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产品描述
西门子模块6ES212-1AB23-0XB8大量现货
一、工作条件
工作电源：三相四线(或三相五线)380V±10% 50Hz
装置容量：＜1.5KVA
装置的基本装备（控制屏、实验台均采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，实验台面采用防火耐磨板，经久耐用，不易磨损，美观大方）
二、性能特点
1、 过流保护：备有电流型漏电保护装置，防止学生触电以及短路造成事故。
2、 过压保护：采用电压检测电路，避免电源供电系统故障造成PLC设备损坏。
3、 可靠性、灵活性强：采用挂件式结构、模块化设计，具备实验可靠，升级灵活等优点，
3、PLC保护技术：单独设立+24电源供电，避免学生接线错误造成PLC损坏。
4、采用先进、通用的PLC：配备日本欧姆龙CPM2A-30CDR型可编程控制器。
6、强电系统：配备二级驱动即由弱电驱动强电系统，避免PLC直接与强电系统相连。
7、配备交流异步电机1台
8、采用**实验导线：强电与弱电分开，实验连接线及插座采用不同的结构，使用安全、可靠、防触电。
9、实验控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，采用电脑桌分体设计，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。右边为电脑键盘和主机箱体。
三、技术指标
1、欧姆龙CPM2A-30CDR主机
2、通讯编程线
3、PLC的基本指令编程练习模块
4、水塔水位模拟控制模块
5、五相步进电机的模拟控制模块
6、四节传送带的模拟控制模块
7、十字路通灯的模拟控制模块；
8、机械手动作的模拟模块；
9、三相异步电机星/三角换接起动控制模块
10、电子抢答器控制模拟模块；
11、四层电梯控制系统的模拟
在众多生产领域中，经常需要对贮槽、贮罐、水池等容器中的液位进行监控，以往常采用传统的继电器接触控制，使用硬连接电器多，可靠性差，自动化程度不高，目前已有许多企业采用先进控制器对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，为企业提供了更可靠的生产**。本文在此介绍一种采用可编程控制器（PLC）对液位进行监控的一种方法，其电路结构简单，投资少（可利用原有设施改造），监控系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强，适用于多段液位监控场合。
1．控制要求
控制系统可以根据生产的需要将液位分为多段来设定，并分段显示，当液位为较低**自动启动料泵加液，液位到达设定值时发出声光报警，并停泵；操作人员可通过确认按钮解除音响报警信号，闪烁灯光转平光；系统具有手动/自动两种控制方式，并设有试验功能。
2．PLC选型
目前在国内市场上有从美国、德国、日本等国引进的多种系列PLC，国内也有许多厂家组装、开发数十种PLC，故PLC系列标准不一，功能参差不齐，价格悬殊。在此情况下，PLC的选择应着重考虑PLC的性能价格比，选择可靠性高，功能相当，负载能力合适，经济实惠的PLC。本文介绍以四段液位控制对象为例，据对多种因素的分析比较及监控系统输入、输出点数的要求，选用日本立石（OMRON）公司C20P型PLC。
3．系统硬件配置
为实现液位的手动/自动控制，需要输入口12点，输出口8点，选用C20P 20点I/O单元的PLC，输入光电隔离，输出继电器隔离，负载能力强；液位检测采用干簧管传感器，手动/自动转换、运行/试验转换和液位设定采用双位旋钮，手动启泵、停泵和确认、试验采用常开按钮；输出选用电子音响报警器和24V直流指示灯、继电器。
为节省输入口数量，节省投资，本系统运行/试验功能的转换采用了对I/O模块接线的优化，使PLC输入模块中1个输入节点起到2个输入节点的作用，完成PLC工作在两种方式下的I/O功能。
系统正常运行时，运行/试验转换旋钮S接通1-3接点，各试验按钮不起作用，液位信号由各干簧管传感器传输给PLC；系统处于试验状态时，S接通1-2接点，各传感器输入信号不起作用，此时可用各试验按钮模拟各段液位信号传输给PLC。两种控制方式下的两个信号共用一个输入节点，成倍提高I/O端口的利用率，节省I/O点数。
4．系统软件设计
4．2 编程说明
= 1 \* GB3 ① 本系统为液位的双位控制系统。液位可分四段设定和显示，在较低液位时自动启泵，当液位到达设定值时自动停泵。
= 2 \* GB3 ② 采用IL/ILC分支指令，通过0008旋钮实现手动/自动两种功能的选择，当0008旋钮闭合时，自动指示灯亮，系统执行IL/ILC分支内程序，完成自动监控；当0008旋钮打开时，手动指示灯亮，系统执行分支外程序，通过0010、0011旋钮实现手动启泵、停泵。
= 3 \* GB3 ③ 液位由0004~0007旋钮分较低、较低、较高、较高四段设定，系统设置由低到高的**权，即当多个设定旋钮同时闭合时，低液位设定**。
= 4 \* GB3 ④ 采用干簧管检测液位时，当液位到达检测点时其触点闭合，指示灯点亮；液位离开检测点时其触点打开，为保证相应测量段指示灯不立即熄灭及不受液位波动的影响，每段指示灯的控制均采用KEEP保持指令，只有当液位上升或下降到相邻段时指示灯才熄灭。
= 5 \* GB3 ⑤ 当液位到达检测点时，液位指示灯闪烁，灯光闪烁因子采用内部闪烁内标1902，以1S为周期闪烁；若液位到达设定值时，自动停泵，并设置电子音响报警，报警声设计为响3S停2S，循环30S后自停，或在30S内按0009确认按钮停音响，指示灯传平光。电子音响报警和泵的启停同样考虑液位的波动影响，设计时采用KEEP保持指令和DIFU微分指令联合使用。
= 6 \* GB3 ⑥ **开车时，液位低于或**较低液位时，需先手动启泵，再切换成自动运行；或先进入试验方式，按较低液位试验按钮启动料泵，再进入自动运行方式。
用户程序通过编程器顺序输入到用户存储器，CPU对用户程序循环扫描并顺序执行，这是PLC的基本工作过程。
当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但是CPU是不能同时去执行多个操作的，它只能按分时操作原理，每一时刻执行一个操作。但由于CPU运算处理速度很高，使得外部出现的从宏观来看似乎是同时完成的。这种分时操作的过程，称为CPU对程序的扫描（CPU处理执行每条指令的平均时间：小型PLC如OMRON-P系列为10μs、中型PLC如FANUC-PLC-B为7μs）。
PLC接通电源并开始运行后，立即开始进行自诊断，自诊断时间的长短随用户程序的长短而变化。自诊断通过后，CPU就对用户程序进行扫描。扫描从0000H地址所存的**条用户程序开始，顺序进行，直到用户程序占有的最后一个地址为止，形成一个扫描循环，周而复始。顺序扫描的工作方式简单直观，它简化了程序的设计，并为PLC的可靠运行提供了保。一方面所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可以被将要扫描到的指令所利用。另一方面还可以通过CPU设置扫描时间监视定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间，从而避免由于CPU内部故障使程序执行进入死循环而造成的故障。
除上述输入输出继电器外，其余的均属内部继电器。 内部继电器实质上是一些存储器单元，它们不能直接控制外部负载，只能在PLC内部起各种控制作用，或直接受外部信号控制。在梯形图中它们也可用线圈和触点来表示，线圈的状态由逻辑关系控制，触点相当于读继电器的状态，因此可在梯形图程序中被无限次使用。CPM1A系列PLC的内部继电器及其通道号表示可分为以下几类：
（1）内部辅助继电器（AR） 内部辅助继电器的作用是在PLC内部起信号的控制和扩展作用，相当于接触继电器线路中的中间继电器。CPM1A机共有512个的内部辅助继电器，其编号为20000~23115，所占的通道号为200CH~231CH。内部辅助继电器没有掉电保持状态的功能。
（2）暂存继电器（TR） 暂存继电器用于具有分支点的梯形图程序的编程，它可把分支点的数据暂时贮存起来。CPM1A型机提供了8个暂存继电器，其编号为TR0~TR7，在具体使用暂存继电器时，其编号前的“TR”一定要标写以便区别。TR继电器只能与LD，OUT指令联用，其他指令不能使用TR作数据位。
（3）保持继电器（HR） 保持继电器用于各种数据的存储和操作，它具有停电记忆功能，可以在PLC掉电时保持其数据不变。保持作用是通过PLC内的锂电池实现的。保持继电器的用途与内部辅助继电器基本相同。CPM1A系列PLC中的保持继电器共有320个，其编号为HR0000~HR1915，所占的通道号为HR00~HR19。在编程中使用保持继电器时，除了标明其编号外，还要在编号前加上“HR”字符以示区别，例如“HR0001”。
（4）定时/计数器（TIM/CNT） 在CPM1A系列PLC中提供128个定时/计数器，使用时，某一编号只能用作定时器或计数器，不能同时既用作定时器又用作计数器，如已使用了TIM001，就不能再出现CNT001，反之亦然。
此外，在CPM1A系列PLC中，对于上述继电器编号，也可以用来进行高速定时（又称高速定时器TIMH）和可逆计数（又称可逆计数器CNTR），它们在使用时需要用特殊指令代码来*。
（5）内部**继电器（SR） 内部**继电器用于监视PLC的工作状态，自动产生时钟脉冲对状态进行判断等。其特点是用户不能对其进行编程，而只能在程序中读取其触点状态。
CPM1A系列PLC中常用的15个**继电器及它们的具体编号和功能如下：
25200继电器：高速计数复位标志（软件复位）。
25208继电器：外设通讯口复位时仅一个扫描周期为ON，然后回到OFF状态。
25211继电器： 强制置位/复位的保持标志。在编程模式与监视模式互相切换时，ON为保持强制置位/复位的接点；OFF为解除强制置位/复位的接点。
25309继电器：扫描时间出错报警。当PLC的扫描周期超过100s时，1809变ON并报警，但CPU仍继续工作；当PLC的扫描周期超过130s时，CPU将停止工作。
25313继电器：常ON继电器
25314继电器：常OFF继电器
25315继电器：**次扫描标志。PLC开始运行时，25315为ON一个扫描周期，然后变OFF。
25500~25502继电器：时钟脉冲标志。这3个继电器用于产生时钟脉冲，可用在定时或构成闪烁电路。其中，25500产生0.1s脉冲（0.05sON／0.05sOFF），在电源中断时能保持当前值；25501产生0.2s脉冲(0.1sON／0.1sOFF)，具有断电保持功能；25502产生1s脉冲(0.5sON／0.5sOFF)，具有断电保持功能。
25503~25507继电器：这五个继电器为算术运算标志。其中，25503为出错标志，若算术运算不是BCD码输出时，则25503为ON；25504为进位标志CY，若算术运算结果有进位/错位时，则25504为ON；25505为大于标志，在执行CMP指令时，若比较结果“＞”，则25505为ON；25506为相等标志EQ，在执行CMP指令时，若比较结果“＝”，则25506为ON；25507为小于标志LE，在执行CMP指令时，若比较结果“＜”，则有25507为ON。
（6）数据存储继电器（DM） 数据存储继电器实际是RAM中的一个区域，又称数据存储区（简称DM区）它只能以通道的形式访问。CPM1A系列PLC提供的读/写数据存储器寻址范围为DM0000~DM1023（共1023字），只读数据存储器寻址范围为DM6144~DM6655（共512字）。编程时需要在通道号前标注“DM”，DM区具有掉电保持功能。
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、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。
二、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**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。
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。
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。
三、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**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。
四、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。
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