯的速度性能每18个月将提高一倍。因此，当Inbbb Pentium处理器问世后不久，Pentium 2，3以及主频为1.4GHz的Pentium 4处理器就相继提供给市场。当广大用户还未来得及使用Pentium 4处理器时，5月29日Inbbb和HP两家公司就联合推出了64位的Itanium微处理器。自动化系统设备制造商和集成商难以跟上硬件技术的发展，往往出现自动化系统设备制造商和集成商的自动化系统设备的更新，发展。滞后于计算机技术的发展。
 　另一方面，当前的各种PLC和DCS的开发工具软件都是和制造商的硬件系统设备捆绑在一起的，即某一制造商的PLC或DCS的开发工具软件，只能在该制造商提供的硬件上使用。对于使用多种PLC和DCS的用户就要熟悉和掌握多种PLC和DCS的硬件和软件，使用户要投入大量人力和财力，当更换新的第三方的PLC和DCS时，就得重新进行人员培训，造成较大的浪费。同时也使具有高技术含量的开发工具软件的销售受硬件设备销售的制约。
 　在开放式工业计算机系统日渐成熟的今天，有的PLC和DCS制造商，为了充分发挥其在PLC和DCS开发工具软件上的优势和技术储备及潜力，较大限度的保护用户在软件人才和资源的投资，提高其在市场上的竟争力，提出了“软PLC”和“软DCS”的设想和开始实现。其目的是使其开发的PLC和DCS的软件工具与系统硬件设备分离，可以装载在各种开放式工业计算机系统的硬软件平台上，不仅方便了用户，而且也解除了硬件设备对制造商软件销售和发展的制约。这种变化不仅符合我国以开放式工业控制计算机系统为工业过程自动化新一代主控系统，开发实时软件平台和信息集成软件平台等重大专项实施方案所支持的工业过程自动化的开发和产业化的方向，也将会带来工业过程自动化用户从设计，使用，维护的变化，这不得不引起我们注意，特别是PLC和DCS开发和制造业的注意。
    4 生产过程控制和管理软件的融合
 　在上述发展趋势的推动下，集过程自动化和信息管理的集成化软件也应运而生，软件集成的功能也日益丰富和增强。Wonderware公司的套装化软件Factory Suite 2000就是满足这种要求开发和集成的。它是从工厂底层，从操作员开始，以一个从下到上的层次结构为生产制造管理系统提供，与ERP、MES、EAM等相结合的，从下到上的生产制造和管理信息系统MMI（Manufacturing Management Inbbbbation system），从而根本上改变了制造业用户开发应用程序传统的观念和方法。
 　FactorySuite 2000包括InTouch:过程图形化软件、InTrack:资源管理和WIP（Work in Process）跟踪软件、Industrial SQL Server:实时，关系型工厂数据库、InControl:基于PC机的过程控制软件、InBatch:柔性批处理管理系统、I/O Server和OPC程序库:具有750多个I/O驱动程序和OPC客户程序，连接各种PLC，DCS，RTS，现场总线，回路控制器，测量设备，条码阅读机等设备。FactorySuite Web Server:集成的Internet/Intranet服务器软件，通过国际互联网和企业内部网收集工厂数据，监视，浏览画面和应用程序。SAlram:一个基于bbbbbbs的通信软件，用来连接工业自动化软件，提供实时智能报警通知，数据采集，并可通过各种通信装置远程控制。SAlram智能地将报警变信息成语音，通过扬声器，内部通信系统，广播和电话等等有线和无线通信方式传送到*的电话，还可以发送字母—数字文E-mail到*的BP机或手机中，并由电话或手机进行各种参数的远程设定和控制。

其中，InControl就是基于bbbbbbs NT的实时控制软件，可在任何一个支持bbbbbbs NT操作系统的硬件平台上使用，包括:面板式工业工作站，SMP服务器和开放式工业计算机，用软件实现了生产过程自动化控制器的功能。这充分说明了，可以把开发生产过程自动化控制功能的工具软件和专用的控制器硬件分开，不需要把开发自动化控制功能的工具软件和硬件始终捆绑在一起，这就不仅给自动化系统软件开发商一个更大的发展空间，也给用户选择硬件的灵活性。
 　InControl软件和Wonderware公司工业自动化套装软件FactorySuite 2000的其他软件的有机结合，就可以实现在各种基于bbbbbbs NT操作系统的硬件平台上实现生产过程自动化和生产信息管理系统功能的有机融合。
    5 结束语
 　可以设想以开放式工业控制计算机系统和现场总线构成的生产过程自动化系统的硬件结构，再配以如像Wonderware公司FactorySuite 2000这样集过程控制和生产信息管理功能一体的开发工具软件，将成为生产过程自动化和信息管理系统解决方案的重要方式之一。这不仅使生产过程自动化系统的结构大为简化，降低了系统设备投资，提高了系统的可靠性和可维护性。而随着生产过程自动化和信息管理软件功能的日益丰富和增强，可以在不影响硬件系统设备更改的情况下，方便的提高生产过程自动化和生产信息管理的应用水平，满足从各种小规模系统到大规模系统应用的需要。