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浔之漫智控技术(上海)有限公司
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西门子6ES7223-1PL22-0XA8型号大全
PLC（可编程控制器）在现代的自动化行业中应用广泛，究竟PLC都应用在什么方向，结合自己所学知识，整理出来了这篇文章，比较适合入门级，贴出来和大家一起分享下。
目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：
1.开关量逻辑控制
利用PLC基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机制、生产自动线控制等，例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC基本的应用，也是PLC广泛的应用领域。
2.运动控制
大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。
3.过程控制
大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。
4.数据处理
现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。
5.通信联网
PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其它智能设备之间的通信，PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，满足工厂自动化（FA）系统发展的需要。
本文详细论述了PLC在使用过程中，要保证正常运行所注意的一系列问题，后给出合理的建议。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
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。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)。
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。
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。
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。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，容易使PLC接收到错误信息。
二、安装与布线
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。
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。
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。
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。
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
输入接线
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。输入/输出线不能用同一根电缆，输入/输出线要分开。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。
输出连接
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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，对一些易过负载的输入设备应设置必要的限流保护电路。
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。
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如图2所示。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。
在热备用系统中，两台CPU用通讯接口连接在一起，均处于通电状态如图3所示。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。
一、查找PLC故障步骤
（1）如果该信号控制在一个计数器 ，检查控制复位的逻辑，然后是计数器信号。按上述2到5步进行。
(2)如果PLC停止在某些输出被激励的地方，一般是处于中间状态，则查找引起下一步操作发生的信号（输入，定时器，线川，鼓轮控制器等）。编程器回显示那个信号的ON/OFF状态。
（3）输入信号，将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较，结果不一致，则换输入模块。如果发现在扩展架上有多个模块要换，那么，在换之前，应先检查I/O扩展电缆和她的连接情况。
（4）如果输入状态与输入模块的LED指示指示一致，就要比较一下发光二管与输入装置（按钮、限位开关等）的状态。如果二者不同，测量一下输入模块，如发现问题，需要换I/O装置，现场接线或电源；否则，要换输入模块。
（5）如果信号是定时器，而且停在小于999.9的非零值上，则要换CPU模块。
（6）如信号是线川，没有输出或输出与线川的状态不同，就得用编程器检查输出的驱动逻辑，并检查程序清单。检查应按从左到右进行，找出个不接通的触点，如没有通的那个是输入，就按二个和三步检查该输入点，日是线川，就按四步和五步检查。要确认使主控继电器不影响逻辑操作。
二、组件的换
1.换框架
（1）切断AC电源；如装有编程器，拔掉编程器。
（2）从框架右端的接线端板上，拔下塑料盖板，拆去电源接线。
（3）拔掉所有I/O模块。如果原先在安装时有多个回路的话，不要搞乱IU/O的接线，并记下每个模块在框架的位置，以便重新插上时不至于搞乱。
（4）如果CPU框架，拔除CPU组建和模块。将它放在的地方，以便以后安装。
（5）卸去底部的二个固定框架的螺丝，松开上部二个螺丝，但不用拆掉。
（6）将框架向上推移一下，然后把框架向下拉出来放在旁边。
（7）将新的框架从部螺丝上套进装上底部螺丝，将四个螺丝都拧紧。
（9）插入I/O模块，注意位置要与拆下时一致如果模块插错位置，将会引起控制系统危险的或错误的操作，但不会损害模块。
（10）插入卸下的CPU模块和模块。
（11）在框架右边的接线端上重新接好电源，再盖上电源接线端的塑料盖。
（12）检查一下电源接线是否正确，然后再通上电源。仔细地检查整个控制系统的工作，确保所有的I/O模块位置正确，程序没有变化。
2. CPU模块的换
（1） 切断电源，如装有编程器，拔掉编程器。
（2）向中间挤压CPU模块面板上的上下紧固扣使它们脱出卡口。
（3）把模块从槽中垂直拔出。
（4）如果CPU上装着EPROM储存器，把EPROM拔下，装在新的CPU上。
（5）将印刷线路板对准底部导槽。将新的CPU模块插入底部导槽。
（6）轻微的晃动CPU模块，使CPU模块对准部导槽。
（7）把CPU模块插进框架，直到二个弹性锁扣扣进卡口。
（8）重新插上编程器，并通电。
（9）在对系统编程初始化后，把录在磁带上的程序重新装入。检查一下整个系统的操作。
3.I/O模块的换
（1）切断框架和I/O系统的电源。
（2）卸下I/O模块接线端上的塑料盖。拆下有故障模块的现场接线。
（3）拆去I/O接线端的现场接线或卸下可拆式接线插座，这要视模块的类型而定。给每根线贴上标签或记下安装连线的标记，以便于将来重新连接。
（4）向中间挤压I/O模块的上下弹性锁扣，使它们脱出卡口。
（5）垂直向上拔出I/O模块。
雷电是一种自然放电现象，它具有大的破坏力，对人类的生命、财产造成的危害。自从人类进入到电气化时代以后，雷电的破坏由以直击雷击毁人和物为主，发展到以通过金属线传输雷电波破坏电气设备为主。随着近年来电子技术的飞速发展,人类对电气设备尤其是计算机设备的依赖越来越严重，同时电子元器件的微型化、集成化程度越来越高，而这些的微电子设备内置大量的cmos半导体集成模块，导致过压、过流保护能力其脆弱。（美国通用研究公司提供磁场脉冲过0.07高斯，就可引起计算失效；磁场脉冲过2.4高斯就可以引起集成电路性损坏。）结果是各类电子设备的耐过电压能力下降，遭雷电和过电压破坏的比例呈不断上升的趋势，对设备与网络的的运行造成严重威胁。据统计，全世界每年因雷害造成的损失高达十亿美元以上。
发电厂的通信系统、mis系统、dcs系统是对雷电分敏感的弱电子设备，特别是dcs系统如果出现故障，会严重影响发电厂的正常生产。今年造成300亿美元损失的美加大停电初的起因就是雷击。由于有了这样深刻的教训，我国电力系统对雷电防护加关注了。电力系统相关部门也正在采取完善防护措施。
发电厂的厂房属二类防雷物，一般来说，在建厂时已经具备依据《建筑物防雷设计规范》gb50057-94设计的直接雷击防护措施，而且接地系统都做得很完善。但是对于内部的设备防雷目前还没有做到非常系统的防护。
二、一般防雷理论
2.1雷电侵入的途径
雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：
1.直击雷直击雷蕴含大的能量，电压峰值可达5000kv，具有大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，的雷电流沿引下线入地，会造成以下三种影响：
1．的雷电流在数微秒时间内流下地，使地电位抬高，造成反击事故，危害人身和设备。
2．雷电生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应高的脉冲电压。
3．雷电流流经电气设备产生高的热量，造成火灾或爆炸事故。
2.传导雷远处的雷电击中线路或因电磁感应产生的高电压，由室外电源线路和通信线路传至建筑物内，损坏电气设备。
3.感应雷云层之间的频繁放电产生强大的电磁波，在电源线和信号线上感应高的脉冲电压，峰值可达50kv。
4.开关过电压供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、地短路、电源线路短路等，都能在电源线路上产生高压脉冲，其脉冲电压可达到线电压的3.5倍，从而损坏设备。破坏效果与雷击类似。
2.2完善的雷电保护系统
完善的雷电保护系统设计结构如下：
那么概括的说，当今电子设备的防雷手段，主要采用分流、接地、屏蔽、等电位和过电压保护五种方法。a.分流利用避雷针、避雷带或避雷网等将雷电流沿引下线地流入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。
b.屏蔽计算机系统所有的金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用屏蔽线或穿金属管屏蔽，在机房建设中，利用建筑物钢筋网和其他金属材料，使机房形成一个屏蔽笼。用以防止外来电磁波（含雷电的电磁波和静电感应）干扰机房内设备。
c.等电位连接将机房内所有金属物体，包括电缆屏蔽层、金属管道、金属门窗、设备外壳等金属构件进行电气连接。
d.接地在计算机网络系统中，为保证其稳定的工作、保护计算机网络设备和人身，解决环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。接地和等电位连接方式。
e.过电压保护
在电子设备的信号线、电源线上安装相应的过电压保护器，利用其非线性效应，将线路上过高的脉冲电压滤除，保护设备不被过电压破坏。主要的保护器件为氧化锌压敏电阻、二或三放电管、快速箝位二管等，根据需要进行组合，形成完整的防雷保护器。
2.3防雷分区
根据iec1312-1雷电电磁脉冲的防护标准，计算机系统的防雷保护区分为四个区域，各区交界处应作相应的防雷处理。各区划分如下：
lpz0a区：
直击雷作用区，处于建筑物避雷针系统保护区以外的区域，由于本区内所有物体均有可能遭受直接雷击，并可能导走全部雷电流；另外本区能所有物体均处于雷电电磁场处，故对于雷电的感应。
lpz0b区：
感应雷主作用区，处于建筑物避雷针系统保护区内，但未经空间电磁屏蔽，雷电作用电磁场并减，处于此空间的所用可导电物体均可感应较强雷电流的区域。
lpz1区：
建筑物屏蔽区，本区内各物体不可能遭受直击雷，流往各导体的雷电流比0b区进一步减小，本区内电磁场也可能会衰减，取决于建筑物的屏蔽措施。
lpz2区：
房间屏蔽区，对于机房所处空间，应采用屏蔽措施，以进一步减小空间电磁场的干扰。
当金属导线（电源线、信号线等）穿越不同的保护分区时，因电磁感应的作用，会产生较高的过电压，影响室内设备的。因此，需安装相应的过电压保护器，对设备进行保护。在不同的保护分区，所采用的防雷器级别是不同的。同时，需要作相应的等电位处理。
进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在lpz0与lpz1、lpz1与lpz2区交界处，以及终端设备的根据iec1312——雷电电磁脉冲防护标准，安装上obo之不同类别的电源类spd，以及通讯网络类spd(如图2)。(spd瞬态过电压保护器)，spd是用以防护电子设备遭受雷电闪击及其它干扰造成的传导电涌过电压的有效手段。