西门子模块6ES7368-3BB01-0AA0安装调试

较初，主要用于开关量的逻辑控制。随着plc技术的进步，它的应用领域不断扩大。如今，plc不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控;还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。plc已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。

1、用于开关量控制

plc控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。

所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的;即时的、延时的;不需计数的，需要计数的;固定顺序的，随机工作的;等等，都可进行。

plc的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。

用plc进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，plc首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

2、用于模拟量控制

模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。

作为一种工业控制装置，plc若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各plc厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。

plc进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的a/d、d/a单元。它也是i/o单元，不过是特殊的i/o单元。

a/d单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入plc。d/a单元，是把plc的数字量转换成模拟量，再送给外电路。

作为一种特殊的i/o单元，它仍具有i/o电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出(或内部继电器，它也是plc工作内存的一个区。可读写)交换信息等等特点。

这里的a/d中的a，多为电流，或电压，也有为温度。d/a中的a，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为0～5v，0～10v，4～20ma。有的还可处理正负值的。

这里的d，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。

a/d、d/a有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。

有了a/d、d/a单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的plc并不难。中、大型plc处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。有的还有pid指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。

这样，用plc实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值，多数也是足够的。

plc进行模拟量控制，还有a/d、d/a组合在一起的单元，并可用pid或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。

用plc进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如plc方便。

当然，若纯为模拟量的系统，用plc可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。

3、用于运动控制

实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有运动控制。如机床部件的位移，常以数字量表示。

运动控制，有效的办法是nc，即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已**过40%～80%，有的甚至更高。

plc也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。

plc可接收计数脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。有的plc还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能，加上plc有数据处理及运算能力，若再配备相应的(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放、)，则完全可以依nc的原理实现种种控制。

高、中档的plc，还开发有nc单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。所以，若plc配置了这种单元，则完全可以用nc的办法，进行数字量的控制。

新开发的运动单元，甚至还发行了nc技术的编程语言，为更好地用plc进行数字控制提供了方便。

4、用于数据采集

随着plc技术的发展，其数据存储区越来越大。如德维森公司的plc，其数据存储区(dm区)可达到9999个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。

数据采集可以用计数器，累计记录到的脉冲数，并定时地转存到dm区中去。

数据采集也可用a/d单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到dm区中去。

plc还可配置上小型打印机，定期把dm区的数据打出来。

plc也可与计算机通讯，由计算机把dm区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。这时，plc即成为计算机的数据终端。

用户曾使用plc，用以实时记录用户用电情况，以实现不同用电时间、不同计价的收费办法，鼓励用户在用电低谷时多用电，达到合理用电与节约用电的目的。

5、用于信号监控

plc自检信号很多，内部器件也很多，多数使用者未充分发挥其作用。

其实，完全可利用它进行plc自身工作的监控，或对控制对象进行监控。

这里介绍一种用plc定时器作，对控制对象工作情况进行监控的思路。

如用plc控制某运动部件动作，看施加控制后动作进行了没有，可用办法实现监控。(//www./版权所有)具体作法是在施加控制的同时，令定时器计时。如在规定的时间内动作完成，即定时器未**过警戒值的情况下，已收到动作完成信号，则说明控制对象工作正常，*报警。

若**时，说明不正常，可作相应处理。

如果控制对象的各重要控制环节，都用这样一些“看”着，那系统的工作将了如指掌，出现了问题，卡在什么环节上也很好查找。

还有其它一些监控工作可做。对一个复杂的控制系统，特别是自动控制系统，监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障，出了故障也好查找，可提高累计平均无故障运行时间，降低故障修复时间，提高系统的可靠性。

6、用于联网、通讯

plc联网、通讯能力很强，不断有新的联网的结构推出。

plc可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对plc进行控制的管理，使plc用起来更方便。

为了充分发挥计算机的作用，可实行一台与管理多台plc，多的可达32台。也可一台plc与两台或更多的计算机通讯，交换信息，以实现多地对plc控制系统的监控。

plc与plc也可通讯。可一对一plc通讯。可几个plc通讯。可多到几十、几百。

plc与智能仪表、智能执行装置(如)，也可联网通讯，交换数据，相互操作。

可联接成远程控制系统，系统范围面可大到10公里或更大。

可组成局部网，不仅plc，而且高档计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网，也可用环形网。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的plc、计算机、智能装置组织在一个网中。

网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。

联网、通讯，正适应了当今计算机集成制造系统(cims)及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点(point)、到线((line)再到面(aero)，使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景，已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。

以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲，plc有大、有小。所以，它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备，甚至一个部件，一个站点;大的可控制多台设备，一条生产线，以至于整个工厂。可以说，工业控制的大小场合，都离不开plc。

一般讲，工业生产过程可分为两种类型;连续型生产过程(如化学工业)及非连续型，即离散型生产过程(如业)。前者生产对象是连续的，分不出件的;后者为离散的，一件件的。由于plc有上述几个方面的应用，而且，控制的规模又可大、可小，所以，这两种类型的生产过程都有其用武之地。

事实上，plc已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看，冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等，几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它，一些非工业过程，如楼宇自动化、控制也用到它。农业的大棚环境参数调控，水利灌溉也用到它。

plc能有上述几个范围广泛的应用，是plc自身特点决定的，也是plc技术不断完善的结果

系统可能是一个独立的完整的控制系统，但也可能只是更大的系统（如）中的一个成员，而且一般都是比较下级的成员，例如起一个智能测量机构或执行机构的作用。无论是系统本身，还是组成更大的系统，都可能使用各种通信手段。

(1)系统内部的和执行机构，都可能用通信的方式与plc交换信息。随着它们智能化程度的提高，这种方式也日益增多。

(2)系统内部的人机对话装置与plc交换信息，也就是本文重点介绍的plc-got系统。而且在必要时，可能同时配备多个got同时工作。这些都完全依靠直接或间接地通信来完成。

(3) plc系统与它的上位机之间的通信。应用实践表明：分布式控制系统可以综合计算机和plc的长处，弥补它们各自功能上的不足，实现控制与管理一体化。这种分布式控制系统在工厂自动化(fa)、柔制造系统(fms)以及计算机集成制造系统(cims)中可以发挥重要的作用。

(4)有的实时控制系统，由于其重要性而备有“冗余系统”。一旦系统发生故障，处于热备用状态的相同系统将会立即接管原来的控制任务，确保安全。这其中通信工作起了**的作用。

(5)在功能相近、距离不远但又相对独立的、数个同序列的plc小系统之间，可能构建n:n的简易通信。可以设定其中之一为主机，其他为从机。每一台机器都有自己的编号，交换数量有限的数据。

(6)两台并联运行，构成1:1的模式，可以共享被*的部分信息，操作十分简单。

(7)简单固定信息的无协议通信。例如系统与它的打印机、条码扫描机或个人计算机之间的通信

触点串联指令的使用的使用说明：

1）and、ani、andp、andf都指是单个触点串联连接的指令，串联次数没有限制，可反复使用。

2）and、ani、andp、andf的目标元元件为x、y、m、t、c和s。

3）out m101指令之后通过t1的触点去驱动y4称为连续输出。

触点并联指令（or/ori/orp/orf）

（1）or（或指令） 用于单个常开触点的并联，实现逻辑“或”运算。

（2）ori（或非指令） 用于单个常闭触点的并联，实现逻辑“或非”运算。

（3）orp 上升沿检测并联连接指令。

（4）orf 下降沿检测并联连接指令。

触点并联指令的使用说明：

1）or、ori、orp、orf指令都是指单个触点的并联，并联触点的左端接到ld、ldi、ldp或lpf处，右端与**条指令对应触点的右端相连。触点并联指令连续使用的次数不限；

2）or、ori、orp、orf指令的目标元件为x、y、m、t、c、s。块操作指令（orb / anb）

（1）orb（块或指令） 用于两个或两个以上的触点串联连接的电路之间的并联。

orb指令的使用说明：

1）几个串联电路块并联连接时，每个串联电路块开始时应该用ld或ldi指令；

2）有多个电路块并联回路，如对每个电路块使用orb指令，则并联的电路块数量没有限制；

3）orb指令也可以连续使用，但这种程序写法不推荐使用，ld或ldi指令的使用次数不得**过8次，也就是orb只能连续使用8次以下。

（2）anb（块与指令） 用于两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联。

anb指令的使用说明：

1）并联电路块串联连接时，并联电路块的开始均用ld或ldi指令；

2）多个并联回路块连接按顺序和的回路串联时，anb指令的使用次数没有限制。也可连续使用anb，但与orb一样，使用次数在8次以下。

置位与复位指令（set/rst）

（1）set（置位指令） 它的作用是使被操作的目标元件置位并保持。

（2）rst（复位指令） 使被操作的目标元件复位并保持清零状态。set、rst指令的使用，当x0常开接通时，y0变为on状态并一直保持该状态，即使x0断开y0的on状态仍维持不变；只有当x1的常开闭合时，y0才变为off状态并保持，即使x1常开断开，y0也仍为off状态。

set 、rst指令的使用说明：

1）set指令的目标元件为y、m、s，rst指令的目标元件为y、m、s、t、c、d、v 、z。rst指令常被用来对d、z、v的内容清零，还用来复位积算定时器和计数器。

2）对于同一目标元件，set、rst可多次使用，顺序也可随意，但最后执行者有效。微分指令（pls/plf）

（1）pls（上升沿微分指令） 在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。

（2）plf（下降沿微分指令） 在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。

利用微分指令检测到信号的边沿，通过置位和复位命令控制y0的状态。

pls、plf指令的使用说明：

1）pls、plf指令的目标元件为y和m；

2）使用pls时，仅在驱动输入为on后的一个扫描周期内目标元件on，m0仅在x0的常开触点由断到通时的一个扫描周期内为on；使用plf指令时只是利用输入信号的下降沿驱动，其它与pls相同。

主控指令（mc/mcr）

（1）mc（主控指令） 用于公共串联触点的连接。执行mc后，左母线移到mc触点的后面。

（2）mcr（主控复位指令） 它是mc指令的复位指令，即利用mcr指令恢复原左母线的位置。

在编程时常会出现这样的情况，多个线圈同时受一个或一组触点控制，如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多存储单元，使用主控指令就可以解决这一问题。

mc、mcr指令，利用mc n0 m100实现左母线右移，使y0、y1都在x0的控制之下，其中n0表示嵌套等级，在无嵌套结构中n0的使用次数无限制；利用mcr n0恢复到原左母线状态。如果x0断开则会跳过mc、mcr之间的指令向下执行。

mc、mcr指令的使用说明：

1）mc、mcr指令的目标元件为y和m，但不能用特殊辅助。mc占3个程序步，mcr占2个程序步；

2）主控触点在梯形图中与一般触点垂直。主控触点是与左母线相连的常开触点，是控制一组电路的总开关。与主控触点相连的触点必须用ld或ldi指令。

3）mc指令的输入触点断开时，在mc和mcr之内的积算定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。非积算定时器和计数器，用out指令驱动的元件将复位，22中当x0断开，y0和y1即变为off。

4）在一个mc指令区内若再使用mc指令称为嵌套。嵌套级数较多为8级，编号按n0→n1→n2→n3→n4→n5→n6→n7顺序增大，每级的返回用对应的mcr指令，从编号大的嵌套级开始复位。堆栈指令（mps/mrd/mpp）

堆栈指令是fx系列中新增的基本指令，用于多重输出电路，为编程带来便利。在fx系列plc中有11个存储单元，它们专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。

（1）mps（进栈指令） 将运算结果送入栈存储器的**段，同时将先前送入的数据依次移到栈的下一段。

（2）mrd（读栈指令） 将栈存储器的**段数据（最后进栈的数据）读出且该数据继续保存在栈存储器的**段，栈内的数据不发生移动。

（3）mpp（出栈指令） 将栈存储器的**段数据（最后进栈的数据）读出且该数据从栈中消失，同时将栈中其它数据依次上移。

堆栈指令的使用说明：

1）堆栈指令没有目标元件；

2）mps和mpp必须配对使用；

3）由于栈存储单元只有11个，所以栈的层次较多11层。

逻辑反、空操作与结束指令（inv/nop/end）

（1）inv（反指令） 执行该指令后将原来的运算结果取反。反指令的使用如图10所示，如果x0断开，则y0为on，否则y0为off。使用时应注意inv不能象指令表的ld、ldi、ldp、ldf那样与母线连接，也不能象指令表中的or、ori、orp、orf指令那样单独使用。

（2）nop（空操作指令） 不执行操作，但占一个程序步。执行nop时并不做任何事，有时可用nop指令短接某些触点或用nop指令将不要的指令覆盖。当plc执行了用户存储器操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。

（3）end（结束指令） 表示程序结束。若程序的最后不写end指令，则plc不管实际用户程序多长，都从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；若有end指令，当扫描到end时，则结束执行程序，这样可以缩短扫描周期。在程序调试时，可在程序中插入若干end指令，将程序划分若干段，在确定程序段无误后，依次删除end指令，直至调试结束。

fx系列plc的步进指令

1．步进指令（stl/ret）

步进指令是专为顺序控制而设计的指令。在工业控制领域许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现，使用步进指令实现顺序控制既方便实现又便于阅读修改。

fx2n中有两条步进指令：stl（步进触点指令）和ret（步进返回指令）。

stl和ret指令只有与状态器s配合才能具有步进功能。如stl s200表示状态常开触点，称为stl触点，它在梯形图中的符号为-|| ||- ，它没有常闭触点。我们用每个状态器s记录一个工步，例stl s200有效（为on），则进入s200表示的一步（类似于本步的总开关），开始执行本阶段该做的工作，并判断进入下一步的条件是否满足。一旦结束本步信号为on，则关断s200进入下一步，如s201步。ret指令是用来复位stl指令的。执行ret后将重回母线，退出步进状态。

2．状态转移图

一个顺序控制过程可分为若干个阶段，也称为步或状态，每个状态都有不同的动作。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就将实现转换，即由上一个状态转换到下一个状态执行。我们常用状态转移图（功能表图）描述这种顺序控制过程。用状态器s记录每个状态，x为转换条件。如当x1为on时，则系统由s20状态转为s21状态。

状态转移图中的每一步包含三个内容：本步驱动的内容，转移条件及指令的转换目标。

步驱动y0，当x1有效为on时，则系统由s20状态转为s21状态，x1即为转换条件，转换的目标为s21步。

3．步进指令的使用说明

1）stl触点是与左侧母线相连的常开触点，某stl触点接通，则对应的状态为活动步；

2）与stl触点相连的触点应用ld或ldi指令，只有执行完ret后才返回左侧母线；3）stl触点可直接驱动或通过别的触点驱动y、m、s、t等元件的线圈；

4）由于plc只执行活动步对应的电路块，所以使用stl指令时允许双线圈输出（顺控程序在不同的步可多次驱动同*圈）；

5） stl触点驱动的电路块中不能使用mc和mcr指令，但可以用cj指令；6）在中断程序和子程序内，不能使用stl指令

用来控制模拟量主要有三个特点：一是有误差，二是断续的，三是有时延。艾特贸易网简单介绍这三个特点，并对物理量在时间上、取值上的特点加以说明。

1．误差

模拟量在时间上、取值上是连续的。

对模拟量按一定时间间隔取值，称为采样。采样后得到的值即为离散量。显然，离散量在时间上是离散的，即只在采样的瞬间代表当时的模拟量值，其他时刻的模拟量的值不代表。但取值上是连续的。

用数值来逼近离散量，即求与实际的离散量较接近的数字量，称为量化。量化后的离散量称为数字量。数字量在时间与取值上都是离散的。

plc只能处理数字量，而要用它控制模拟量，必须先要对这些模拟量进行采样与量化。

正是要量化，所以量化后的值总是与模拟量的原值存在误差，但这个误差是可控的。办法靠选用合适的输入、输出模块的位数。如用8位输入模块，其量化的值只能是0到255(16进制ff)之间的整数。故其分辨率为256分之一。如果选的位数多，分辨精度也高。单位数多，模块也贵。高过16位时还要用双字指令处理，但这也将增加资源开销和处理时间。

误差可得到控制是一个较重要的优点，只是这里也有一个合理的“度”，应在保证精度的要求下，力求减小位数。

2．断续

正是要采样，所以是断续的。只是在plc i/o刷新时，输入模块才把实际值读入plc；输出模块或输出点才把控制信号输给系统，并控制系统。只有在这时，才相当于它的采样开关合上，系统是闭合的。但这个闭合时间是很短暂的。而较长的时间是用在plc运行程序、对采集到的数据进行处理。而这期间系统闭环是断开的。可见，plc模拟量控制系统是典型的采样控制系统。

为了保证采样信号能较少失真地恢复为原来的连续信号，根据采样定理，采样频率一般应大于或等于系统频率的两倍。较大频率是系统幅频特性上幅值为零时的频率。

3．时延

实际系统本身的惯性及动作传递也有个过程，有一定时延。用plc进行控制，采样、信息处理及控制输出也有个过程，更有时延。在实施一个新一轮的控制作用后，不能指望立即就会有所反应。所以，不能因为一时不能得到所期望的反应，就一味地改变控制作用。那样，很可能使系统出现不稳定。再如，用pid控制，其运算间隔不应太短，如无特殊措施，其间隔起码要大于程序的扫描周期等。

以上三个特点，在确定控制算法、设计控制程序及选定控制参数时，必须要考虑

一般地讲，对模拟量控制系统的要求都是看在某种典型输入信号下，其被控量变化的过程。例如，自动调节系统，就是看扰动作用引起被控量变化的过程；随动系统就是看被控量，如何克服扰动影响，跟随给定量的变化而变化的过程等。对每类系统被控量变化过程的共同要求是稳定性、快速性和准确性。即：稳、准、快。

(1)稳定性

稳定性一般指系统的被控量一旦偏离期望值，则应随时间的增长逐渐减小或趋于零。对于稳定的自动调节系统，其被控量因扰动而偏离期望值后，经过一个过渡时间，应恢复到原来的期望值；对于稳定的随动系统，被控量应能跟踪给定量的变化而变化。反之，不稳定的控制系统，其被控量偏离期望值后，将随时间的增长而发散。

所以，稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。稳定是所有控制系统首先要满足的要求。不稳定，被调节量变化不定，以至于产生振荡，那是**不允许的。

(2)准确性

准确性是指当过渡过程结束后，被控量的稳态值与期望值的一致性。实际上，由于系统结构、外作用形式，摩擦、间隙等非线性因素的影响，以及受模拟量控制与数字量相互转换分辨率的限制，被控量的稳态值与期望值之间总会有误差，称为稳态误差。在实际上．完全没有这个误差是不可能的。

这个稳态误差小，则精度高。这个误差尽可能小，这也是对控制的基本要求。精度当然越高越好。但也要有个合适的“度”。一般来讲，合乎要求就可以了。

(3)快速性

除了稳定性、准确性，在多数情况下，还对过渡过程的形式和快慢有要求，一般称之为动态性能。快速性是指系统实际值偏离要求（设定）值时，系统能很快（过渡时间短）而又平稳地回到设定值。