6ES7214-2BD23-0XB8使用选型

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为保证PLC控制系统的现场接地实施水平，保证控制系统在现场的使用，特本规程。
一、接地分类
接地主要可分为保护接地、工作接地、本安系统接地、防静电接地和防雷接地。
1、保护接地
1)保护接地（也称为接地）是为人身和电气设备而设置的接地。凡控制系统的机柜、操作台、仪表柜、配电柜、继电器柜等用电设备的金属外壳及控制设备正常不带电的金属部分，由于各种原因（如绝缘破坏等）而有可能带危险电压者，均应作保护接地。
2)36V 供电的现场仪表，可不做保护接地，但有可能与36V 电压设备接触的除外。
3)当安装在金属仪表盘、箱、柜、框架上的仪表，与已接地的金属仪表盘、箱、柜、框架电气接触良好时，可不做保护接地。
2、工作接地
1)仪表及控制系统工作接地包括：仪表信号回路接地和屏蔽接地。
2)隔离信号可以不接地。这里的“隔离”是指每一输入信号（或输出信号）的电路与其它输入信号（或输出信号）的电路是绝缘的、对地是绝缘的，其电源是立的、相互隔离的。
3)非隔离信号通常是以直流电源负为参考点，并接地。信号分配均以此为参考点。
4)仪表工作接地的原则为单点接地，信号回路中应避免产生接地回路，如果一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地，则应采用隔离器将两点接地隔离开。
3、本安系统接地
1)采用隔离式栅的本质系统，不需要专门接地。
2)采用齐纳式栅的本质系统则应设置接地连接系统。
3)齐纳式栅的本安系统接地与仪表信号回路接地不应分开。
4、防静电接地
1)安装DCS、PLC、SIS 等设备的控制室，应考虑防静电接地。这些室内的导静电地面、活动地板、工作台等都应进行防静电接地。
2)已经做了保护接地和工作接地的仪表和设备，不必再另做防静电接地。
5、防雷接地
1)当仪表及控制系统的信号线路从室外进入室内后，需要设置防雷接地连接的场合，应实施防雷接地连接。
2)仪表及控制系统防雷接地应与电气防雷接地系统共用，但不得与立避雷装置共用接地装置。
二、接地形式和接地原则
系统接地形式主要分为等电位接地和单接地。接地原则为单点接地，即通过的接地基准点ERP 组合到接地系统中去。
1、系统采用等电位单点接地方式进行接地。这要求工艺装置（或厂区）周围存在等电位接地网。
2、在无法满足等电位接地的情况下，允许系统工作接地进行一点单接地，同时将系统保护接地接到电气地。在系统地和保护地无法分离的情况下，可以将系统保护接地和工作接地进行一点单接地。
三、接地连接方法
1、当采用等电位接地时，要求将建筑物（或装置）的金属结构、基础钢筋、金属设备、管道、进线配电箱的PE（保护接地线）母排、接闪器引下线形成等电位联结，控制系统保护接地和工作接地应分类汇总到该总接地板，实现等电位联结，与电气装置合用接地装置并与大地连接。但控制系统在接地网上的接入点应和防雷地、大电流或高电压设备的接入点保持不小于5 米的距离。
2、当采用单接地时，此时应保证接地电阻小于4 欧姆，且单接地体与其他电气接地体应相距5m 以上，和立和防直击雷接地体须相距20 米以上。具体的一点接地的形式根据可现场条件，在以下几种情况下选择。（以下所列情况为工作接地的连接，正常情况下保护接地应接到电气地，若无法将工作接地和保护接地分开，可以将保护接地与工作接地连接到同一单接地体）
① 在一般的条件下，采用4 根2m 长的50*50 的角钢，呈边长为5m 的正方形打入地下70cm 以上，再用镀锌扁铁焊接（建议用堆焊）起来，用≥16mm2 的导线（一般控制导线长度≤20m）引到控制室接地铜排的方式，基本上都能满足接地电阻小于4 欧姆的要求，特殊的地理情况下，需采用降阻剂来降低接地电阻。
② 对于没有条件单打地桩的情况下，可以采用电气地作为系统的接地，此时工作接到和保护接地都连接到电气地，但要注意选取接入点时应尽可能远离大电机的接入点，同时与避雷地的接入点间的距离也应大于20m。
③ 系统的操作台、外配柜等低压电气柜应视为保护接地，接地线统一连到一保护接地接地铜条。若外配柜中安装有栅，栅接地应视为工作接地，接地线连接到工作接地接地铜条。然后根据具体情况连接到接地体。
④ 对于两个控制站之间或控制站与操作台之间的距离较远的情况下（一般以是否在同一幢内或者两者之间距离过30m 为基准），可以采取分别接地的原则进行接地。
⑤ 若远程机笼与主控机笼之间采用了电气隔离装置或光电隔离装置，则远程机笼可以就地进行接地。
⑥ UPS 的接地一般应选择厂方的电气地。
四、接地系统接线和接地电阻
1、接地系统的导线应采用多股绞合铜芯绝缘或电缆。
2、接地系统的各接地汇流排可采用截面为25mm×6mm 的铜条制作。
3、接地系统的各接地汇总板应采用铜板制作，厚度不小于6mm，长、宽尺寸按需要确定。
4、机柜内的保护接地汇流排应与机柜进行的电气连接。
5、工作接地汇流排、工作接地汇总板应采用绝缘支架固定。
6、接地系统的各种连接应牢固、，并应保证良好的导电性。接地线、接地干线、接地总干线与接地汇流排、接地汇总板的连接应采用铜接线片和镀锌钢质螺栓，并应用防松件，或采用焊接。
7、各类接地连线中，严禁接入开关或熔断器。
8、接地线的截面可根据连接仪表的数量和接地线的长度按下列数值选用：
a)接地线：1mm2 ～2.5mm2；
b)接地干线：4mm2 ～16mm2；
c)接地总接线板的接地干线：10mm2 ～25mm2；
d)接地总干线：16mm2 ～50mm2；
e)雷电浪涌保护器接地线：2.5mm2 ～4mm2。

家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用起着重要作用。

    1 机型的选择

    PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择、维护使用方便以及性能价格比的优化机型。

    在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则选用模块式结构的PLC。

    对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。

    而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现ＰＩＤ运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或机。其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象，表１列出了PLC的几种功能选择。

表1 PLC的功能及应用场合

    对于一个大型企业系统，应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把控制各立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统，这样便于相互通信，集中管理。

    2 输入/输出的选择

    PLC是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。

    通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，一般情况下，PLC都有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。

    2.1 确定I/O点数

    根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。

    表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。

表2 典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数

    2.2 开关量输入／输出

    通过标准的输入／输出接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开／关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入／输出信号为24～240V，直流输入／输出信号为5～240V。

    尽管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于错误信号的抖动电路；免于较大瞬态过电压的浪涌保护电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。

    在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。

    2.3 模拟量输入／输出

    模拟量输入／输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为－10～＋10V、0～＋10V、4～20mA或10～50mA。

    一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，因而可接收低电平信号，如RTD、热电偶等。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混号。

2.4 特殊功能输人／输出

    在选择一台PLC时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定如定位、快速输入、频率等　。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使CPU从耗时的任务处理中解脱出来。

    2.5 智能式输入／输出

    当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的输入／输出模块。一般智能式输入／输出模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理，并将处理结果送入CPU或直接输出，这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。

    智能式输入／输出模块有高速计数器（可作加法计数或减法计数）、凸轮模拟器（用作编码输人）、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、ASCII／BASIC处理器、RS—232C／422接口模块等。表3归纳了选择I/O模块的一般规则。

表3 选择 PLC 的 I/O 接口模块的一般规则

    3 PLC存储器类型及容量选择

    PLC系统所用的存储器基本上由PROM、E-PROM及PAM三种类型组成，存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的大存储能力6kB，中型机的大存储能力可达64kB，大型机的大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。

    PLC的存储器容量选择和计算的种方法是：根据编程使用的节点数计算存储器的实际使用容量。二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照表4的公式来估算。为了使用方便，一般应留有25%～30%的裕量，存储容量的方法是生成程序，即用了多少字。知道每条指令所用的字数，用户便可确定准确的存储容量。表４同时给出了存储器容量的估算方法。

表4 控制目的估算存储器容量的方法

    4 软件选择

    在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能有所了解。通常情况下，一个系统的软件总是用于处理控制器具备的控制硬件的。但是，有些应用系统也需要控制硬件部件以外的软件功能。例如，一个应用系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的选择将决定实现软件的难易程度。可用的指令集将直接影响实现控制程序所需的时间和程序执行的时间。

    5 支撑技术条件的考虑

    选用PLC时，有无支撑技术条件同样是重要的选择依据。支撑技术条件包括下列内容：

    (1) 编程手段

便携式简易编程器主要用于小型PLC，其控制规模小，程序简单，可用简易编程器；

CRT编程器适用于大中型PLC，除可用于编制和输入程序外，还可编辑和打印程序文本；

由于IBM-PC已得到普及推广，IBM-PC及其兼容机编程软件包是PLC很好的编程工具。目前，PLC厂商都在致力于开发适用自己机型的IBM-PC及其兼容机编程软件包，并获得了成功。

    (2) 进行程序文本处理

简单程序文本处理以及图、参量状态和位置的处理，包括打印梯形逻辑；

程序标注，包括触点和线圈的赋值名、网络注释等，这对用户或软件工程师阅读和调试程序非常有用；

图形和文本的处理。

    (3) 程序储存方式

    对于技术资料和备用资料来说，程序的储存方法有磁带、软磁盘或EEPROM存储程序盒等方式，具体选用哪种储存方式，取决于所选机型的技术条件。

    (4) 通信软件包

    对于网络控制结构或需用上位计算机管理的控制系统，有无通信软件包是选用PLC的主要依据。通信软件包往往和通信硬件一起使用，如调制解调器等。

    6 PLC的环境适应性

    由于PLC通常直接用于工业控制，生产厂都把它设计成能在恶劣的环境条件下地工作。尽管如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要给予充分的考虑。

    一般PLC及其外部电路（包括I/O模块、辅助电源等）都能在表５所列的环境条件下工作。

、CPU的构成

 PLC中的CPU是PLC的，起神经的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，

与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。

    CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。

    CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。

CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。 PLC资料网

二、I/O模块：

PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

三、电源模块：

    有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。

四、底板或机架：

    大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

五、PLC 的外部设备

    外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类

1.      编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。

2.      监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。

3.      存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。

4.      输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。

六、PLC的通信联网

    PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。

    当然，PLC之间的通讯网络是各厂家的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。

    了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的功能。

虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。

    影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：    

    1)造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错；     
    2)机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制； 
    3)现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。     
    影响执行机构出错的主要原因有：

    1)控制负载的接触不能动作，PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作；    

    2)控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作；    

    任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

   1. 大限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的要前提，这也是设计中重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收制现场的资料，收集相关的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的问题和疑难问题。

2. 保证PLC控制系统

保证PLC控制系统能够长期、、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要考虑，以确保控制系统。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

3. 力求简单、经济、使用及维修方便

 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、，不宜盲目追求自动化和高指标。

  4. 适应发展的需要

    由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择P

STEP1:开发一个编程软件，所有梯形图的元件或功能块用控件实现，真正要实现的控件只要大概十个左右，如功能块，不同的功能块显示主要通过不同的功能块号或元件（函数号）去ini文件找对应记录。
STEP2：用户在把控件拖上编辑窗口时在控件内将对应的功能块号、参数、变量名写入一个中间文件。
STEP3：通过对中间文件的扫描、语法检查、重定位后生成对应的LD文件，这时所有的变量都是变量区的偏移地址。这个过程一般要三至四次才能完成，如果要优化可能还需要多的处理，如果要做增量编译还要需要做这方面的处理。至于在线编程则需要在生成的中间文件中做多的标志和处理。
STEP4：将文件下载至PLC，这样就会有一个比较完备的通信协议，这方面一开始就想好，如果不要在线编程可能还简单一点，只是对下载、上载、监视、强制、设置、参数、初始化列表等有比较清楚的概念就行了。
STEP5：程序下至PLC后，PLC在每次上电后要行各种软硬件的初始化，包括掉电保持的变量或输入输出口的处理，各种寄存器或标志的初始化。
STEP6：初始化完后进行程序的扫描运行，在扫描时其实是一个很简单的分支程序，这个程序前要进行取指取参再通过分支程序进行跳跳算。其实大家都把这一块当作PLC的，相反这一块是简单的，当然如果要做优化倒还是有很多讲究要对CPU的原理、对编译原理有比较清楚的认识。 字串4
STEP7：其实下位机就相当于一个软的CPU，包括程序指针、变量指针、堆栈指针等都是应有尽有。
STEP8：每次扫描完毕后要进行IO的处理，这一块是简单但又是复杂的，简单做做谁都能做，但要做到和智能化就需要有比较好的规划。
STEP9：通信是通过中断来处理或者在中断中接收发送，但在IO处理后进行帧的处理。
STEP10：在IO处理后可以加一个工程量变换的程序进行模拟量的处理。同时如果有调试需要的还需要与IO点数一样多位的表来进行处理强制和监视等信息。
STEP11:定时器、高速计数、中断型梯形图、各种通信协议、自定义通信协议、脉冲输出、PWM等，这些是可选项，当然如果没有定时器就不是PLC了。