西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8选型说明

西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8选型说明

可编程控制器的种类很多，用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的PLC。可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个方面：

1. 输入/输出点数

可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。

2. 存储容量

PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。

3. 扫描速度

可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。

4. 指令系统

指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。

5. 通信功能

通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。

厂家的产品手册上还提供PLC的负载能力、外形尺寸、重量、保护等级、适用的安装和使用环境如温度、湿度等性能指标参数，供用户参考。

当PLC处于正常运行时，它将不断重复扫描过程。分析上述扫描过程，如果对远程I/O、特殊模块和其他通讯服务暂不考虑，这样扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”三个阶段了。这三个阶段是PLC工作过程的中心内容，理解透PLC工作过程的这三个阶段是学习好PLC的基础。下面就对这三个阶段进行详细的分析。

 　　(1) 输入采样阶段

 　　PLC在输入采样阶段，首先扫描所有输人端点，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段和输出刷新阶段，在此阶段输入映像寄存器与外界隔离，无论输入情况如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输人采样阶段，才重新写入输入端的新内容。所以一般来说，输人信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。

 　　由此可见，输入映像寄存器的数据完全取决于输入端子上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。

 　　(2) 程序执行阶段

 　　根据PLC梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”采集到的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。

 　　(3) 输出刷新阶段

 　　在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通／断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部负载。

 由此可见，输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行，输出锁存器中的数据由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定，而输出端子的接通和断开状态，完全由输出锁存器决定。

        通用PLC应用于**设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。

从事PLC的技术支持的人，如果是要到现场开始进行系统调试，无论是对OEM客户，还是对一个过程控制的系统集成，都要在事先做好一些准备工作。就像一个“驴友”出行前，要更换自己的服装尤其是鞋子，带好水、食品，还要准备在野外的一些用品，如果是的话，还要有帐篷、手电筒等一样，作为一个职业的PLC技术支持工程师，也有不少的东西是要准备的。

首先要安排自己的行程计划和衣食住行。如果是需要住宿的话，那么如何定*****、酒店（旅馆、），这里就不多说了。如果时间很长（如**过一个月），为了省钱，就要考虑在当地租房子了，尤其是出发的是一个小组，而不是一个人的时候。衣食住行，这些问题与普通的旅行是一样的，虽然这些问题对你完成任务的影响力并不亚于你的专业水平。想象一下，你到了现场，因为食物中毒导致一个星期拉痢疾的情况会对工作造成什么样的影响，就知道该准备那些东西了。通常，有经验的自动化公司的行政部门会为工程师考虑好这些情况，但是，作为工程师自己一定要进行确认，看看是否所有的事情都已经安排好了。

安顿好了衣食住行的后，要准备自己的工具。作为PLC的现场调试工程师，并不需要很多的调试工具。但是，一个螺丝、一台万用表，还是*的。另外，如果要与现场的仪表传感器进行系统联调的时候，还要有一台信号发生器来模拟现场仪表的信号，以确定当发生问题时，现场的信号是完好的。还有，一台结实的手提电脑，是你编程和调试的必需的工具。虽然这些工具你可以要求用户准备好，但是，作为一个职业的PLC工程师，如果连这几样工具都没有，会被用户怀疑你的职业水平的。其它的一些仪器仪表，如果需要的话，你可以向公司或者客户提出来，让他们提前准备，比如，示波器、稳压电源等等。毕竟这些不那么通用的仪器，通常是不可能随身携带或备用的。

有一些常被忽视的小东西，你准备了之后一定有用的。如，电气胶带、热缩套管、打火机（你吸烟的话自然会有，没有别人也会有），束线带、还有，如果现场接线已经完成了，要准备好一些与信号线相同的电缆，和一些固定基座的螺丝。你可能怀疑要这些做什么用，相信我，带上这些，虽然有些只值几分钱，但到了现场后，可能会节约你一天甚至几天的时间，尤其是你去的地方是在一个偏远的山区的时候。虽然在发货的时候厂家都有螺丝钉，但是到了现场什么都有可能发生，如果螺丝钉不够（而这是每次都必然发生的），会引起许多问题。

除了以上的东西，就是这次调试所要带的备品备件了。虽然现场的货物清单可能会已经考虑了备品备件的问题，但为了应付万一的情况，有些备件你较好还是自己要随身携带。首先是PLC的基板（有的成为机架）、电源、CPU模块，因为这些是一台PLC能够工作的基础，如果现场只有一套系统，那么这些模块就只有一个，如没有备分的话，一旦出现故障，你的所有的工作都必须停下来。因此较好带上一套。

其它的I/O模块和通讯模块，如果现场只有一个的，你都要考虑在多带一个。对于那些现场已经有两块以上的模块，你就不用考虑自己带了。

（1）高可靠性

1）所有的I/O 接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离。

2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms。

3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

4）采用性能优良的开关电源。

5）对采用的器件进行严格的筛选。

6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。

7）大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。

（2）丰富的I/O 接口模块

PLC针对不同的工业现场信号，如：

• 交流或直流；

• 开关量或模拟量；

• 电压或电流；

• 脉冲或电位；

• 强电或弱电等。

有相应的I/O 模块与工业现场的器件或设备，如：

• 按钮

• 行程开关

• 接近开关

• 传感器及变送器

• 电磁线圈

• 控制阀

    直接连接另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

（3）采用模块化结构

    为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC 以外绝大多数PLC 均采用模块化结构PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计由机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

（4）编程简单易学

     PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

（5）安装简单维修方便

     PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行各种模块上均有运行和故障指示装置便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行 。

对于用户来说，在编写用户程序或选择设备时，必须清楚下面介绍的三个阶段，即用户程序执行过程的原理。

PLC采用集中处理的方法，即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。

（1）输入扫描  在这一阶段中，PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将输入信号存入输入映像区，输入映像存储器被刷新。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。如果输入设备能使PLC输入端形成闭合回路，对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“1”，即相当于继电器线圈导通。在程序执行过程中，该编号对应的触点动作；如果输入设备能使输入开路，则对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“0”，即相当于继电器线圈没导通，在程序执行过程中，该编号对应的触点不动作。如果在PLC处于非输入扫描的阶段，PLC外的输入设备状态发生了变化，内部输入继电器也不会发生变化，要等到下一个输入扫描阶段才能根据此时的输入状态来刷新。所以，对于少于十几毫秒的输入信号，经常采集不到。

（2）执行程序  在执行用户程序过程中，PLC按梯形图程序顺序自上而下、从左至右逐个扫描执行，即按助记符指令表的先后顺序执行。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中，PLC从输入映像区中取出输入变量的当前状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其他运算，根据程序指令将运算结果存入相应的内部继电器中，包括输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等。输出继电器的信号存放在输出映像区，即输出继电器与PLC外部的同编号的输出点对应。

在程序执行过程中，同一周期内，的逻辑结果影响后面的触点，即后执行的程序可能用到的较新中间运算结果；但同一周期内，后面的运算结果不影响的逻辑关系。该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的较终状态（导通与否），将影响下一个扫描周期各触点的开与闭。

（3）输出刷新  程序执行阶段的运算被存入输出映像区，而不送到输出端口上。在输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。

 可编程控制器是60年代末在美国首先出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为*处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至**大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到迅速的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。

作为离散控制的可以选择产品，PLC在我国的应用已有30年的历史，PLC自20世纪70年代后期进入中国以来，应用增长十分迅速。随着社会和技术的发展，PLC已经不单单应用在工业控制方面，逐渐扩展到新兴的领域。

    (1)近年来，和利时矿用PLC产品的不断推陈出新，以其可靠性、高性能等优势得到了用户的广泛认可。和利时矿用PLC产品大量应用于低压馈电开关、高压配电装置、组合开关、负荷中心等产品，正逐步替代单片机保护器和普通PLC类产品，装备和利时矿用PLC开始成为一些矿用设备公司产品的卖点和优势。

    (2)利用PLC来开发新型的集热式太阳能热水器，可以克服传统的太阳能热水器存在受气候影响大、水温不稳定等缺陷，还可以对多个用户集中供水。采用西门子S7-200系列PLC进行控制操作，配合相应的温度、液位和流量传感器及PLC的模拟量输入扩展实现对集热式太阳能热水器中水温、水位和流量的控制。同时，PLC与西门子文本显示器TD400集成，实现人机交互界面，对集热式热水器内部的水温和水位进行实时在线显示和设置。

    (3)随着科技的发展和社会的进步，自动门在日常生活中也得到了广泛的应用。过去的自动门系统一般采用逻辑控制模块控制，因故障、可靠性低、维修不方便等原因而逐步被淘汰。在自动门控制系统中选用三菱PLC作为控制器，以一个发射的超声开关和一个接收的光电开关作为此系统的输入设备，两套不同的传感器输入控制信号给PLC，利用PLC对系统的编码表、I/O分配表和自动门的动作过程等实施控制，从而实现控制门的开放或关闭(上升或下降)。

    其他还有很多新应用领域如：物联网，**，新能源发电，智能楼宇电量采集，医疗系统配电电源等，就不一一列举了。

 在物联网自动化设备智能化生活的推动下，“低碳、环保”理念的进一步提倡，自动化市场衍生出对PLC的大规模需求。在电梯、电源设备、造纸机械、电子制造设备等应用中呈负增长的态势，相对越国际自动化设备行业来讲，我国自动化企业PIC有以下优势和劣势。

    国内PLC厂商的优势

    需求优势

    国内PLC厂商能够确切了解中国用户的需求，并适时地根据中国用户的要求开发、生产适销对路的PLC产品。例如，和利时公司具有12年的控制类产品生产、销售及工程实施经验，积累了大量客户资源，了解国内不**业、不同地区、不同所有制用户的真正需求，因此在产品设计时可以充分考虑中国用户的需求和使用习惯，产品的针对性和易用性更强。

    产品定制优势

    由于是完全本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商可以根据用户的特殊需求定制个性化产品。在实际工作中，有些用户希望在一个PLC模块上同时具有开关量输入、开关量输出、模拟量输入和模拟量输出等功能，同时输出既要有继电器的，还要有晶体管的。这种一般通用PLC不能提供的特殊需求，国内PLC厂商可以快速为用户专门定制。跨国公司的中国用户和中国雇员很难迅速将这种特殊需求直接反馈到国外的生产厂家，难以促成产品的改进。

    成本优势

    由于是完全本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商具有较大的成本优势，这种成本优势直接转变为产品价格优势。

    服务优势

    国内PLC厂商的服务由公司相关人员去实施，PLC生产厂商可以直接面向较终用户。由于公司技术人员充分了解自己的产品，能够迅速解决实际应用中发现的问题，因而能显著提高服务水平务质量。另外，国内PLC厂商可以在PLC的售前、售中和售后中为用户提供免费增值服务。例如，面对众多的中小用户，和利时公司开展了免费培训和免费方案设计服务，得到了广大用户的一致**。

    国内PLC厂商的劣势：

    品牌劣势

    在市场开拓初期，国产PLC的品牌在较长一段时间内不为用户认可，从而加大了市场开拓难度。

    应用业绩劣势

    相对于国际的PLC厂商而言，国内公司的plc应用业绩较少，用户对国产PLC的性能、产品质量和技术支持持怀疑态度。

    产品线劣势

    在国内公司开展PLC业务的较初几年，PLC产品线不完善，产品的品种较少，不利于*的市场开拓。

    研发实力劣势

    相对于实力雄厚的*PLC厂商而言，国内公司的研发实力较弱。

SUNYUANISO系列隔离放大器变送器IC ，是一种将传感器、PLC、DCS、仪器仪表、变频器相互之间传递的模拟信号经隔离、放大、分配、转换成与之精度、线性度相匹配信号输出的混合集成电路。芯片内部集成了率的DC-DC，能产生多组互相隔离的电源分别给内部输入端放大电路、调制电路供电及输出端解调电路、转换电路、滤波电路供电。SMD工艺结构及新技术隔离措施使该器件能达到辅助电源、信号输入与输出之间3000VDC三隔离。

通过选择不同类型的IC芯片进行组合，可组成多路（一进二出、一进三出、二进二出等）输出为一致或分别输出不同模拟量电参数的隔离变送器模块。产品使用非常方便，直接焊接在PCB板上或采用组合模块安装在标准DIN 35导轨卡槽上，*零点和增益（精度、线性度误差<0.2%）的调节和校正，即可实现工业现场各种仪器仪表与传感器信号的隔离、放大、转换和分配功能，并能满足现场工业级宽温度、潮湿、震动等恶劣工作环境要求。