西门子模块6ES7232-0HB22-0XA8参数设置

西门子模块6ES7232-0HB22-0XA8参数设置

    PLC系统设计时，首先应明确控制方案，下一步的工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型时的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，较后选择性价比高的PLC和设计相应的控制系统。

1、I/O点数的估算 
      I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据不同牌子PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。

2、存储容量的估算 
      存储容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 

3、控制功能的选择 
      该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 
      (一)运算功能 
      简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。 
      (二)控制功能 
      控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用**的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。 
      (三)通信功能 
      大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。 
      PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 
      PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）**PLC网络（各厂商的**PLC通信网络）。 
      为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。 
      (四)编程功能 
      离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。 
      五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。 
      (五)诊断功能 
      PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 
      PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 
      (六)处理速度 
      PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。 
处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。

4、机型的选择 
      (一)PLC类型 
      PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 
整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。 
      (二)输入输出模块选择 
      输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 
可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。 
考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。 
      (三)电源选择 
      PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。 
如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。 
      (四)存储器选择 
      由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。 
      (五)冗余功能选择 
      1．控制单元的冗余 
      一.重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。 
      二.在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。 
      2．I/O接口单元的冗余 
      一.控制回路的多点I/O卡应冗余配置。 
      二.重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。 
      (六)经济性的考虑 
      选择PLC时，应考虑性价比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性等因素，进行比较和兼顾，较终选出较满意的产品。 
      输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。

      该系统共涉及四大部分，包括温度传感器、变送器、PLC温度监控系统和外部温度调节设备。首先，选取监控对象，在其内部（比如孵坊）选取四个采样点，利用四个温度传感器分别采集这四点温度后；通过变送器将采集到的四点温度的采样值转换为模拟量电压信号，从而得到四个采样点所对应的电压值，输入到PLC的四个模拟量输入端口；PLC温度监控系统将这四点温度读入后，取其平均值，作为被控系统的实际温度值，将其与预先设定的正常温度范围上下限相比较，得出系统所处状态，并向外部温度调节设备输出模拟量控制信号；外部温度调节设备根据输出的模拟量的大小来调节温度的上升与下降或保持恒温状态。

本文以0～10V来对应温度0～100℃，设置40～60℃为系统的正常温度范围，对应的模拟量电压为4～6V，也即40℃（4V）为下限，60℃（6V）为上限，调节时间设定为20S。其中，50℃（5V）为我们的温度（电压）基准值。这样，我们就将PLC温度控制系统对温度的监测与控制转变成了PLC对模拟量电压的输入与输出的控制。当被控系统的实际温度低于设定的下限（40℃）时，PLC温度监控系统经过比较运算后，通过其模拟量输出端口向外部温度调节设备输出5-10V的电压，而且输出的电压会根据被控系统实际温度值的降低而升高，从而改变外部温度调节设备，调节温度的幅度。同理，当被控系统的实际温度**设定的上限（60℃）时，PLC温度监控系统经过比较运算后，通过其模拟量输出端口向外部温度调节设备输出0~5V的电压，而且输出的电压会根据被控系统实际温度值的升高而降低，从而改变外部温度调节设备，调节温度的幅度。而当被控系统的实际温度处于设定的温度正常范围（40—60℃）时，PLC温度监控系统经过比较后，通过其模拟量输出端口向外部温度调节设备输出5V恒定的电压，即输出电压的调节基准量，使温度调节设备保持恒温状态。

3 中国plc市场

    我国工业企业的自动化程度普遍较低，如机械80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。加入wto后，中国正日益成为世界新的制造业基地，制造业的控制主要以逻辑控制为主，大量传统产业的自动化改造也为plc的应用提供广阔的发展空间。arc咨询集团近期发布的《中国可编程序控制器（plc）展望》指出：中国制造业增长迅速，某些行业的增长率甚至达到20%。在未来五年内，中国plc市场的综合年增长率预计将达到14.1%。2003年这一市场为3.7亿美元，预计2008年这一市场还将翻一翻。

    由于种种原因，国产品牌的plc在国内plc市场份额所占比例很小，一直没有形成产业化规模，中国目前市场上95%以上的plc产品来自国外公司。目前中国plc市场主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型plc领域占有**优势，日本公司在小型plc领域占据十分重要的位置，韩国和中国的公司在小型plc领域也有一定市场份额。

    2003年10月，国内媒体开始关于中国plc市场的研究，依据得到的样本分析，初步得出正在使用的众多plc的品牌中，西门子、三菱及omron占据**的优势，60％左右的用户使用了这些品牌的plc产品，而rockwell/ab、ge－fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。造成这种分布情况的原因大致可以分为以下几个方面：

    3.1 产品覆盖范围

    较前的三个品牌有非常丰富的产品系列，用户很容易得到恰当的产品；其他品牌如富士，lg等则以小型和微型产品为主，ge和schneider以中大型产品为主。产品价格范围也是一个重要的原因，虽然a－b拥有出色的技术和全面的产品系列，但是高价格的形象却使部分用户却步。

    3.2 在中国市场上的历史

    西门子、三菱及omron都是在中国市场上传统的供应商，在很多领域占地了先机，相对应的是ge、schneider和lg这些后来者虽然市场快速增长，但是距离**者仍有一定的差距。

    3.3 行业分布

    某些品牌会侧重于一些行业，如schneider更加注重电力行业，rockwell在冶金行业表现出众。

    2004年度plc市场研究报告表明：作为目前国内控制市场上的主流控制器，plc市场的国内参与者在高达31亿的plc市场总需求中，国产plc占有量不到整个市场份额1％，plc厂商的市场份额几乎可以忽略。在按照i/o数量划分的市场总量中，小型plc（256点以下）的市场巨大，国产plc的市场贡献就在小型plc的市场中。巨大的市场需求为发展plc业务提供了难得的历史机遇，国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累，大力拓展plc业务。目前，国内plc生产厂家有30余家，但目前上市的众多plc产品中，还没有形成规模化的生产和**产品。

    从技术角度来看，国内外的小型plc差距正在缩小。如无锡信捷、兰州全志等公司生产的plc已经比较成熟，有些国产plc（如和利时公司、凯迪恩公司）已经拥有符合iec标准的编程软件、支持了现场总线技术等。面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验，国内厂商多数只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段，离真正批量生产、市场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。与此同时，国产plc的低价优势也正在受到新的挑战。但可喜的是，和利时、凯迪恩、德维森等一批国产品牌渐渐找自己的位置。克服资金、研发压力，顶住用户对产品不信任的压力，凭借对国内厂商的了解和对市场的把握，国产品牌在近几年内获得了一定的成长。

4 问题与对策

    4.1 国产plc发展中所面临的问题

    尽管国产plc在中国plc市场所占份额很小，但只要国内有实力的plc厂商下定决心，仔细分析自身的优势和劣势，充分利用各种有利资源，踏踏实实、有针对性地做好各项工作，就一定能够在plc领域有所作为。但我们还应该清醒地看到：国内企业和国外**品牌的重大差距还是不可忽略。目前我国国产plc的发展主要面临着三大问题。

    首先是技术，在国际上plc迅速发展的形势下，我国多数plc厂家还没有拥有自主知识产权，能够参与国际竞争的plc产品，其中之一就是研发实力不够。虽然资金投入、生产和质量管理等因素也占有非常大的比重，但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入、研发成果产品化以及生产工艺等。而技术则是贯穿着其中每一个环节，plc核心技术的开发、产品的后续开发、生产工艺的技术水平是决定产品质量的前提，如何在技术上进一步增强自己的实力，将是国产品牌取得市场竞争优势的关键。

    其次是竞争，由于国内plc市场大部分由外国的产品所**，大、中型plc产品中，几乎全部由国外几大公司，随着我国使用plc市场的不断扩大，国外几大公司几乎每年都会针对市场推出新的产品，一旦用户使用了新的产品后，他们就会逐渐的提高产品市场价格，如果我国没有自己的自主知识产权的产品，在经济竞争中就只能处于被动的地位。所以国内plc厂家一定要有自己*的产品，只有这样才能在市场竞争中立于不败之地。令人感到高兴的是：2006年11月1日，在亚洲国际工厂自动化和过程自动化技术与设备展览会上，北京和利时系统工程有限公司推出了国内具有独立知识产权的lk大型plc。

    较后是市场销售，国内plc的产品宣传、市场开拓，以及建立完善的售后服务体系方面应继续加大力度。国内plc厂家如和利时，凯迪恩等厂商在这方面工作做了大量的工作，也取得了很好的效果。

    4.2 振兴国产plc发展对策

    针对上述所面临问题，笔者认为我国plc的发展应该采取如下对策：

    (1)对如此巨大的市场，我国应该集中资金和技术力量，尽快研制生产出具有自主知识产权的plc系列产品，plc技术正在由封闭走向开放，大量采用it技术，硬件通用化、软件标准化，使得plc的设计和生产不再存在技术壁垒。加之近年来芯片技术的迅速发展，推出具有国际竞争力的plc产品已成为可能。国内plc厂家应联合起来组成集团公司，成立专门的研发机构，共同开发各种机电产品，如：变频器、伺服系统、人机界面等，大力提高产品可靠性、兼容性，建立完善的销售网络务体系，敢于在国际舞台上与跨国企业进行竞争，只有这样国产plc产品才能在中国的自动化产业市场立足。

    (2)继续发挥国内plc应用技术的优势，扩大应用领域。将plc应用在国民经济的各个领域同时，还要凭借技术和劳动力优势，逐渐融入国际plc的应用市场，积极参与国际竞争，使我国应用技术优势形成真正的增值服务，带动相关成套设备和软件产业的发展。iec61131-3已经为plc产品建立了世界公认的软件模型，直接采用iec61131-3标准是国内企业保持与国际水平同步的捷径。iec标准充分考虑了plc在应用于各种不**业时对内部资源的要求，软件模型预留了充足的资源，因此我们的plc产品开发要符合iec61131-3国际标准。

    (3)在扩大plc应用范围的同时，在软件集成上下功夫。针对不同的工业生产过程，形成具有自身特色的系统集成软件、人机界面软件和应用软件。

    (4)在发展小型plc产品方面，必须在集成性、功能性、适用性、经济性等方面选择一个合适的平衡点，设计出满足用户不同要求的产品。小型plc产品仍将是市场主流，小型plc是较有可能首先实现国产化的，根据当前发展的特点，小型plc国产化是大势所趋。立足于国内市场，国内plc厂商可以根据用户的特殊需求快速地为用户专门定制个性化产品。而跨国公司的中国用户很难将这种特殊需求迅速反馈到国外的plc生产厂家促成产品的迅速改进。

    (5)加大宣传力度，取得国民信任。国产plc的发展离不开用户的支持，国内plc厂商应该利用各种媒体宣传plc产品，开展相关的plc技术研讨会，产品展示会等，加强与用户的沟通，用户的偏见，并且根据用户的反馈意见，对产品的性能进行不断地完善。同时国内plc厂商应注意加强与高校的合作，免费提供相关的技术培训，进行国产plc技术普及。

    (6)**应该加大扶持力度，对国产plc的发展给予引导，从政策、资金、技术、税收等方面予以，**要对我国现有的几十家国产plc厂商进行整合，组建中国自动化集团公司，选出几个有代表性的优秀国产plc品牌进行大力发展，充分利用现有资源进行技术开发，积极参与国际化竞争，只有这样，才能摆脱目前国产plc市场尴尬局面。