6ES7321-1CH00-0AA0型号介绍

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PLC程序设计及编程注意事项

3.2 编程编程语言的选择

在编制plc控制程序设计时，除i/o地址列表外，有时还要把在程序中用到的中间继电器（m）、定时器（t）、计数器（c）和存储单元（v）以及它们有作用或功能列写出来，以便编写程序和阅读程序。在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语句表或使用功能图编程，这主要取决于以下几点：

（1） 有些plc使用梯形图编程不是很方便（如书写不方便），则可用语句表编程，但梯形图总比语句表直观。

（2） 经验丰富的人员可用语句表直接编程，就像使用汇编语言一样。

（3） 如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序的控制任务，则较好用功能图来编程设计程序。

3.3 编程注意事项

（1） 设计可编程控制器时，

安全性是**重要的，即使在外部的电源发生异常时，可编程控制器出现故障时，整个系统也能在安全状态下工作，应在可编程控制器外部，设置如下几中安全电路：紧急停止电路，保护电路，正转逆转等相反操作的连锁电路，定位的上限/下线等防止损坏的连锁电路等，以防止误操作产生故障。

（2）编程要理论联系实践。从较简单的做起，循序渐进。例如说学习西门子plc编程较开始可以先编写些只包括数字量的，然后再考虑模拟量的，另外像计时器、计数器也经常使用等。

（3）在一段程序里不可有同样的两个输出存在。比如说前段程序有1个输出q0.0存在，后面就不要再有了，除非是做子函数，而且要保证主函数和子函数里的输出也不能重复，否则plc只考虑后者。

（4）数字量输出分为继电器输出和晶体管输出两种：前者电流大，后者速度快。要考虑电源容量问题，如果容量小了，那么plc在输出后电压不够，输出也就停了，然后，电压又够了plc又输出了，电压又不够输出又停，外表特征就是设备反复启动反复停止。这和程序无关。

（5）用步进指令设计梯形图时，要注意plc初始状态继电器的设置。一般plc的状态继电器分有初始状态继电器、回零状态继电器、一般状态继电器、保持状态继电器和报警状态继电器。状态继电器的使用不受限制，当状态继电器不用于步进顺序控制时，它也可作为辅助继电器使用。

（6）使用梯形图编程时，应把串联多的电路块尽量放在较上边，把并联多的电路块尽量放在较左边，这样即节省指令，又美观。在同一程序中，同一编号的线圈使用两次及两次以上称为双线圈，双圈非常引起误动作，应避免使用。触点应画在水平线上，不包含触点的分支线条应放在垂直方向，不要放在水平方向，以便于读图和图形的美观。线圈和指令盒一般不能直接连接在左边的母线上，如需要的话可通过特殊的继电器完成。

（7）采用什么品牌的plc完全依据个人喜好，不同的plc只是语法有些差异，只要会一种以后另一种也就会了。总之就是一句话，如果想编plc程序设计就要多学多练。

（8）编程完成后，要进行室内模拟调试，可借助模拟开关和plc输出端的输出指示灯进行。需要模拟信号i/o时，可用电位器和万用表配合进行。调试时，可利用外围设备模拟各种现场开关和传感器状态，然后观察plc输出逻辑是否正确。目前的plc产品都可在pc机上编程，并进行直接模拟调试。

（9）联机调试时，可把编好的程序下载到plc中。调试时一定要先将主电路断开，只对控制电路进行调试，若通过联调信号接入发现有软硬件中的问题，对问题进行整改，并反复测试系统无误后，才能投入交付使用。

4 结束语

plc程序设计工作，除了要熟悉和掌握plc程序设计语言及其控制电路的工作原理外，更

重要的是要靠平时更多的编程实践和应用经验的不断积累，才能正真提高编程人员的技术水平，才能更好地掌握编程技巧和程序设计方法，满足生产实际工作的需要。

智能电表是多年来人们致力于用于实现远程抄读电量和电能的智能化设备，也是构成远程自动抄表(AMR)系统的基本单元，而由智能电表组成的自动抄表系统是实现智能电网的重要一步。智能电表系统可以使电力供应商在提高服务质量的同时降低管理成本，从而帮助公共事业服务提供者和**降低电源损耗、优化能源消耗、管理对宝贵能源的需求，并让用户有机会充分利用各种用电计划(如分时电价)来节省开支和享受多种便利。完善的智能电表系统将较大地方便人们的日常生活，同时提高电力能源的有效分配和利用,在建设“节能节约型”社会及“节能减排”的过程中产生巨大的商机和社会效益。
智能电表的实现使用了以下几种主要技术：电力线载波通信(PLC)技术、专用通信线路(如RS485总线技术等)以及无线通信技术等。目前电力线载波通信技术是AMR的主流技术，因此智能电表的发展和推广将与电力线载波通信技术的发展有着紧密的关系。
电力线载波通信系统是以电力传输线作为传输载波信号的媒介，这看起来似乎是一种便于实施并推广的方案，但是电力传输线不是理想的载波信号传输媒介。电力线对载波信号有很大的衰减，同时电力线上有很多用电装置产生的干扰，其干扰的总功率可能远远**过载波信号的功率，有时高达数百倍，因此在电力线上建立可靠的通信系统非常具有挑战意义。如果没有良好的系统设计，往往会导致通信完全失败或仅能以较低的率进行通信。
早期的电力线载波通信技术多以分立元件和通用的集成电路芯片实现。由于当时硬件资源有限，不能利用先进数字信号处理技术来产生复杂的载波信号以及处理接收到的载波信号，更不用说在电力线上组成大规模的通信网络了，所以早期的载波通信系统多仅能实现“点对点”的简单通信以及小规模的系统。随着集成电路技术的发展，先进的电力载波技术逐渐采用专用的集成电路芯片来实现，并且从简单的专用芯片发展到具有内嵌多个CPU内核的多功能系统级芯片(SoC)。先进的载波通信芯片具有强大的计算处理能力，使得大规模通信网络的实现及管理成为可能。
尽管实现通信技术的硬件条件及资源逐渐改善，但是由于电力线通信的特殊性，特别是中国的电力线状况的特殊性，如果没有一个良好的设计(包括数字信号处理算法以及网络系统管理等)，电力线载波通信还是难以保其性能的可靠，以及大规模的推广应用。这在十多年来中国电力线载波通信的发展历史中有所体现。以前有的技术方案低估了电力线载波通信的困难，事先未经过大量的研究分析和计算机模拟及现场实验就投入使用，还有一些技术方案则照搬用于无线通信的技术方案或者某些在国外电力线上有效的电力线通信方案。经过这十多年来的摸索以及经验教训的积累，越来越多的业内人士逐渐达成了以下几点共识：国外电力线上的有效技术在中国未必完全适用；在无线通信领域中有效的技术，未必能适用于电力线通信；一个有生命力的电力载波通信技术方案必须引入网络通信的要素。
    以上的前两点告诉我们不能机械地照搬不同区域和不同领域的技术或方案，*三点预示了电力载波通信技术发展的方向并提示我们没有网络功能的技术方案是很难大规模推广并具竞争力。今后，电力线载波技术将进一步提高集成度并降，同时还会向多功能综合网络系统的方向发展，控制响应速度或通信速度将进一步得到提高，而分布式处理模式将大大加快这一进程。此外，随着各种电力线载波通信的应用的加速发展，电力线资源的共享将成为一个**的问题，因此一种有生命力的载波通信技术与系统方案，必须还能解决与各种电力线载波通信的应用系统共享通信媒介的问题。
瑞斯康微电子(深圳)有限公司是诸多致力于推广电力载波通信应用的公司之一。作为一个电力载波通信专用芯片的设计公司，瑞斯康微电子公司始终视其芯片和系统的使用客户的利益为**。这个宗旨一直贯穿于整个芯片及系统的研发过程中，并延伸到芯片应用参考电路及系统的设计集成和测试、乃至批量生产和现场安装中，同时还为客户考虑了今后系统的维护和升级。目前瑞斯康微电子公司已是中国智能电表系统建设的主要电力载波芯片供应商之一。
在芯片设计前期，瑞斯康微电子公司做了广泛的研究，借鉴了各种用于其它通信领域(如移动通信、卫星通信等)的技术利弊，充分考虑到电力线的特殊性，特别是中国电网的特殊性，结合各种先进数字信号处理技术并尽可能利用内嵌微处理器的运算能力，在抗干扰方面进行了努力，经过大量的计算机模拟分析后，最后确定比较全面的较优实现方案。在接下来的芯片设计过程中则充分发挥其和后端设计能力，结合合作伙伴的芯片封装和制造能力，完成了RISE3000系列芯片的设计与定型。
瑞斯康微电子公司在通信协议的实现和完善上投入了大量的人力和物力，使此通信协议不仅与国际标准协议兼容，还针对电力网的特殊需求，加入了路由控制层等。这使得每一个通信终端除完成它本身的通信功能外，还可为整个网络提供通常必须由专用的路由终端来完成的服务。
瑞斯康微电子公司的载波通信芯片除了给使用用户提供透明的网络通信通道，还为用户提供了可用于各种应用的硬件资源，包括供用户专用的内嵌微处理器、串口通信接口、足够的输入输出控制端口以及多路外部中断信号端口等。使用这些资源，用户可编写自己的应用程序，可传送数据至上位机，还可直接控制某些物理开关量或者读取外界状态量等等。
RISE3000系列芯片是专用于智能控制网络的系列SoC，它们能利用电力线作为通信媒介，将电力线上的用电设备联成控制网络。RISE3000系列的设计符合EIA_709.1，EIA-709.2和EN50065-1等国际标准，同时增加了自动路由协议层，并以其性能优越的物理层设计及完善的网络通信协议，保了可靠的网络通信性能。
以RISE3501电力线载波芯片为例(见图)，它内部集成了载波通信的调制解调模块，其物理层通信速率达5.5Kbps，并且内嵌一个高速8位CPU，内置12KB-SRAM内存和64KB-FLASH闪存。此外，该器件还拥有8个软件可配置GPIO口、8个可配置复用输入输出端口以及3个16位定时器等，具有可编程BPSK调制载波频点和可编程脉宽调制(PWM)输出等功能。
随着城市现代化进程的发展，电网智能化的趋势日益显著。除了智能电表以外，电力线载波通信技术在智能楼宇、智能家居、城市路灯智能照明等领域的应用越来越广泛，作用也越来越重要。瑞斯康微电子公司将一如既往，进一步加强与各行各业的企业和专家们的合作，继续为电力线载波通信技术在智能电表中的应用以及智能电表的进一步的推广和普及贡献它的一份力量。

单片机和PLC在工业中都有广泛的应用，因为他们的特点的不同，所以他们的工作侧重点也不同，下面就来看下，单片机和PLC在工业应用中的相同点和不同点。

关于单片机

单片计算机是将电子计算机的基本环节，如：CPU（又称*处理器，主要由运算器，控制器组成），存储器，总线，输入输出接口等，采用集成电路技术集成在一片硅基片上。由于单片计算机体积很小（仅手指般大小），功能强（具有一个简单计算机的功能），因而广泛用于电子设备中作控制器之用。目前，大到火尖端，小至电视机微波炉等现代家用电器，内中都毫无例外地运用单片计算机作为控制器。因此，从控制的观点，我们也常称它为单片控制器。

单片微控制器的工作离不开软件，即固化在存储器中的已设计好的程序。所有带单片微控制器的电子设备，它的工作原理当然与具体设备有关。但它的较基本的原理是一样的，即：

1、从输入接口接收来自外界的信息存入存储器。

这些信息主要包括二部分：来自诸如温度压力等传感器的信息；

来自人工干预的一些手动信息，如开关按钮等操作。

2、单片微控制器中的CPU根椐程序对输入的数椐进行高速运算处理。

3、将运算处理的通过输出接口送去控制执行机构，如继电器，电机，灯泡等。

当前这个过程不断重复着，即系统中的微电脑不断监视着各种信息，并及时作出不同的处理使系统正常运行……

关于PLC

PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种可编程的集成芯片，换句话来说，PLC就是由单片机加上外围电路做成的，单片机开发式底层开发，比较麻烦，程序编写用汇编或者C语言比如延时用单片机做程序，要从晶振来计算，而PLC就不一样，个厂家都提供一个编程软件，可以用梯形图编程，延时只需在时间继电器里送一个数字而已。

PLC目前大量地用单片机制成。可以说，PLC是单片机在继电控制系统中的一种应用。PLC所采用的梯形图类似于继电器线路图，易于为广大电气工程技术人员所接受；

总结来说：

1、PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性；

2、PLC更加适合于工业恶劣环境下使用使用比较稳定而单片机的工作环境要高一些；

3、在程序语言上单片机多采用汇编语言，PLC采用梯形图语言；

4、单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例；

5、不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。

最后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用：

1.对单项工程或重复数较少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功，可塑性好，手尾少，但成本较高。

2.对于量大的配套项目，采用单片机系统具有、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可接地运行。较好的方法是单片机系统嵌入PLC的功能，这样可大大简化单片机系统的研制时间，性能得到保障，效益也就有保证

PLC程序设计及编程注意事项

2.3功能表图（sepuential chart）

程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。功能表图程序设计语言的特点是：

（1） 以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通。

（2） 对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间。

（3） 常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。

（4）只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。功能表图来源于佩特利（petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上能直接编程，所以，得到了文泛的应用。

近几年推出的plc和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。学习、了解和掌握佩特利（petri）网的一些基本概念，可以有助于对功能表图的进一步理解。

2.4结构化语句（structured text）

描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的

plc系统中，常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与basic语言、pascal语言或c语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。结构化程序设计语言具有下列特点：

（1） 采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；

（2） 需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，普通电气人员无法完成；

（3）直观性和易操作性等性能较差；

（4） 常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。

部分plc的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言，它与助记符程序设计语言相似，对程序的步数有一定的限制，同时，提供了与plc间的接口或通信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提供了扩展余地。

PLC程序设计及编程注意事项

1 引言

可编程序控制器（plc）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器plc在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着我国国民经济的全面发展和技术水平的不断提高，可编程序控制器应用领域不断扩大，了解熟悉和掌握plc程序设计语言以及应用软件编程技术，对plc的进一步推广应用和使用维护具有十分重要的作用。

2 plc程序设计语言

根据plc应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言有：梯形图程序设计语言；布尔助记符程序设计语言（语句表）；功能表图程序设计语言；功能模块图程序设计语言；结构化语句描述程序设计语言；梯形图与结构化语句描述程序设计语言；布尔助记符与功能表图程序设计语言；布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。

2.1 梯形图（ladder diagram）

程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是较常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。

在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是：

（1） 与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性。

（2） 与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习。

（3） 与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（power

flow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待。

（4） 与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。

2.2布尔助记符（boolean mnemonic）

程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。布尔助记符程序设计语言具有下列特点：

（1） 采用助记符来表示操作功能，具有记忆，便于撑握的特点。

（2） 在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计。

（3） 与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同

基于PLC和DSP的小水电综合自动化系统

3.3 自动停机控制模块

在机组处于发电状态，当工作人员发出正常停机令后，或机组出现紧急事故的情况下，将机组从电力系统中解列，然后按照顺序将水轮发电机组安全停机，各辅助设备完成安全退出发电工作状态，机组自动停机流程图如图3所示。

3.4 通信和报警控制模块

处理plc与触摸屏和上位机监控主机通信，实时处理触摸屏和上位机监控主机的控制命令，同时采集一些机组的运行参数（如机组转速、油温、油压等），在触摸屏和上位机软件上进行实时显示，实时提示系统遥信遥测报警，并立即弹出报警窗口。

3.5 保护模块

实时监控发电机组和辅助设备运行状态，当出现运行异常时，快速反映到触摸屏和监控主机，同时启动事故停机，将发电机组从电网中解列，从而保护发电机组的安全和电网的稳定。

4 结束语

本系统可以简化操作过程，可以同时在触摸屏和上位机监控主机上，实现“一键开机”、“一键关机”，高自动化设计适用于小型水电站的运行管理，有效防止人为误操作，提高运行的安全性，有效实现无人值班少人值守。

基于PLC和DSP的小水电综合自动化系统

触摸屏mt506的编程环境为eview mt500，系统共包含3个模块 easy load［upload（上传）和download（下载）］，easy bbbbbb（在线模拟和离线模拟）及easy builder。其中easy builder组态软件可以非常方便地为mt506触摸屏进行组态设计，本系统包括初始画面、开机流程画面、停机（紧急停）流程画面、事故报警画面、常用参数设定画面、输入（输出）开关量监测画面、运行统计画面、密码验证画面、报警提示、留言板等。其人性化的操作界面和提示画面简化了系统的操作过程，有效的防止误操作。

3 模块化软件设计

本系统plc的功能是发电机组的开关机控制和辅助设备监控。主要包括系统初始化，自动开关机，事故停机，紧急停机和油气水的控制。这些功能是由编程实现的，本文选用梯形图来编制plc程序［1］。

为了使程序标准化，同时具有一定的可扩展性，方便日后对程序进行完善、修改，plc程序设计采用了模块化结构设计。整个程序由初始化模块、自动开机控制模块、自动停机控制模块（包括事故、紧急停机）、触摸屏通信模块、遥信和报警控制模块、保护模块等组成。

3.1 初始化模块

完成对所有使用的中间继电器（m）、定时器（t）和数据寄存器（d）进行初始化处理， 对一些需要初值的参量赋值。

3.2 自动开机控制模块

在机组自检满足了开机条件之后，当工作人员发出开机令后，自动按照正常安全开机的流程，plc对dsp和辅助设备发出控制信号，dsp启动自动调速，励磁及准同期并网，各辅助设备正常投入工作状态，完成水轮发电机组从安全开机到并网的全过程。