西门子6ES253-1AA22-0XA0正品销售

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  长期以来，PLC始终活跃于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因在于，它能够为自动化控制应用提供和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化应用的需求。
    随着PC及因特网时代的到来，工业PC或PC-based控制器由于可以完全融入到网络时代的信息系统中，具有网络系统的基本特性，即具有高性能、低价格、系统开放、丰富的人才基础等优势，因此PC-based控制器一经出现就具有很强的生命力，发展较为迅猛。有观点说，PC-based控制器将取代传统PLC，当然首先必须解决可靠性及编程问题。近几年来，这些问题已基本得到解决，PC-based控制器从外观到可靠性也都开始可以与PLC相近。在编程方面，由于IEC61131-3编程语言标准的推出和广泛采用，为PC-based控制器的高速发展铺平了道路。这样，PC-based控制器不仅具有PC的优势，也具有传统PLC的优势。它可无缝地融合到网络时代的信息系统中。
    在自动控制领域，PLC技术和PC-based技术是当前比较具有代表性的控制技术，两者的技术起源和发展有较大的差异。
    PLC(ProgrammableLogicController)产生于上世纪70年代初。较早的PLC是以替换继器统的角色出现，其主要实现的功能仅仅是逻辑简单的顺序控制功能。PLC一经出现，就以其高可靠性、小体积和直观的编程模式而显示出强大的生命力，成为自动控制领域的“**”。
    PC-based是一种基于PC技术的控制系统。较早的PC-based控制系统是以工控机为核心，通过扩展带PCI接口的专用板卡组成。PC-based借助于IT技术的发展，在运算、存储、组网和软件开放性方面具有优势。
    PLC和PC-based两者在技术特点上存在明显区别。PLC具有体积小、功耗低、抗干扰能力强；具有很高的可靠性，其平均无故障率时间间隔（MTBF）可达50万、甚至100万个小时；具有简单直观的编程模式(如梯形图)；具有内部实时时钟。而PC-based具有大运算能力；具有开放标准的系统平台和PCI接口；精美且的显示技术；丰富的组网能力。但系统的可靠性略差，如性能较好的IPC的平均无故障时间间隔约5万小时。此外，PC-based虽然具有很强的CPU，但其多任务操作系统是非实时的，所以程序的循环周期反而没有高性能的PLC快。
    PLC更适合于设备控制，而PC-based更多地用于设备运行状态的监视。相对于PC-based而言，PLC具有配置灵活、体积小、适应恶劣环境、抗干扰性强、可靠性高等优点，但在软件功能及系统开放性等方面比PC-based稍差。当然，随着计算机技术和控制技术的不断发展，PLC和PC-based都在吸收对方的优点，以适应更多的应用现场。例如，PLC在包装设备中的应用远远多于PC-based在包装设备中的应用。
    随着PC-BASED的工业计算机（简称工业PC，与普通的计算机相比，它具有防尘、防振、抗电磁、耐高低温等优点）的发展，以工业PC、I/O及监装置、控制网络组成的PC-BASED的自动化系统逐渐成为工业自动化的另一种实现方式。PC-BASED自动化系统源于PC，可完全融入到网络时代的信息系统中，具有高性能、低价格、系统开放、丰富的人才和应用基础等优势。一网络概述：
目前PLC网络采用分级分布式复合结构时，一般分为三级（层）
1管理层（以太网）
2控制层（开放式，标准的现场总线）
3现场层(部件层)也就是指装置层和传感器层
以太网采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Asscess with Collision Detection)介质访问控制方式，即载波多路访问/冲突检测方式，该方式可以简单通俗地叙述为“先听后讲，边讲边听”。以太网在工厂管理层、车间监控层将成为主流技术，与互连网技术结合是未来eManufactory技术基础;在没有严格时间要求的设备层也将获得一定的发展；但对一般工业网络要求实时性、确定性通信场合，现场总线技术还将处于主导地位；我们必须学会面对一个多种网络技术并存的现实世界。以下就对现场总线中的一种 ――令牌总线进行研究。
二关键字：以太网，令牌总线(N:N网络)，RS485
N:N网络相当于三级总线型结构的中间一级，即控制层，较低一层为远程I/O链路，负责与现场设备通信，收集现场数据，驱动执行器，在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制，这一层也可配置AS-I(传感器－执行器接口)链路，除了N:N网络外，比较通用的有主从总线（1：N）方式，争用总线方式，令牌环方式，浮动主站（N:M）方式，目前已存在若干种现场总线，现场总线的体系结构，省略了网络层，传输层，回话层及表示层这四层，包括应用层（APPLICATION）,数据链路层（DATAbbbb），物理层（PHYSICAL）,这主要时针对工业过程的特点，使数据在网络流动中尽量减少中间环节，加快数据的传输速度，提高网络通信及数据处理的实时性，他们之间区别较大之处在于数据链路层协议，尤其是这层中的介质访问控制（）子层，协议可分为如下三个类型。（1）集中式轮询协议。1：N（2）令牌总线协议N:N（3）总线仲裁协议。
SA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统作为生产过程和事物管理自动化较为有效的计算机软硬件系统之一，它包含两个层次的含义：一是分步式的数据采集系统，即智能数据采集系统，也就是通常所说的下位机；另一个是数据处理和显示系统，即上位机HMI（Human Machine Interface）系统。
三 RS232C和RS422/485串行通信接口介绍
RS232C和RS422/485串行通信接口，RS232C地电气接口电路是单端驱动，单端接收地电路，有公共地线，这种接口电路不能区分有用信号和干扰信号，抗干扰能力差，故其传输速率和传输距离收到很大限制。 RS422/485采用平衡驱动，差分接收电路，取消了信号地地接法，平衡驱动器相当于两个单端驱动器，当输入同意信号时其输出是反相的，如有共模信号干扰时，只接收差分信号电压，从而大大提高了抗共模干扰的能力，并能在较长距离内明显提高传输速率。其传输距离可达1200M（10KB/S）传输速率可达10MB/S，分别是RS232C的100倍和500倍。
RS485是RS422的变形，二者的区别是RS422为全双工型，RS485为半双工型，在使用RS485互联时，某一时刻只有一个站点可以发送数据，其他站点只能接收，因此，其发送电路必须由使能端加以控制，
用FX2N所组成地N:N网络地总站点数较大为8个，使用专用协议时，较多16个站，包括A系列的可编程控制器，半双工通讯，38400bps，
N:N网络 RS485连线的选择是一对导线 ,单对子布线的情况下，在端子RDA和RDB之间连接端子电阻（110欧，1/2瓦棕棕棕），双对子布线的情况下，在端子SDA和SDB之间连接端子电阻，（220欧姆，1/4瓦），而在RDA和RDB之间也是这样。（橙橙棕），
优点： 1节省配线，2提高处理速度，3实时性好。
四N:N网络设计
1硬件设计， PLC可选用FX2N,FX2NC,FX1N,FX0N,通讯选用FX2N-485-BD,或者FX1N-485-BD，FX0N-485-BD，在本设计中，选用两个FX2N-485-BD,两个FX1N-485-BD。一个FX1N-32MR,一个FX1N－485-BD
2软件设计，由于使用了三个FX2N可编程控制器，在软件设计中，要分别对每个可编程控制器进行编程，选一个PLC为主站，将网络参数写在这个主站中.
其他程序见附表，分别为每个可编程控制器写好程序。其通讯通过以下操作实现：
1）主站点的输入点X000到X003（M1000到M1003）输出到站点号1和2的输出点Y010到Y013。
2）站点1的输入点X000到X003（M1064到M1067）输出到主站点和站点2的输出点Y014到Y017。
3）站点2的输入点X000到X003（M1128到M1131）输出到主站点和站点1的输出点Y020到Y023.
4）主站点中的数据寄存器D1*为站点1中计数器C1的设定值。
计数器C1的接触(M1070)状态反映在主站点的输出点Y005上。
5）主站点中的数据寄存器D2*为站点2中计数器C2的设定值。
计数器C2的接触(M1140)状态反映在主站点的输出点Y006上。
6）站点1中数据寄存器D10的值和站点2中数据寄存器D20的值被加入主站点，并被存入数据寄存器D3中。
7）主站点中数据寄存器D0的值和站点2中数据寄存器D20的值被加入站点1，并被存入数据寄存器D11中。
8）主站点中数据寄存器D0的值和站点1中数据寄存器D10的值被加入站点2，并被存入数据寄存器D21中。
五结果分析
在本试验中，N=3，在这个网络中，通过485BD的通讯功能，链接了这个网络中的数据，这种通讯是通过在刷新范围内的字软元件和位软件的数值和状态交换来实现的，可以通过改变一个站点的数值，来改变整个网络的控制状态。
此网络的较大总站点数较大为8个，为半双工通讯，可以根据需要来决定站点数的多少，当增加站点数的时候，可以通过修改N=3的程序，写入增加站点的程序，并在原有的站点进行相应的改变即可实现。
此网络适用于多点分散控制，实时性要求高的场合，且处理速度快。能节省配线，。但存在的问题是有通讯距离的限制，在此系统中不使用FX2N-485-BD或FX1N-485-BD时，较大延伸距离是500M，（使用时：较大50M）。

在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制系统，可编程序控制器能在恶劣的工作环 境下正常工作，但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问 题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训，本文阐述可编程序控制系统 设计时应注意的问题。

1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上

“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。设计的硬件系 统和编程软件，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件，后果难以预料。

2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰

硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自 身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。

3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限

由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失 去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外，在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外，较好有使用它的I/O点做成的硬件联 锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停 止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并未收到已停止的信息 而照常运行，其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其信号送入可编程序控制器，这样可取得设备安全保护的时间。

4、可编程序控制器的程序要简明且可读

用户软件的编写是“平铺直叙”，用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“ 黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调 ，但一定要明确。在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语 句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器 的用户软件的可读性，即编写的软件能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语 句时，“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅，这是软件在使用和维护时的重要条件。

5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置，有运行检测的关键监视条件

可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕监视尚不方便。关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来监视程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。

6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源

对于设计的新系统，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在软件编制时，同样要估计用户软件对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地 。因为在调试和运行后，软件总会被、补充，甚至重新编制。已编制的软件让人无法和完善，在工程上是不实际的。

7、合理地配置可编程序控制器系统的冗余

可编程序控制系统可能做出多种方式的冗余，*处理器的双机热备、冷备冗余是常见的方式。另外，双系统冗余，即*处理器和全部的输入、输出、组网通信完全冗余，其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受，但在有毒、有害的化工生产环境这种冗余很有必要。在设计系统中，要使配置冗余方式较为经济而又实用，力求使故障缩小在本设备身上。不要因某一设备发生故障，引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。
以上阐述的几个方面，是在可编程序控制系统总体方案设计时，要格外重视的问题，只有在设计系统时，考虑周到，系统投入运行之后，设计人员才能少些遗憾 。

PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点： 

1.图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎 

2.明确的变量常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有 

明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。 

3.简化的程序结构：PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。 

4.简化应用软件生成过程：使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。 

5.强化调试手段：无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。 

总之，PLC的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。 

§2 编程语言的形式 
本教材采用较常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。 

虽然一些**的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的高级语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。 

    　编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。 

  　  指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统 

    　程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。 

   　 梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。下图是三菱公司的FX2N系列产品的较简单的梯形图例： 

    　　它有两组，*一组用以实现启动、停止控制。*二组仅一个END指令，用以 结束程序。 
      
梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为： 
      地址     指令     变量 
      0000     LD     X000 
      0001     OR     X010 
      0002     AND NOT   X001 
    &nbs 
p; 0003     OUT     Y000 
0004     END      
反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。 

    　梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出（OUT）指令，对应于继电器的线圈，而输入指令（如LD，AND，OR）对应于接点，互锁指令（IL、ILC）可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。 

  有了这个对应关系，用PLC程序代表继电逻辑是很容易的。这也是PLC技术对传统继电控制技术的继承。