6ES7214-2BD23-0XB8使用说明

按照规范的设计步骤进行plc系统设计，可以提高工作效率。设计PLC系统的方法不是一成不变的，它与设计人员习惯遵守的设计规范及实践经验有关。但是，所有设计方法要解决的基本问题是相同的，即：（1）进行PLC系统的功能设计，根据受控对象的工艺要求和特点，明确PLC系统必须要做的工作和必须具备的功能；（2）进行PLC系统的分析，通过分析系统功能实现的可能性及实现的基本方法和条件，提出PLC系统的基本规模和布局；（3）根据系统功能设计和系统分析的结果，确定PLC系统的设计原则与设计过程的一些基本步骤。

    一、控制系统设计原则

    控制系统设计原则如下：

    （1）较大限度地满足被控对象的控制要求。

    （2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。

    （3）保证控制系统的。

    （4）考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时适当留有进一步扩展的余地。

    二、控制系统设计的基本内容

    PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的，因此，PLC控制系统设计的基本内容应包括：

    （1）选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。

    （2）选择PLC的型号。

    （3）分配I/O点，绘制I/O连接图。

    （4）设计控制程序，包括设计梯形图、语句表（即程序清单）和控制系统流程图。

    （5）必要时还需要设计控制台（柜）。

    （6）编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气图及电气元件明细表等。

    三、控制系统设计的一般步骤

    控制系统设计的一般步骤如下：

    （1）根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必需的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动，连续、单周期、单步等）。

    （2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。

    （3）选择PLC系统及型号。

    （4）分配PLC的I/O点，设计I/O连接图（这一步也可以结合*（2）步进行）。

    （5）进行PLC程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。在设计继电器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。

    四、程序设计的步骤

    程序设计的步骤如下：

    （1）对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。

    （2）设计梯形图。

    （3）根据梯形图编制程序清单。

    （4）用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中，并检查输入的程序是否正确。

    （5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。

    （6）待控制台（柜）及现场施工完成后，就可以进行联机调试。若未满足要求，再重新修改程序或检查接线直到满足要求为止。

    （7）编写技术文件。

随着plc的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的PLC产品，加上国内厂家组装或自行开发的PLC产品已有几十个系列，上百种型号。PLC品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。PLC的选择应包括机型的选择，容量的选择，指令系统的选择，I/O模块的选择，电源模块的选择等几个方面。

    一、机型的选择

    机型选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下，保性能可靠、维护使用方便以及较佳的性能价格比。具体应考虑以下几方面：

    1、结构合理

    对于工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，选用整体式结构PLC，其他情况则选用模块式结构PLC。

    2、功能、规模相当

    对于开关量控制的工程项目，对其控制速度*考虑，一般的低档机就能满足要求。

    对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的工程项目，可选用低档机。

    对于控制比较复杂，控制功能要求更高的工程项目，例如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可视控制规模及复杂的程度选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。

    3、机型统一

    一个大型企业应尽量做到机型统一。因为同一机型的PLC，其模块可互换，便于备用品、备件的采购和管理；其功能及编程方法统一，有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；其外部设备通用，资源可共享，配以上位计算机后，可把控制各独立的系统的多台PLC连成一个多级分布式控制系统，相互通信，集中管理。

    4、是否在线编程

    PLC的特点之一是使用灵活。当被控设备的工艺过程改变时，只需用编程器重新修改程序，就能满足新的控制要求，给生产带来很大方便。

    PLC的编程分为离线编程和在线编程两种。

    离线编程的PLC的特点是主机和编程器共用一个CPU，在编程器上有一个“编程/运行”选择开关或按键，选择编程状态时，CPU将失去对现场的控制，只为编程器服务，这就是所谓的离线编程。程序编好后，如选择运行状态，CPU则去执行程序而失去对现场的控制。这时CPU对编程指令将不作出响应。由于此类PLC的编程器和主机共用一个CPU，因此节省了大量的硬件和软件，编程器的价格也比较便宜。中、小型PLC多采用离线编程。

    在线编程的PLC的特点是主机和编程器各有一个CPU，编程器的CPU可以随时处理由键盘输入的各种编程指令。主机的CPU则是完成对现场的控制，并在一个扫描周期的末尾和编程器通信，编程器把编好或改好的程序发送给主机，在下一个扫描周期主机将按照新送入的程序控制现场，这就是所谓的在线编程。此类PLC由于增加了硬件和软件，因而价格高，但应用领域较宽，大型PLC多采用在线编程。

    是否在线编程，应根据被控设备工艺要求的不同来选择。对于产品定型的设备和工艺不常变动的设备，应选用离线编程的PLC；反之，可考虑选用在线编程的PLC。

    二、容量的选择

    PLC的容量包括用户存储器的存储容量（字数）和I/O点数两方面的含义。PLC容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量以作备用。

    通常，一条逻辑指令占存储器一个字，计时、计数、移位以及算术运算、数据传送等指令占存储器两个字。各种指令占存储器的字数可查阅PLC产品使用手册。

    在选择存储器容量时，一般可按实际需要的25%考虑裕量。通常I/O点数可按实际需要的10%～15%考虑裕量。

    三、指令系统的选择

    由于可编程控制器应用的广泛性，各种机型所具备的指令系统也就不完全相同。从工程应用角度看，有些场合仅需要逻辑运算，有些场合需要复杂的算术运算，而且一些特殊场合还需要**指令功能。从可编程控制器本身来看，各个厂家的指令差异较大，但从整体上来说，指令系统都是面向工程技术人员的语言，其差异主要表现在指令的表达方式和指令的完整性上。有些厂家在控制指令方面开发得较全，有些厂家在数字运算指令方面开发得较全，而大多数厂家在逻辑指令方面都开发得较完善。在选择机型时，应从指令系统方面注意下述内容：

    指令系统的总语句数。它反映了整个指令所包括的全部功能。

    （2）指令系统的种类。主要应包括逻辑指令、运算指令和控制指令，具体的需求则与实际要完成的控制功能有关。

    （3）指令系统的表达方式。指令系统表达方式有多种，有的包括梯形图、控制系统流程图、语句表、顺控图、高级语言等多种表达方式；有的只包括其中一种或两种表达方式。

    （4）应用软件的程序结构。程序结构有模块化的程序结构和子程序式的程序结构，**种有利于应用软件编写和调试，但处理速度慢，后一种响应速度快，但不利于编写和现场调试。

    （5）软件开发手段。在考虑指令系统这一性能时，还要考虑到软件的开发手段。有的厂家在此基础上还开发了**软件，可利用通用的微型机（例如IBM-PC）作为开发手段，这样就更加方便了用户的需要。

    四、I/O模块的选择

    I/O部分的价格占PLC价格的一半以上，不同的I/O模块，由于其电路和性能不同，直接影响着PLC的应用范围和价格，应该根据实际情况合理选择。

    1、输入模块的选择

    输入模块的作用是接收现场的输入信号，并将输入的高电平信号转换为PLC内部的低电平信号。输入模块的种类，按电压分类有直流5　V、12　V、24　V、48　V、60　V，交流115V、220　V。按电路形式不同分为汇点输入式和分隔输入式两种。

    选择输入模块时应注意：

    （1）电压的选择。应根据现场设备与模块之间的距离来考虑，一般5　V、12　V、24　V属低电压，其传输距离不宜太远。如5　V模块较远不得**过10　m，距离较远的设备应选用较高电压的模块。

    （2）同时接通的点数。高密度的输入模块（32点、64点）同时接通的点数取决于输入电压和环境温度，一般来讲，同时接通的点数不要**过输入点数的60%。

    （3）门槛电平。为了提高控制系统的可靠性，必须考虑门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也就越远。

    2、输出模块的选择

    输出模块的作用是将PLC的输出信号传递给外部负载，并将PLC内部的低电平信号转换为外部所需电平的输出信号。输出模块按输出方式不同分为继电器输出、晶体管输出和双向可控硅输出三种。此外，输出电压和输出电流也各有不同。

    选择输出模块时应注意：

    （1）输出方式的选择。继电器输出的价格便宜，适用电压范围较宽，导通压降小。但它是原有触点元件，其动作速度较慢、寿命较短，因此适用于不频繁通断的负载。当驱动感性负载时其较大通断频率不得**过1　Hz。对于频繁通断的低功率因数的电感负载，应采用无触点开关元件，即选用晶体管输出（直流输出）或双向可控硅输出（交流输出）。

    （2）输出电流。输出模块的输出电流必须大于负载电流的额定值。模块输出电流的规格很多，应根据实际负载电流的大小选择。

    （3）同时接通的点数。输出模块同时接通点数的电流累计值必须小于公共端允许通过的电流值。通常同时接通的点数不宜**过输出点数的60%。

    五、电源模块的选择

    电源模块的选择很简单，只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于CPU模块、I/O模块、**模块等消耗电流的总和，并留有一定的裕量。在选择电源模块时一般应考虑以下几点：

    （1）电源模块的输入电压。电源模块可以包括各种各样的输入电压，有220　V交流、110　V交流和24　V直流等。在实际应用中要根据具体情况选择，确定了输入电压后，也就确定了系统供电电源的输出电压。

    （2）电源模块的输出功率。在选择电源模块时，其额定输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块等总的消耗功率之和，并且要留有30％左右的裕量。当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时，从主机单元到较远一个扩展单元的线路压降必须小于0.25　V。

    （3）扩展单元中的电源模块。在有的系统中，由于扩展单元中安装有智能模块及一些特殊模块，就要求在扩展单元中安装相应的电源模块。这时相应的电源模块输出功率可按各自的供电范围计算。

    （4）电源模块接线。选定了电源模块后，还要确定电源模块的接线端子和连接方式，以便正确地进行系统供电的设计。一般的电源模块的输入电压是通过接线端子与供电电源相连的，而输出信号通过总线插座与可编程控制器CPU的总线相连。

    （5）系统的接地。电源模块接地线选择不小于10　mm2的铜导线。与交流稳压器、UPS不间断电源、隔离变压器等及系统的接地之连线尽可能短；系统的地线也要和机壳相连。

    （6）使用环境条件。在选择PLC时，要考虑使用现场的环境条件是否符合它的规定。一般要考虑的有：环境温度、相对湿度、电源允许波动范围和抗干扰等指标。