6ES7214-2BD23-0XB8选型说明

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PLC的作用

      基于PLC的特点，PLC已得到广泛的应用。目前主要是：

     1．用于顺序控制

      顺序控制是根占有关输进开关量确当前与历史的状况，产生所要求的开关量输出，以使系统能按一定顺序工作。这是系统工作较基本的控制。也是离散生产过程较常用的控制。

     常用的顺序控制有：

随机控制，根据随机出现的条件实施控制；

动作控制，根据动作完成的情况实施控制；

时间控制，根据时间推进的进程实施控制；

计数控制，根据累计计数的情况实施控制；

混合控制，包含有以上几种控制的组合；

      还有不同以上的其它控制，等等。

      使用PLC实现顺序控制是PLC的初衷，也是它的强项。在顺序控制领域，至今还没有别的控制器能够取代它。

     2．用于过程控制

      过程控制要用到模拟量。模拟量一般是指连续变化的量，如电流、电压、温度、压力等物理量。过程控制的目的就是，根占有关模拟量确当前与历史的输进状况，产生所要求的开关量、或模拟量输出，以使系统工作参数能按一定要求工作。是连续生产过程较常用的控制。

      过程控制的类型很多。

      PLC用于过程控制，已是一个趋势。由于用PLC实现这个控制，其价格比用别的要低，而且，用它时，在进行模拟量控制的同时，还可很方便的进行其它控制。再加上各种过程控制模块的开发与应用，以及相关软件的推出及使用，用PLC进行种种过程控制已变得很轻易，其编程也很简便。所以，目前有的厂家PLC用于模拟量控制的份额，已**过用于顺序控制。

       3．用于运动控制

      运动控制主要指，对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是单坐标，即控制对象作直线运动；也可是多坐标的，控制对象的平面、立体，以至于角度变换等运动。有时，还可控制多个对象，而这些对象间的运动可能还要有协调。

      上个世纪50年代诞生于美国的数控技术，简称数控（NC），就是基于电子计算机及这个脉冲量的应用而不断发展与完善的运动控制技术。而今，已发展到非常完善的境地，已是成为当今自动化技术的一个重要支柱。

      PLC也已具备处理脉冲量的能力。PLC有脉冲信号输进点或模块，可接收脉冲量输进（PI）。PLC有脉冲信号输出点或模块，可输出脉冲量（PO）。有了处理PI / PO这两种功能，加上PLC已有数据处理及运算能力，完全可以依NC的原理进行运动控制。

      用PLC实现这个控制，其价格比用NC要低得多。而且，它在进行运动控制的同时，还可进行其它控制。再加上PLC各种运动控制模块的开发与应用，以及相关软件的推出及使用，用PLC进行种种运动控制已变得很轻易，其编程也可使用NC语言，很简便。

      近年，还出现了专门用于运动控制的PLC，即P（PROGRAMMABLE）M（MOTION）C（CONTROLLER），可编程运动控制器，简称PMC。又为PLC用于精度更高、运动行程更大、控制的坐标更多、操纵更方便的运动控制提供了很好的平台。所以，用PLC进行运动控制，在相当程度上，可以代替价格比其昂贵的数控系统。

     4．用于信息控制

      信息控制也称数据处理，是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。

      随着技术的发展，PLC不仅可用作系统的工作控制，还可用作系统的信息控制。

      PLC用于信息控制有两种：**、兼用。

      **：PLC只用作采集、处理、存贮及传送数据。

      兼用：在PLC实施控制的同时，也可实施信息控制。

      PLC用作信息控制，或兼做信息控制，既是PLC应用的一个重要方面，又是信息化的基础。

      5．用于远程控制

      远程控制是指，对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。PLC有多种通讯接口，有很强的联网、通讯能力，并不断有新的联网的模块与结构推出。所以，PLC远程控制是很方便的。

      PLC与PLC可组成控制网。可通讯，交换数据，相互操纵。参与通讯的PLC可多达几十、几百个。网与网还可互联。这样，参与通讯的PLC则更多，以至于不受限制。

      PLC与智能传感器、智能执行装置（如变频器），也可联成设备网。也可通讯，交换数据，相互操纵。可联接成远程控制系统，系统范围面可大到几十、几百公里或更大。这种远程控制，既进步了控制能力，又简化了硬件接线及维护。

      PLC与可编程终端也可联网、通讯。PLC的数据可在它上面显示，也可通过它向PLC写数据，使它成为人们操纵PLC的界面。

      PLC可与计算机通讯，加进信息网。利用计算机具有强大的信息处理及信息显示功能，可实现计算机对控制系统的监控与数据采集SA（Supervisory Control and Data Acquisition）。同时，还可用计算机进行PLC编程、监控及治理。

      PLC还有以太网模块，可用其使PLC加进互联网。也可设置自己的网址与网页。有这样PLC控制的工厂，有的称之为（Transparent Factory）。在地球上任何可上网的计算机，只要权限答应，就可直接对其进行访问。

      远程控制威力是无比的。可提升PLC的控制能力、扩大控制地域及进步控制效益。总之，远程控制也已是PLC应用的重要方面。

      以上先容的五大控制，头三个是为了使不同的系统都能实现自动化。信息控制是为了实现信息化，其目的是使自动化能建立在信息化的基础上，实现治理与控制结合，进而做到供、产、销无缝连接，确保自动化效益。

      远程控制则是使在信息化基础上的自动化能远程化。既可实现各个角落信息汇总，保信息完整，为信息的全面使用提供方便；又为自动化的扩展，能从局部的设备级，发展到全局的生产线级，车间级，以至于工厂级、地域级，建立自动化工厂、数字化城市，提供可能。显然，这种大规模、大范围的自动化、信息化，将具有更大威力及得到更大的效益。

      然而，随着这样自动化、信息化及远程化的推进，系统将越来越复杂。为此，还必须实现这些控制进行控制。否则，一旦情况变化，或出现故障，而又不能及时应对，所有这些控制带来的效益将子虚乌有。

      恰正是PLC，还真有对这些控制进行控制的能力。PLC是靠处理信息实施控制，PLC又有很多自诊断功能。充分利用PLC这两个上风，使PLC在实施上述控制时，具有一定的自适应、自诊断的能力，在实现自动化、信息化及远程化之后，再实现智能化，是可能的。这也是这些控制发展必然趋势。

      当然，可完成这么制手段不仅是PLC，但是，PLC成为其中的主角已是公认的趋势。 

plc的特点

1．编程方法简单易学

梯形图是使用得较多的PLC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需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高级语言，PLC在执行梯形图程序时，将它“翻译”成汇编语言后再去执行。

2．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系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。

3．硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

PLC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，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。

硬件配置确定后，通过修改用户程序，就可以方便快速地适应工艺条件的变化。

4．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元件，接线可减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障大为减少。

PLC使用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大用户公认为较可靠的工业控制设备之一。

5．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的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，如果掌握了正确的设计方法，设计梯形图的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。

可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，输入信号用小开关来模拟，可通过PLC发光二极管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。

6．维修工作量小，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信息方便地查明故障的原因，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PIC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的l/2~1/10。

PLC控制系统的配线比继电器控制系统的少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。

一、前言
     电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用，目前，大多选用高性能的变频器，利用旋转编码器测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置，不仅使电梯在运行**速和缺相等方面具备了保护功能，而且使电梯的起动、低速运行和停止更加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成，因此，逻辑控制部分是电梯运行的关键。
      V80系列 PLC以其可靠性高、运算速度快、产品和电梯**客制化服务等优点，已在多家电梯厂家中的电梯生产及改造中获得了应用。本文以一台4 层 4 站的别墅电梯控制系统为例，阐述了 V80 系列 PLC 在电梯控制系统的设计思想和实现方案。

    二、电梯控制系统构成
    电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及 PLC 单元构成，由如图 1所示，用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。
    变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成，变频器采用日本安川公司矢量控制电梯**变频器616G5，其具有良好的低速运行特性，适合在电梯控制系统中应用。三相电源R、S、T 经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端 U、V、W接电动机的快速绕组，外接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，零速、爬行、低速、高速、检修速度等各种速度编码指令，复位和使能信号。变频器输出信号为：
    （1）变频器准备就绪信号，在变频器运转正常时，通知控制系统变频器可以正常运行；
    （2）运行中信号，通知PLC 变频器正在正常输出；
    （3）零速信号，当电梯运行速度为零时，此信号输出有效并通知 PLC完成抱闸、停车等动作；
    （4）故障信号，变频器出现故障时，此信号输出有效并通知 PLC 作出响应，给变频器断电。
     输入输出单元为 PLC 的 I/O接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、安全保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。
     输入单元为：
    （1）厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和，而且兼有无司机状态的“本层厅外开门”功能，全集选方式的呼梯信号为2N-2 个（N 为层站数），下集选方式的呼梯信号为 N个；
    （2）轿箱内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、和指示，呼梯信号数为电梯停站层数N；
    （3）开关门按钮，输入 PLC控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；
    （4）上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层，通常设置在轿**，电梯轿箱上行接近预选层站时，上平层感应器限进入遮磁板，电梯仍继续慢速运行，当下平层感应器再进入遮磁板时，上行接触器线圈失电，制动器抱闸停车；
    （5）上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲**或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板,信号输入PLC，PLC发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；
    （6）门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；
    （7）安全回路，通常包括轿内急停开关、轿**内急停开关、安全钳开关、限速器断绳开关、限速器**速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限极限开关等；
    （8）检修、消防和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员**两种运行状态，泊梯状态，内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；
    （9）称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或**载状态，然后输出数字信号给PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。
     输出单元为：
    （1）楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；
    （2）开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，由变频门机完成开关门动作。

PLC 单元为电梯控制系统的核心部分，由 PLC提供变频器的运行方向和速度指令，使变频器根据电梯需要的速度曲线调节运行方向和速度。通过 PLC的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。

 三、 PLC 的 I/O 接口配置
     PLC 选用德维森科技（深圳）有限公司的 V80 系列，PLC的输入输出点数可根据需要配置，并可根据用户的要求增加并联功能。以编制一台4层4 站的电梯为例，先根据控制要求计算所需要的 I/O 接口点数，其中输入点数为 32，输出点数为 24。选用 V80系列 PLC 的一个 CPU 单元 M40DR 和一个扩展单元 E16DR 来完成电梯控制系统的逻辑控制。

  四、 工作过程
      电梯完成一个呼叫响应的步骤如下：
     （1）电梯在检测到门厅或轿箱的召唤信号后将此楼层信号与轿箱所在楼层信号比较，通过选向模块进行运行选向。
     （2）电梯开始起动，通过变频器驱动电机拖动轿箱运动。轿箱运动速度由低速转变为中速再转变为高速，并以高速运行至目标层。
     （3）当电梯到目标层减速点后，电梯进入减速状态，由高速变为低速，并以低速运行至平层点停止。
     （4）平层后，经过一定延时开门，直至碰到开门到位行程开关；再经过一定延时后关门，直到安全触板开关动作。

     五、 结束语
     本文以德维森科技（深圳）有限公司生产的 V80 系列 PLC 为例，阐述了 PLC在电梯控制系统中的应用，分别描述了电梯控制系统的构成及工作原理，并给出了 PLC 的 I/O 接口配置。
     通过 V80 系列 PLC在某型号电梯控制系统的现场应用，在广大电梯使用客户中获得了良好的评价，并得到了多家生产厂家对该系列 PLC质量和性能的认可，该电梯控制系统只需要稍加改进即可应用于更高性能要求的电梯中。这一切都表明该系列 PLC不仅可以满足电梯对高可靠性的实际需求，而且在控制水平和性能完全可以替代进口的同类产品，并将突破电梯领域应用到更为广泛的行业，未来前景将更为广阔。

自从**台PLC在GM公司汽车生产线上**应用成功以来，PLC凭借其方便性、可靠性以及低廉的价格得到了广泛的应用。但PLC毕竟是一个黑盒子，不能实时直观地观察控制过程，与DCS相比存在比较大的差距。计算机技术的发展和普及，为PLC又提供了新的技术手段，通过计算机可以实施监测PLC的控制过程和结果，让PLC如虎添翼。但是各PLC通讯介质和通讯协议各不相同，下面将简单介绍主要PLC的通讯介质和协议内容。
         美系厂家
         Rockwell AB
         Rockwell的PLC主要是包括PLC2、PLC3、PLC5、SLC500、ControlLogix等型号，PLC2和PLC3是早期型号，现在用的比较多的小型PLC是SLC500，中型的一般是ControlLogix，大型的用PLC5系列。
         DF1协议是Rockwell各PLC都支持的通讯协议，DF1协议可以通过232或422等串口介质进行，也可以通过DH、DH+、DH485、ControlNet等网络介质来传输。DF1协议的具体内容可以在AB的资料库中下载。
         AB的plc也提供了OPC和DDE，其集成的软件中RSLogix中就包含DDE和OPC SERVER，可以通过上述软件来进行数据通讯。
         AB的中高档的PLC还提供了高级语言编程功能，用户还可以通过编程实现自己的通讯协议。
         GE
         GE现在在国内用的比较多的主要是90-70和90-30系列plc，这两款PLC都支持SNP协议，SNP协议在其PLC手册中有协议的具体内容。
         现在GE的PLC也可以通过以太网链接，GE的以太网协议内容不对外公开，但GE提供了一个SDK开发包，可以基于该开发包通讯。
         欧洲系列
         西门子
         西门子系列PLC主要包括其早期的S5和现在的S7-200、S7-300、S7-400等各型号PLC，早期的S5PLC支持的是3964R协议，但是因为现在在国内应用较少，除较个别改造项目外，很少有与其进行数据通讯的。
         S7-200是西门子小型PLC，因为其低廉的价格在国内得到了大规模的应用，支持MPI、PPI和自由通讯口协议。
         西门子300的PLC支持MPI，还可以通过PROFIBUS和工业以太网总线系统和计算机进行通讯。如果要完成点对点通讯，可以使用CP340/341。
         S7400作为西门子的大型PLC，提供了相当完备的通讯功能。可以通过S7标准的MPI进行通讯，同时可以通过C-总线，PROFIBUS和工业以太网进行通讯。如果要使用点对点通讯，S7-400需要通过CP441通讯模块。
         西门子的通讯协议没有公开，包括紫金桥组态软件在内许多组态软件都支持MPI、PPI等通讯方式，PROFIBUS和工业以太网一般通过西门子的软件进行数据通讯。
        施耐德（）
        施耐德的PLC型号比较多，在国内应用也比较多。其通讯方式主要是支持MODBUS和MODBUS    PLUS两种通讯协议。
        MODBUS协议在工控行业得到了广泛的应用，已不仅仅是一个PLC的通讯协议，在智能仪表，变频器等许多智能设备都有相当广泛的应用。MODBUS经过进一步发展，现在又有了MODBUS TCP方式，通过以太网方式进行传输，通讯速度更快。
        MODBUS PLUS相对于MODBUS传送速度更快，距离更远，该通讯方式需要在计算机上安装MODCON提供的SA85卡并需安装该卡的驱动才可以进行通讯。
        除了上述两种方式之外，的PLC还支持如TCP/IP以太网，Unibbbway， FIPWAY，FIPIO，AS-I，Interbus-s等多种通讯方式。
        日系PLC
        欧姆龙
        欧姆龙系列PLC在中国推广的也比较多。在通讯方式上，OMRON现在主要采用两种通讯方式：
        Host bbbb协议是基于串口方式进行的通讯方式。当PLC进入MONITOR方式时，上位机可以和欧姆龙PLC通讯。在和欧姆龙通讯时要注意，两次通讯之间要留一定时间，如果通讯速度过快造成PLC通讯异常。
        Controlbbbb是欧姆龙PLC的一种快速通讯方式。Control bbbb通过板卡进行数据通讯，板卡之间有数据交换区，由板卡实现数据的交换从而完成数据采集功能。使用该方式通讯需配置欧姆龙的驱动。
         三菱
         三菱PLC的小型PLC在国内的应用非常广泛。三菱的PLC型号也比较多，主要包括FX系列，A系列和Q系列。三菱系列PLC通讯协议是比较多的，各系列都有自己的通讯协议。如FX系列中就包括通过编程口或232BD通讯，也可以通过485BD等方式通讯。其A系列和Q系列可以通过以太网通讯。当然，三菱的PLC还可以通过CC-bbbb协议通讯。
         松下
         松下PLC和计算机之间可以通过串口和以太网进行通讯。其采用的通讯协议是MEWTOCOL协议。如大多数日系PLC一样，MEWTOCOL协议比较简单。包括紫金桥组态软件在内的许多软件都可以从PLC中直接读取数据。