西门子6ES7321-1BH50-0AA0功能参数

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PLC是专门为工业生产服务的控制装置，通常不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。但是，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，都不能保证 PLC 的正常运行，因此在使用中应注意以下问题。

 一、工作环境

1． 温度

PLC 要求环境温度在 0~55℃ ，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大，基本单元和扩展单元之间要有 30mm 以上间隔；开关柜上、下部应有通风的百叶窗，防止太阳光直接照射；如果周围环境过 55℃ ，要安装电风扇强迫通风。

2． 湿度

为了保证 PLC 的绝缘性能，空气的相对湿度应小于 85% （无凝露）。

3． 震动

应使 PLC 远离强烈的震动源，防止振动频率为 10~55Hz 的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，采取减震措施，如采用减震胶等。

4． 空气

避免有腐蚀和易燃的气体，例如、等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将 PLC 安装在封闭性较好的控制室或控制柜中，并安装空气净化装置。

5． 电源

PLC 供电电源为 50Hz 、 220 （ 1±10% ） V 的交流电，对于电源线来的干扰， PLC 本身具有足够的抵制能力。对于性要求很高的场合或电源干扰特别严重的环境，可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1 的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。）还可以在电源输入端串接 LC 滤波电路。

三菱FX 系列PLC 有直流 24V 输出接线端，该接线端可为输入传感器（如光电开关或接近开关）提供直流 24V 电源。当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，使 PLC 接收到错误信息。

 二、安装与布线

1． 动力线、控制线以及 PLC 的电源线和 I/O 线应分别配线，隔离变压器与 PLC 和 I/O 之间应采用双胶线连接。

2． PLC 应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。

3． PLC 的输入与输出分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的 1/10 。

4． PLC 基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单敷设，以防止外界信号的干扰。

5． 交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

 三、 I/O 端的接线

1． 输入接线

（ 1 ）输入接线一般不要过 30 米。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。

（ 2 ）输入 / 输出线不能用同一根电缆，输入 / 输出线要分开。

（ 3 ）尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

2． 输出连接

（ 1 ）输出端接线分为立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。

（ 2 ）由于 PLC 的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。

（ 3 ）采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时选择继电器工作寿命要长。

（ 4 ） PLC 的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

 四、外部电路

为了确保整个系统能在状态下工作，避免由于外部电源发生故障、 PLC 出现异常、误操作以及误输出造成的重大经济损失和人身伤亡事故， PLC 外部应安装必要的保护电路。

（ 1 ）急停电路。对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得 PLC 发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。

（ 2 ）保护电路。正反向运转等可逆操作的控制系统，要设置外部电器互锁保护；往复运行及升降移动的控制系统，要设置外部限位保护电路。

（ 3 ）可编程控制器有监视定时器等自检功能，检查出异常时，输出全部关闭。但当可编程控制器 CPU 故障时就不能控制输出，因此，对于能使用户造成伤害的危险负载，为确保设备在状态下运行，需设计外电路加以防护。

（ 4 ）电源过负荷的防护。如果 PLC 电源发生故障，中断时间少于 10 秒， PLC 工作不受影响，若电源中断过 10 秒或电源下降过允许值，则 PLC 停止工作，所有的输出点均同时断开；当电源恢复时，若 RUN 输入接通，则操作自动进行。因此，对一些负载的输入设备应设置必要的限流保护电路。

（ 5 ）重大故障的报警及防护。对于易发生重大事故的场所，为了确保控制系统在重大事故发生时仍的报警及防护，应将与重大故障有联系的信号通过外电路输出，以使控制系统在状况下运行。

 五、 PLC 的接地

良好的接地是保证 PLC 工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。 PLC 的接地线与机器的接地端相接，接地线的截面积应不小于 2mm2 ，接地电阻小于 100Ω ；如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给 PLC 接上地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开；若达不到这种要求，也做到与其它设备公共接地，禁止与其它设备串连接地。接地点应尽可能靠近 PLC 。

 六、冗余系统与热备用系统

在石油、化工、冶金等行业的某些系统中，要求控制装置有高的性。如果控制系统发生故障，将会造成停产、原料大量浪费或设备损坏，给企业造成大的经济损失。但是仅靠提高控制系统硬件的性来满足上述要求是远远不够的，因为 PLC 本身性的提高是有一定的限度。使用冗余系统或热备用系统就能够比较有效地解决上述问题。

1． 冗余控制系统

在冗余控制系统中，整个 PLC 控制系统（或系统中重要的部分，如 CPU 模块）由两套相同的系统组成。两块 CPU 模块使用相同的用户程序并行工作，其中一块是主 CPU ，另一块是备用 CPU ；主 CPU 工作，而备用 CPU 的输出是被禁止的，当主 CPU 发生故障时，备用 CPU 自动投入运行。这一切换过程是由冗余处理单元 RPU 控制的，切换时间在 1~3 个扫描周期， I/O 系统的切换也是由 RPU 完成的。

2． 热备用系统

在热备用系统中，两台 CPU 用通讯接口连接在一起，均处于通电状态。当系统出现故障时，由主 CPU 通知备用 CPU ，使备用 CPU 投入运行。这一切换过程一般不太快，但它的结构有比冗余系统简单。

工作中，经常会遇到机械设备中的三菱PLC设定了密码，当使用者想改程序时就先将三菱PLC解密，这里简单介绍下三菱PLC及程序的方法：

一．三菱PLC解密

确定三菱PLC型号，根据三菱PLC型号选择在串口调试器中输入对应字符串。

二．三菱PLC程序：

如果使用者有三菱PLC原始程序，只需将三菱PLC内存全部，恢复出厂状态重新导入即可。

三菱PLC程序方法如下：

1.使用掌上型程序书写器

当书写器与三菱PLC连接后选择ONLINE模态，按GO键，屏幕会提示使用者打入密码，此时需要按SP键8次，再按GO键3次，如此一来，三菱PLC就回复到出厂时的状态，只要再将原始程序导入三菱PLC即可。

2.若使用FX2N以下的三菱PLC，可使用DOS版V2.0以上版本软件于MODE窗口中按7，5，3，再于出现的画面中选项，以上、下键选择'MEMORYALLbbbbb'再按'Enter'键，这样，三菱PLC内部存储器将全部被。使用者再将原始程序导入

1.汽车总装线系统构成与要求

汽车总装线由车身储存工段、底盘装配工段、车门分装输送工段、终装配工段、动力总成分装、合装工段、前梁分装工段、后桥分装工段、仪表板总装工段、发动机总装工段等构成。

车身储存工段是汽车总装的个工序，它采用ID系统进行车身型号和颜色的识别。在上件处，由ID读写器将车型和颜色代码写入安装在吊具上的存储载体内，当吊具运行到各道岔处由ID读写器读出存储载体内的数据，以决定吊具进人不同的储存段。出库时，ID读写器读出存储载体内的数据，以决定车身送到下件处或重新返回存储段。在下件处，存储载体的数据。在上下线间，应在必要的地方增加ID读写器，以确定车身信息，防止误操作。采用人机界面以分页显示该工段各工位的运行状况，车身存储情况、饱和程度、故障点等信息。

总装线的所有工段都分为自动操作和手动操作两种形式。自动时，全线由PLC程序控制；手动时，操作人员在现场进行操作。整条线在必要的工位应有急停及报置。

整个系统以三菱PLC及现场总线CC-bbbb为控制设备，采用接近或光电开关监测执行结构的位置，调速部分采用三菱FR-E500系列变频器进行控制，现场的各种控制信号及执行元件均通过CC-bbbb由PLC进行控制。

2.系统配置

3.系统功能

本总装线电控系统总体上采用“集中监管，分散控制”的模式，整个系统分三层，即信息层、控制层和设备层。

信息层由安装在控制室的操作员站和工程师站构成，操作站的主要作用是向现场的设备及执行机构发送控制指令，并对现场的生产数据、运行状况和故障信息等进行收集监控；工程师站的主要作用是生产计划、管理生产信息。它们的连接采用通用的Ethernet，并通过安装在MELSECNET/10网主站PLC上的Ethernet模块实现与设备控制层各PLC间的数据交换。在必要的时候，可以通过工程师站与管理层的计算机网络进行连接，使得管理者可以在办公室对所需要的信息进行查阅。

控制层采用三菱的MELSECNET/10网，将总装线各工段上（除前桥和后桥分装工段外）的8套Q2ASPLC相连接实现数据共享。它具有传输速度高（10Mbps）、编程简单（网络指令）、性高、维护方便、信息容量大等特点。车身储存工段采用一台三菱A975GOT人机界面，实现对该工段现场信息的高速响应。

设备层采用四套CC-bbbb，分别挂在车身储存工段、底盘装配工段、车门分装储存工段和内饰工段的PLC上。CC-bbbb现场总线具有传输速度高（10Mbps）、传输距离长（1200m）、设定简单、性高、维护方便、等特点。它通过双绞线将现场的传感器、泵、阀、ID读写器、变频器及远程I/O等设备连接起来，实现了分散控制集中管理。这样变频器的参数、报警信息等数据不但可以方便地由PLC进行读写，而且可由上位机和GOT通过PLC方便地进行监控和参数调整。使用ID读写器进行车体跟踪，减少了信息交流量，使生产线结构实现高度柔性化，并且有效地提高了自动化程度，节省人力资源。

4.系统优点

（1）保持稳定的自动化生产。本系统内的任何设备发生故障，都不会影响其他操作、过程、设备的运行。即使此系统中的任何一个设备发生故障，甚至掉线，仅仅故障发生处的设备不能进行自动操作，其他所有设备都将连续工作。当故障排除后，设备能够自动动恢复运行而不需将整条生产线重新上电。

（2）确保产品质量。生产数据被实时收集并监控，并根据这些生产数据可进行必要的修补操作。这些生产数据（包括产品的质量信息）被保存在上位机中，并由上位机进行管理。

引 言

根据电工的定义，PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计 ［1］ 。它具有体积小、重量轻、能耗低、性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、易学易用等优点，目前广泛应用钢铁、石化、电力、交通、环保等行业。PLC是一种控制器，主要实现直接对对象的控制，可作为下位机。要实现对生产过程的监控，还配以计算机或触摸屏等人机接口界面作为上位机，对于大型复杂的对象，可以使用各种组态软件，如：iFix、MCGS、组态王等;而对于小型的装置，为了节约成本，可以使用VB、VC等可视化编程软件来实现。本文就是基于这点考虑，运用VB编制操作界面和通信功能，实现实现对某一新型水处理工艺中生物陶粒预处理反应器的反冲洗以及絮凝—沉淀池加药的监控。控制器采用FX2N—48MR—001，模拟量模块为FX2N—4AD和FX2N—2DA，通讯采用FX2N—232—BD型通信模板。

1 部分工艺简介

整个水处理的监控，除了总体界面外，还有5个放大的分界面。

在正常生产过程中，生物陶粒预处理反应器内源水水面能保持恒定，但由于其中存在大量泥沙和杂质，在过滤过程中会堵塞过滤层间隙，影响过滤的效果。实践中发现，其影响程度和反应器底部的压力，堵塞越严重，底部压力越小，即所谓的压头损失。当压头损失到一定的程度，就会影响水处理的效果和净化效率，此时对反应器实施反冲洗。在反冲洗过程中，要先关闭进水泵和出水阀，打开排空阀进行排空，排空后立即关闭排空阀，打开反冲洗阀和反冲洗泵，根据预先设定的反冲洗时间进行反冲，将过滤层中的泥沙和杂质从反应器上部的溢流孔排出，到设定的时间后，关闭反冲洗泵和反冲洗阀，再打开进水泵和出水阀，恢复正常生产。

对于絮凝—沉淀池加药，是检测池内的浊度自动控制加药量的流量大小。由于这是一个过程滞后时间比较大的过程，要采用特殊的控制算法。在这一段工艺中要检测2个模拟量，输出1个模拟量，外加进水泵、反冲洗泵的启停，反冲洗、排空、出水电磁阀的通断等开关量。除此之外还有砂滤池、GAC—石英砂生物滤池、BAC反应器和GAC吸附池也需要进行反冲洗自动操作。整个水处理工段需要6个模拟量输入，1个模拟量输出，20个开关量输出。这是一个小规模的控制，要实现计算机的监控，要实现FX2NPLC与PC机之间的通讯。

2 通讯方法

可编程控制器与计算机的通讯近年来发展很快，在PLC与计算机连接构成的控制系统中，计算机主要完成数据处理、修改参数、图像显示、打印报表、文字处理、系统管理、编制PLC程序、工作状态监视等任务。可编程控制器仍然直接面向现场、面向设备，进行实时控制。两者的连接，可以有效地发挥各自的优势，互补应用上的不足，扩大PLC的处理能力。

为了适应PLC网络化的要求，扩大联网功能，几乎所有PLC厂家都为PLC开发了与上位计算机通信的接口或通讯模块。一般在小型PLC上都设有的通信模块。PLC与计算机之间的通信正是通过PLC上的RS422或RS—232C接口和计算机上的RS—232接口进行的。PLC与计算机之间的信息交换方式，一般采用字符串、全双工或半双工、异步、串行通信方式。因此，可以说，凡具有RS—232C接口并能输入输出字符串的计算机都可以和PLC通信。

利用PLC基本单元上的RS422或RS—232C通信接口，可以配置一个PLC与外部计算机进行通讯的系统。该系统中PLC接受控制系统中的各种控制信息，分析处理后转化为PLC中软元件的状态和数据;PLC又将所有软元件的数据和状态送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测，用计算机改变PLC的初始值和设定值，从而实现计算机对PLC的直接控制。

本系统是采用FX2N—232—BD型通信模板实现通讯功能，通讯软件用VB编程，PLC内部不需要编写任何的通讯程序，只要把需要通讯的数据放在相应的数据寄存器中即可。

3 通讯协议

FX2N系列PLC与计算机之间的通信是建立在以RS232标准为基础的异步双向通信上的，它有其特定的通信格式，整个通信系统采用上位机主动的通信方式，计算机直接对物理通信地址进行操作。通信过程中，传输字符和命令字以ASCⅡ码为准。

在进行通讯时，计算机和PLC之间是以帧为单位交换信息的，其中控制字符ENQ、ACK、NAK是按单字符帧发送和接收的，其余的信息都是由字符STX、命令字、数据、字符ETX、和校验五部分组成。命令字可以为“0”、“1”、“7”、“8”等，分别代表对PLC相关单元的读、写、置位和复位操作，相关单元为X、Y、M、S、T、C，而读写还可对D数据寄存器进行操作。校验是在信息帧的后，用来判别传输是否正确。由于计算机和PLC一般都在控制室内部，点对点传输距离较短，出错的概率较小，所以一般采用和校验法，基本能满足要求。将命令字到ETX之间的所有字符的ASCⅡ码相加，所得和的2位数作为和校验码。

4 通讯实现

FX2N—232—BD型通信模板

该摸板可以无序地和计算机、打印机等具有RS—232C接口设备进行连接通信，它的传输距离为15m，通信方式为全双工双向方式，大传输速率为19200bit/s。

MSComm控件

Visuai Basic的版本分为普及版、版和企业版，每个版本都是为了适应不同的使用群体，串行通信的控件包含在版和企业版中，而普及版不具有此功能。

VB6.0把与串行通信有关的操作都封装在Mscomm控件里，它是一种事件驱动的对象。VB同时也为这个控制提供了标准的事件处理函数、过程，并通过属性的方法提供了通信接口的参数设置，从而解决了串行通信的问题。［3］

MSComm控件的属性众多，下列介绍涉及到的主要几种：

CommPort属性用于设置或返回通信连接端口号码。程序所要使用的串行端口的号码。bbbbbbs系统会使用所设置的通信端口与外界进行通信，程序也可以借助此属性返回所使用的连接端口号。端口号的大值为16，默认为COM1。

Settings属性用于设置初始化参数，以字符串的形式设置或返回传输速率、校验位、数据位、停止位等4个参数。其默认值是：“9600，N，8，1”，表示所使用的通信端口是以每秒9600位的速度作传输，不作校验位检查，每个数据单元是8个位，而停止位是1个位，需要注意的是：这4项按照上述顺序，不可前后对调，字母“N”可以大小写，而且使用RS-232通信的双方，Settings一样，彼此才能顺利的沟通。

PortOpen属性用于设置或返回通信连接端口的状态。使用前将要使用的串行接口打开，而在使用完毕后，也执行关闭操作。串行通信端口各项功能都是在PortOpen的True与Fause之间完成的。

bbbbb属性用于从输入缓存区返回并删除字符，程序靠这个命令将对方传到输入缓存区中的字符读出来，并缓存区中已被读取的字符。

Output属性用于将一个字符串写入输出缓存区，当程序向对方传输字符串时，可使用此命令将字符串写入输出缓存区中。

bbbbbMode属性用于设置或返回bbbbb属性取回的数据形态。可以是以字符串的形式接收，也可以是以字节数组中的二进制数据来接收。

使用MSComm控件的方式表面上看来要比使用直接调用API函数来得复杂，但实际上使用MSComm控件可以省去不少底层程序的编写，因此实际上要比API函数简单多了。［4］

4.3 通讯的请求与确认

要进行通讯，上位计算机要对通道等进行测试，它要向下位PLC发送ENQ（05H）查询命令，PLC得到请求后要返回一个命令，如果返回的是NAK（15H），表示通讯有错，不能进行通讯，如果是ACK（06H），表示可以进行通讯操作。这也是程序调试过程中，判断通讯是否成功的一个标志。

5 通讯应用

该技术已经运用到某单位水处理中试生产工艺中，运行已经有半年多，运行情况良好，大大地减少了人工的操作强度。虽然这只是一个中试加科研的装置，控制的点不是很多，但已能很好地验证了FX2N系列PLC与计算机之间的通信的可行性与性。

6 结束语

随着计算机及自动化技术的不断发展，自动控制手段也不断的新，控制的性也在断提高，自控的成本也就在不断的上升。在一些小型的装置上采用一些自编软件很有使用。虽然在开始阶段增加了一部分的开发工作量，但只要做到功能，其操作简单，添加功能也比较方便的优点就比较，很有推广和使用前途。