6ES7223-1PH22-0XA8产品描述

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 ABB PLC主要分AC500和AC500-eCo，前者为其旗舰产品，后者满足小型市场需要。其编程软件和PLC硬件有个版本对应关系，低版本的硬件需要对应版本的软件，当然也可以固件升级的方法，这点和AB  PLC相似，使用起来有些不方便，不过只是在遇到老的系统维护时会遇到此类问题，此外PLC项目程序文件不支持上载功能，这也充分的保证了系统集成商的权益，对用户来讲增加了后期维护的难度。
      网络结构：
1、大多CPU上都会集成有Modbus TCP/IP通讯口，同时也有COM口，这个COM口可以通讯软件设定通讯协议为CS31主站（ABB PLC的总线结构，类似GE PLC的GENNIS总线），这个主站不占用模块，是其优点，可以带一定数量从站，从站上带一定数量的IO模块，主从之间的通讯线使用RS485屏蔽双绞线连接，组成分布式网络结构。这个COM也可以在软件设置为Modbus主或从站，和一些带Modbus协议的设备通讯，比如ABB ACS510变频器等。编程软件里Modbus通讯库使用，编程比较方便实现。
2、 配置Profinet主/从站的分布式网络结构，主从站通过以太网连接。
编程软件里模拟量的工程值转换都有对应的库方便使用， PLC和上位软件使用Modbus TCP/IP通讯时，实际IO点需要和PLC的MX内存位做映射，然后对应Modbus 功能码相应的寄存器地址，这个是有点不方便。

“网关” 定义
网关是将输入与输出数据从一个子网传送到另一个子网的转换设备。例如 IE/PB bbbb，DP/AS-i bbbb 及其他网络产品。

与 S7-1500 CPU 连接的网关
SIMATIC S7-1500 拥有大量的、系统集成的诊断功能，一旦发生错误时可以识别。
然而，S7-1500 还不支持在硬件目录的“网络组件”中组态网关功能。因此，图.01 中所示的与 S7-300 CPU 的组态连接不适用于 S7-1500。

当组态与 S7-1500 连接的网关时，编译后会出现如下的错误信息：

•在 PROFIBUS 和 PROFINET 网络上， 已连接的 CPU 不支持低级别的 AS 接口从站组态。
•如果 DP 主站/ IO 控制器是 S7-1500 设备，那么 DP 从站/ IO 设备将不能正常运行。
补救

使用 AS-i bbbbs 时通过一个 GSD 文件(如图. 02)组态这些设备或者在网络视图中(如图. 03)不通过 AS-i 部分进行组态只组态一个 S7-1500 的主站都是可能的。

这个集合中可能会包含网关功能，因为诊断数据将会从 AS-i bbbbs 到 CPU 的通信中集中给出，并且从 CPU 角度来说这个集合是"一致性”的。

用户程序中的IO地址和 AS-i 从站的分配取决于 AS-i bbbb 的类型，并且在不同情况下需要与手册中的要求相一致

PLC已经普及到各行各业，几乎每个企业都在使用PLC，PLC控制系统的维护已经成为电工的日常工作。

     PLC本身几乎不会出现什么问题，系统中的故障一般都出在PLC之外的传感器（例如限位开关和接近开关等）和执行机构（例如接触器和电磁阀）上。外部故障的维修一般只需要PLC的外部接线图和了解PLC的基础知识。从这个意义上说，PLC控制系统的与继电器控制系统的差不多，甚至还要简单和方便一些。PLC模块上的LED（发光二管）用来指示各开关量输入/输出点对应的ON/OFF状态，它们给故障的查找带来了很大的方便。

      PLC的程序对于比较复杂的控制系统的故障查找是很有用的，如果设备的制造商提供了程序，或者没有对程序加密，为了好地维修系统，需要读懂PLC的程序。如果需要对现有的系统进行改造，或设计新的系统，应具备阅读和设计程序的能力。

     PLC来源于继电器控制系统，梯形图程序与继电器电路图的表示方法非常接近，PLC是专门为工厂的电气人员设计的。如果只涉及到取代继电器控制的开关量控制，一般仅需要二三十条基本逻辑指令，这类程序的阅读、修改和设计的难度都不大。实践证明。即使文化程度不高，如果对继电器电路化比较熟悉，经过努力，是能阅读和设计较简单的开关量控制系统的梯形图程序的。

     阅读或设计复杂的控制系统的程序需要了解计算机的基础知识，掌握PLC数量众多的应用指令、各种硬件模块的使用方法、网络通信和模拟量闭环控制等相关领域的知识。如果没有系统的知识，阅读和设计这类系统的程序是比较困难的。

一、 保养规程、设备定期测试、调整规定

（1） 每半年或季度检查PLC柜中接线端子的连接情况，若发现松动的地方及时重新坚固连接；

（2） 对柜中给主机供电的电源每月重新测量工作电压；

二、 设备定期清扫的规定

（1） 每六个月或季度对PLC进行清扫，切断给PLC供电的电源把电源机架、CPU主板及输入/输出板依次拆下，进行吹扫、清扫后再依次原位安装好，将全部连接恢复后送电并启动PLC主机。认真清扫PLC箱内卫生；

（2） 每三个月换电源机架下方过滤网；

三、 检修前准备、检修规程

（1） 检修前准备好工具；

（2） 为元件的功能不出故障及模板不损坏，用保护装置及认真作防静电准备工作；

（3） 检修前与调度和操作工联系好，需挂检修牌处挂好检修牌；

四、 设备拆装顺序及方法

（1） 停机检修，两个人以上监护操作；

（2） 把CPU板上的方式选择开关从“运行”转到“停”位置；

（3） 关闭PLC供电的总电源，然后关闭其它给模坂供电的电源；

（4） 把与电源架相连的电源线记清线号及连接位置后拆下，然后拆下电源机架与机柜相连的螺丝，电源机架就可拆下；

（5） CPU主板及I/0板可在旋转模板下方的螺丝后拆下；

（6） 安装时以相反顺序进行；

五、 检修工艺及技术要求

（1） 测量电压时，要用数字电压表或精度为1%的表测量

（2） 电源机架，CPU主板都只能在主电源切断时取下；

（3） 在RAM模块从CPU取下或插入CPU之前，要断开PC的电源，这样才能保证数据不混乱；

（4） 在取下RAM模块之前，检查一下模块电池是否正常工作，如果电池故障灯亮时取下模块PAM内容将丢失；

（5） 输入/输出板取下前也应先关掉总电源，但如果生产需要时I/0板也可在可编程控制器运行时取下，但CPU板上的QVZ（时）灯亮；

（6） 拨插模板时，要格外小心，轻拿轻放，并运离产生静电的物品；

（7） 换元件不得带电操作；

（8） 检修后模板安装一定要安插到位；

本文介绍了常规PLC与PLC的很多不同点，然后通过PLC的CPU、I/O模块举例说明了它们不同的具体内容。

型PLC是为特殊用途的机器设备而设计的，用于关键型控制和型应用。这些控制器通常是仪表系统（SIS）的一部分，用在检测具有潜在危险的流程工业环境中。一旦出危险，SIS的应用程序能自动作用，把流程切换到状态。谈到这里，用户可能会有一系列的问题：常规PLC已经成功地使用了这么多年了，与PLC相比有什么不同？为什么在关键型控制和型应用中，不能使用常规的PLC？

一、综述

一台PLC采用了特殊的设计，能够实现两个重要目标：

1．系统不会失效（采用冗余的工作方式），即使元件的失效不可避免；

2．失效是在可预测的范围内，一旦失效，系统将进入模式。

在设计PLC时，要考虑到很多因素，需要很多的特殊设计。比如：一台PLC强调内部诊断，结合硬件和软件，可以让设备随时检测自身工作状态的不适；一台PLC具有的软件，要使用一系列的特殊技术，能确保软件的性；一台PLC具有冗余功能，即使一部分失效，也能够维持系统运行；一台PLC还具有外加的机制，不允许通过数字通信接口随便读写内部的数据。

PLC与常规PLC的不同还在于：PLC需要得到三方机构的认证，满足苛刻的性和性标准。地采用系统方法，来设计和测试PLC。德国的TUV和美国的FM会提供对PLC设计和测试过程的、三方立的确认和验证，

特殊的电子线路，细致的诊断软件分析，再加上对所有可能失效进行测试的完整性设计，确保了PLC具有测定99％以上的内部元件潜在危险失效的能力。一种失效模式、影响和诊断分析（FMEDA）方法一直指导着设计，这种方法会指出每个元件是怎样引起系统失效，并且告诉你系统应该如何检测这个失效。TUV的工程师会亲自执行失效测试，把它作为他们认证过程的一个部分。

严格的标准软件应用于PLC。这些标准需要特殊技术，避免复杂性。进一步的分析和测试，细致地检查操作系统的任务交互操作。这种测试包括实时的交互操作，比如多任务（当使用时）和中断。还需要进行一种特殊的诊断，被称为"程序流控制"和"数据确认"。程序流检查能确保基本功能能按正确的顺序执行，数据确认使所有的关键数据在存储器里进行冗余存储，并且在使用前进行有效性测试。在软件开发过程中，一个PLC需要附加的软件测试技术。为了核实数据完整性检查，执行一系列"软件失效注入"测试，也就是人为对程序进行故意破坏，来检查PLC的响应是否运行在预计的方式。软件的设计和测试带有详细的文件资料，这样三方的检查员就能够明白PLC的运行原理，而多数软件开发没有使用这种规范的操作流程，这也正好说明为什么众多的垃圾软件会出现那么多的臭虫而无法发现了。

二、举例

下面试通过施耐德电气公司的一款PLC，来具体地说明PLC与常规PLC的区别。

2．1PLC与常规PLC的CPU的差别

常规PLC内部CPU的数量有一个或多个，它或它们的作用是：执行用户的程序、进行I/O的扫描和系统的诊断。但用户的程序通常就进行一次处理，多个CPU的功能是把程序中的逻辑运算、算数运算、通信功能等分担实现，也就是协作处理。

而PLC的CPU至少有两个或多个，两个CPU的功能是：分别对同一个用户程序各自执行一次，然后再把两个结果放在一起进行比较，如果比较的结果是一致的，就输出这个，如果是不一致的，选择的输出。由此看出，这才是PLC与常规PLC大的不同：冗余＋比较。

2．2PLC内部CPU的结构

PLC包含2个处理器，每个处理器在自己的存储器区中，执行它们自己的逻辑，然后在每个周期的结尾和对方的结果进行比较，每个处理器有它自己立的停机通道，如果检测到结果的不同或有失效成分，它能够实现系统停机，切到状态。这种双处理结构被称为内部的二选一结构。

下图表示了这种PLC的内部结构：

PLC通常都有两个处理器，同时进行解码和执行。这种差异提供了失效的下列优点：

两个可执行码自生成，编译的差异性使得在代码生成时，容易检测系统失效。

两个生成码由不同的处理器执行，因此，CPU能够在代码执行时，出系统失效和PLC的随机失效。

两个立的存储器区用于两个处理器，因此，CPU能够出RAM的随机失效，而这在每个扫描周期的全部RAM检查时测不出来。

这里我们接着引出PLC与常规PLC二个大的不同：随时＋步步进行诊断和检测。这种检测有的是通过自身信息进行的，称为自检；还有的通过对方的信息进行检测，称为互检。后面我们还会提到多的检测。

2.3PLCCPU中的检测

时钟测量:在处理器电路中，有两个不同的振荡器交叉检查它们的行为，每个处理器使用一个时钟检查另外一个是否运行。如果在一个确定的周期里，检测到对方没有运行，CPU就会进入状态。固件每秒钟会检查两个振荡器的精度。

监视时钟：一个硬件和一个固件的监视时钟检查PLC的活动和执行用户逻辑的执行时间。这和常规的PLC系统是相同的。

序列检查：序列检查监视CPU操作系统不同部分的执行。

存储器检查：所有静态存储器区，包括Flash存储器和RAM，使用循环冗余码（CRC）进行检测，并且双码执行。动态存储器区由双码执行保护，周期性进行检测。在冷启动时，这些检测重新进行初始化。

从上面的分析可以看出，PLC的诊断和检测比常规的PLC的检测要多很多，所以相对来说，硬件和软件的设计复杂。当然，检测和诊断的范围也广范，细致。

2．4PLCI/O诊断概述

上面我们对PLC的CPU的情况进行了一个简单的分析，下面我们再来看看输入/输出模块的情况。

所有I/O模块都要执行以下两个诊断功能：

多的系统层面的诊断，包括了：RAM测试、ROM测试、以及

根据模块的类型不同，现场层面的诊断，

下面的表格列出了I/O模块的现场诊断情况：

还有，PLC要对CPU和I/O之间的通信进行诊断，比如使用CRC校验。因此，不仅要检查接收的数据是否等于发送的数据，而且要检查数据变化。为了解决扰动问题，比如EMC的影响，它可能瞬间破坏你的数据，所以你需要对每个模块，配置一个很大的连续CRC错误诊断。

上电时诊断：在上电时，I/O模块执行扩展的自检程序，如果测试出现错误，模块被认为不健康，输入输出全部置为0。

运行时的诊断：在系统运行时，I/O模块执行自检程序，输入模块检验是否能够从传感器读取整个范围的数据，输出模块对它们的开关执行脉冲测试，周期小于1ms，在数字量输入和数字量输出模块，上电自检失效和模块没有接到外部的24V电源时，模块不工作。

过压诊断：因为电子元件，从理论上说，电源电压过了大值时，它们不应该工作，所以I/O模块对来自背板的电源电压进行监视。

下表描述了对电源电压的监视：

2．5PLC的模拟量输入模块

接地断线检测：模拟量输入模块具有监视接地失效（漏电流）的功能。外接线一端通常要连接到中性地，在接地端子与中性地之间可以接入一个分流电阻（比如250欧姆），那么模拟量输入的漏电流就可以通过这个电阻上的电压，出来。

内部诊断：现场侧包括了8个隔离立的输入通道，每个输入具有2个相同的电路构成，每个电路的微处理器通过驱动它的模拟量－数字量转换器、再经过隔离器得到输入值。另外，当进行诊断时，微处理器还驱动它的数字量－模拟量转换器并且把它置成高阻抗（非干涉）或者低阻抗，强迫做为模拟量－数字量转换器的输入。

模拟量输入模块执行：

短期间的自检。使用常规的、周期的差异值检测，判断内部是否失效。

长期间的自检。使用每个通道的健康状态来核实内部是否失效。

现场电源监督：没有电源监督，这个功能由模拟量－数字量转换器期间，对模拟量－数字量转换器和数字量－模拟量转换器提供的根据它们电源电压的值来实现。

2．6PLC的数字量输入模块

内部诊断：每个输入通道使用一个公共输入电路和2个立链路，每个微处理器驱动一个数字输入串行器（DIS）来实现对输入信息的采样。另外，微处理器还驱动一个数字输入还原器（DID），再驱动诊断功能块进行诊断，实现还原数据与输入数据的同步比较。

输入通道错误检测：数字量输视现场侧电源，利用外部接线来进行漏电流的检测，小的漏电流是1mA，如果没有漏电流，就代表外部电路出现开路故障，在干接点的情况下，在接点两端并联一个10k的上拉电阻，用于外部线路的断线检测。每个输入电路都配置了开关，周期地强制为1或0，用于检测电路是否健康。每个输入电路立进行检测，如果发现问题就对诊断位置1，声明通道处于非健康状态。

2．7PLC的数字量输出模块

内部诊断：为了开关是否能够断开与闭合，要在输出模块（在模块内部电路，插入周期性的诊断循环）进行一个脉冲测试。

诊断序列包括：

关命令，这个时间非常短，不会影响执行器，大不过1ms；

核实测试结果，并且

恢复正确的开关命令。

电源监视：每个输出电路包括两个串联的开关，有两个处理器分别进行控制。个微处理器使用数字量输出还原器（DOD）驱动它的开关，而二个微处理器则在还原器之后驱动它的开关。在每个周期里，两个微处理器系统的中点电压要与一个阀值进行比较，然后还要交换它们的如果，评估中点的状态，诊断开关的状态。如果在一个通道查到出错的行为，那么立即停机，并且设置诊断位，通知CPU。

三、小结

通过两个章节的介绍，了解了PLC和常规PLC的基本不同点，实际上还有象：外部传感器接线方式的不同、内部操作系统的不同、软件功能块的设置不同、软件编制的要求不同、以及通信协议的规范不同等，会再与读者进行交流。

当然，PLC和常规PLC还有很多相似之处，比如说：两者都具有执行逻辑和算数计算的能力；两者都具有典型的输入和输出（I/O）模块，提供解释来自流程传感器信号和执行控制到终元件的能力；两者都是采用扫描输入，然后进行计算，后写到输出；两者都具有典型的数字通信接口。但常规PLC不是基于容错和失效而设计的，这是两者的基本的不同。

由于很多用户发现常规的PLC不能用于关键应用的保护，因此产生了对PLC的需求。对PLC的设计、制造和安装的要求标准是非常高的。如果在项目的设施中，忽略这些标准，或者按这些高标准的方法执行，从职业和社会的角度来看，都是靠不住的、不负责任。