西门子模块6ES7331-7KF02-0AB0技术参数

西门子模块6ES7331-7KF02-0AB0技术参数

 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。截断一个中断事件和所有中断程序的联系，并禁止该中断事件
ENI
全局地允许所有被连接的中断事件
无
DISI
全局地关闭所有被连接的中断事件
CRETI
根据逻辑操作的条件从中断程序中返回
RETI
位于中断程序结束，是必选部分，程序编译时软件自动在程序结尾加入该指令
通信指令
NETR TBL，PORT
初始化通讯操作，通过指令端口（PORT）从远程设备上接收数据并形成表（TBL）。可以从远程站点读较多16个字节的信息
TBL：VB，MB，*VD，*AC，*LD
PORT：常数
NETW TBL，PORT
初始化通讯操作，通过*端口（PORT）向远程设备写表（TBL）中的数据，可以向远程站点写较多16个字节的信息
XMT TBL，PORT
用于自由端口模式。*发送数据缓冲区（TBL）中的数据，数据缓冲区的**个数据指明了要发送的字节数，PORT*用于发送的端口
TBL：VB，IB，，MB，SB，SMB，*VD，*AC，*LD
PORT：常数（CPU221/222/224为0；CPU226为0或1）
RCV TBL，PORT
初始化或结束接收信息的服务。通过*端口（PORT）接收的信息存储于数据缓冲区（TBL），数据缓冲区的**个数据指明了接收的字节数
GPA ADDR，PORT
读取PORT*的CPU口的站地址，将数值放入ADDR*的地址中
ADDR：VB，IB，，MB，SB，SMB，LB，AC，*VD，*AC，*LD
在SPA指令中ADDR还可以是常数
PORT：常数
SPA ADDR，PORT
将CPU口的站地址（PORT）设置为ADDR*的数值
时钟指令
TODR T
读当前时间和日期并把它装入一个8字节的缓冲区（起始地址为T）
T：VB，IB，，MB，SB，SMB，LB，*VD，*AC，*LD
TODW T
将包含当前时间和日期的一个8字节的缓冲区（起始地址是T）装入时钟
高速计数器指令
HDEF HSC，MODE
为*的高速计数器分配一种工作模式。每个高速计数器使用之前必须使用HDEF指令，且只能使用一次
HSC：常数（0~5）
MODE：常数（0~11）
HSC N
根据高速计数器特殊存储器位的状态，按照HDEF指令*的工作模式，设置和控制高速计数器。N*了高速计数器号
N：常数（0~5）
高速脉冲输出指令
PLS Q
检测用户程序设置的特殊存储器位，由控制位定义的脉冲操作，从Q0.0或Q0.1输出高速脉冲
可用于高速脉冲串输出（PTO）或宽度可调脉冲输出（PWM）
Q：常数（0或1）
PID回路指令
PID TBL，LOOP
运用回路表中的输入和组态信息，进行PID运算。要执行该指令，逻辑堆栈**（TOS）必须为ON状态。TBL*回路表的起始地址，LOOP*控制回路号
回路表包含9个用来控制和监视PID运算的参数：过程变量当前值（PVn），过程变量前值（PVn-1），给定值（SPn），输出值（Mn），增益（Kc），采样时间（Ts），积分时间（Ti），微分时间（Td）和积分项前值（MX）
为使PID计算是以所要求的采样时间进行，应在定时中断执行中断服务程序或在由定时器控制的主程序中完成，其中定时时间必须填入回路表中，以作为PID指令的一个输入参数
TBL：VB
LOOP：常数（0到7）

某设计院设计一轧钢生产线，共包括精轧A线、精轧B线、中轧线、粗轧区、定径机5部分。电气部分包括PLC、人机界面、变频器、低压电器及其他，由于此5部分生产线距离较远，所以选用5台人机界面来实现不同系统的操作显示，同时由一台PLC实现系统的控制，即N：1多重连接方式。此前该设计院对几个专业人机界面厂家的产品进行通讯试验，但结果均不理想，有的连接台数不够有的甚至通讯失败。
2、通讯方案选择
我们给用户提供两种方案：即上挂以太网、以RS-485方式直接通讯。
(1) 上挂以太网
因GE90-70本身可以上挂以太网，我们提出的方案是5台人机界面和PLC同时上挂以太网。人机界面选用富士电机新近推出的UG30系列产品，其中一款高性能的人机界面自带10M以太网接口，不需要任何配件即可建成基于以太网的网络系统，它本身具备通讯网关功能，从PLC到计算机或者从计算机到PLC的双向通讯都可以通过其收发数据，连接到以太网上的UG30和PLC之间可以进行N：N无协议通讯。人机界面选用UG330H-VH4，功能及特点如下：8.4寸、32768色 TFT、自带以太网接口、可以与市售的所有PLC通讯、还可以直接和变频器、温控表及串行打印机等外围设备进行通。
(2) 以RS-485方式直接通讯
由于GE90-70 PLC的通讯模块具有双通讯口，这样我们充分利用此两个通讯口分别挂2台和3台人机界面，均以RS-485方式通讯。
1#作为主机2#、3#作为从机，4#作为主机5#为从机，它们之间通讯距离较大为500m，波特率为115200bps，主机和PLC的通讯波特率为19200bps，这样能够保不会出现通讯滞后和通讯干扰现象。原来2#、3#、5#人机界面上需各加装一RS-485通讯模块，经过我们反复通讯试验后来取消了该通讯模块只要几根通讯电缆并联在一起即可以正常通讯，这样为用户节省了几千元的成本。人机界面选用UG320H-SC4，128色，7.7寸，在性价比上较UG330H-VH4合理些。
用户经过慎重考虑及多方调研后决定，在不影响使用功能的前提下选用价格经济合理的*二种方案。
3、人机界面画面略
4、通讯滞后的解决
当所有程序编制完成后，进行连机调试时出现了意想不到的通讯滞后想象，即当1#在操作画面2#、3#从显示画面切换到操作画面进行操作时人机界面和PLC双方出现明显的滞后，时间大概由2---3秒中，这在任何系统中都是不允许的，尤其在轧钢生产线上。通过多方分析我们提出如下建议，将人机界面中所有涉及到的PLC地址全部映射到人机界面的内部地址$u中，$u是人机界面中的用户内存，可以从$u0----$u16383共16384个字任意设定，例如PLC中寄存区R1----R10的数据可以映射到$u1----$u10中，这样通讯滞后现象消失。这些经验都值得我们在以后的通讯中应用。
结论
此方案已经成功应用于现场，在生产现场并没有出现通讯滞后以及通讯干扰现象。在占地面积庞大并由单台PLC控制的设备，如纺织机械、机械等行业由较大的推广价值。

  在了解了程序结构和编程方法的基础上，就要实际地编写 PLC 程序了。编写 PLC 程序和编写其他计算机程序一样，都需要经历如下过程。
1)  对系统任务分块
分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比较简单的小任务。这样就把一个复杂的大问题化为多个简单的小问题。这样可便于编制程序。
2)  编制控制系统的逻辑关系图
从逻辑关系图上，可以反应出某一逻辑关系的结果是什么，这一又英国导出哪些动作。这个逻辑关系可以是以各个控制活动顺序为基准，也可能是以整个活动的时间节拍为基准。逻辑关系图反映了控制过程中控制作用与被控对象的活动，也反应了输入与输出的关系。
3)  绘制各种电路图
绘制各种电路的目的，是把系统的输入输出所设计的和名称联系起来。这是很关键的一步。在绘制 PLC 的输入电路时，不仅要考虑到信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到输入端的电压和电流是否合适，也要考虑到在特殊条件下运行的可靠性与稳定条件等问题。特别要考虑到能否把高压引导到 PLC 的输入端，把高压引入 PLC 输入端，会对 PLC 造成比较大的伤害。在绘制 PLC 的输出电路时，不仅要考虑到输出信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到 PLC 输出模块的带负载能力和耐电压能力。此外，还要考虑到电源的输出功率和极性问题。在整个电路的绘制中，还要考虑设计的原则努力提高其稳定性和可靠性。虽然用 PLC 进行控制方便、灵活。但是在电路的设计上仍然需要谨慎、全面。因此，在绘制电路图时要考虑周全，何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。
4)  编制 PLC 程序并进行模拟调试
在绘制完电路图之后，就可以着手编制 PLC 程序了。当然可以用上述方法编程。在编程时，除了要注意程序要正确、可靠之外，还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改。编好一个程序块要进行模拟实验，这样便于查找问题，便于及时修改，较好不要整个程序完成后一起算总帐。
5)  制作控制台与控制柜
在绘制完电器、编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候，这项工作也可以和编制程序并列进行。在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格必须满足要求。设备的安装必须注意安全、可靠。比如说屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题必须妥善处理。
6)  现场调试
现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计很难说不经过现场调试就能使用的。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处；只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序发生矛盾之处；只有进行现场调试才能最后实地测试和最后调整控制电路和控制程序，以适应控制系统的要求。
7)  编写技术文件并现场试运行
经过现场调试以后，控制电路和控制程序基本被确定了，整个系统的硬件和软件基本没有问题了。这时就要全面整流技术文件，包括整理电路图、 PLC 程序、使用说明及帮助文件。到此工作基本结束

    一套完整的PLC程序，并不仅仅是使系统能够运行起来这么简单，它也需要完整的注释、精良的架构、良好的可扩展性、完备的报警保护系统、运行前的模拟系统。下面就以STEP7的经验和大家分享一下。
一、完整的注释
    在自动化领域，控制设备的竞争激烈程度，大家有目共睹，各个大鱼小虾，拼命的宣传自己的产品。可大家忘了，程序也是自己的产品，而作为一件有产品属性的程序，怎么可能不穿衣服，就光秃秃的骑马上阵呢？
程序的注释，起码应该有以下三个方面（STEP7为例）：
    1、系统注释：整套程序的版权公司和此套程序用途
    2、程序块注释：此程序块的主要用途和作者
    3、段注释：此段代码的用途
    4、变量注释：重要性不再多言
    而至于保密性的考虑，我觉得应该再程序的加密算法或者块的加密上考虑，而不应该用减少注释这种小聪明来实现。
二、精良的架构
    PLC程序无论控制的是一个设备或者是以一套系统，在程序编写之前都应该按照功能或者区域设计好整个PLC程序系统的结构，尤其是几个人共用一套PLC系统的时候，一般来说结构应包括以下部分：
    1、公共组织程序区：OB1、OB35、OB81....等（STEP7）
    2、设备功能程序区：一些现成的可以多次调用的程序块，如单向电机、双向电机、模拟量转换
    3、公共程序区：通讯功能、模拟量、数字量采集
    4、功能区：如液压站功能区、入炉辊道功能区、出炉辊道功能区
    5、报警功能区：根据需要或者在各个功能区后面，或者单独独立出来
    6、数据块区：根据功能，划分成有规律的数据区
    一个良好的结构，可以使人很容易看明白整套程序，具备良好的可读性
三、良好的扩展性
    许多程序可能在进现场之前都已经编好，但是到了现场，可能还需要添加另外的程序，为了避免打乱整套系统的结构，我们需要在每个功能区预留一定的空间作为备用。
四、完备的报警保护系统
    我们的PLC系统往往用于工业环境中，每一次的事故都会造成或大或小的损失，为了做到事故预处理或者在事故中将损失降到较小，我们必须重视PLC的报警和保护，在此将其摘出来作为系统的一个重要组成部分。
五、PLC程序模拟系统
    为了保证现场的调试进度或者给客户展示，我们往往在进现场之前，要对自己的程序进行全自动的模拟。为此我们需要在程序中加入模拟程序部分，模拟程序部分在正常现场运行之后断开。为了使程序具备模拟功能，需要做以下工作：
    1、将实际的PLCI/O点转换为PLC的中间变量或者数据块变量
    2、根据工艺要求编写各个设备的模拟程序