西门子6ES7222-1BF22-0XA8使用选型

西门子6ES7222-1BF22-0XA8使用选型

按结构分可将PLC分为整体式PLC、模块式PLC、叠装式PLC三类。

a.整体式PLC

它是将PLC各组成部分集装在一个机壳内，输入、输出接线端子及电源进线分别在机箱的上、下两侧，并有相应的发光二管显示输入/输出状态。面板上留有编程器的插座、EPROM存储器插座、扩展单元的接口插座等。编程器和主机是分离的，程序编写完毕后即可拔下编程器。

具有这种结构的可编程控制器结构紧凑、体积小、价格低。小型PLC一般采用整体式结构。

b.模块式PLC

输入/输出点数较多的大、中型和部分小型PLC采用模块式结构。

模块式PLC采用积木搭接的方式组成系统，便于扩展，其CPU、输入、输出、电源等都是立的模块，有的PLC的电源包含在CPU模块之中。PLC由框架和各模块组成，各模块插在相应插槽上，通过总线连接。PLC厂家备有不同槽数的框架供用户选用。用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和其他特殊模块，硬件配置灵活，维修时换模块也很方便。采用这种结构形式的有SIEMENS的S5系列、S7-300、400系列，OMRON的C500、C1000H及C2000H等以及小型CQM系列。

c.叠装式PLC

上述两种结构各有特色，整体式PLC结构紧凑、安装方便、体积小，易于与被控设备组成一体，但有时系统所配置的输入输出点不能被充分利用，且不同PLC的尺寸大小不一致，不易安装整齐；模块式PLC点数配置灵活，但是尺寸较大，很难与小型设备连成一体。为此开发了叠装式PLC，它吸收了整体式和模块式PLC的优点，其基本单元、扩展单元等高等宽，它们不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的体积小巧的长方体，而且输入、输出点数的配置也相当灵活。带扩展功能的PLC，扩展后的结构即为叠装式PLC，

FX2N系列PLC硬件组成与其他类型PLC基本相同，主体由三部分组成，主要包括处理器CPU、存储系统和输入、输出接口。PLC的基本结构如图1-1所示。系统电源有些在CPU模块内，也有单作为一个单元的，编程器一般看作PLC的外设。PLC内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。

外部的开关信号、模拟信号以及各种传感器检测信号作为PLC的输入变量，它们经PLC的输入端子进入PLC的输入存储器，收集和暂存被控对象实际运行的状态信息和数据；经PLC内部运算与处理后，按被控对象实际动作要求产生输出；输出送到输出端子作为输出变量，驱动执行机构。PLC的各部分协调一致地实现对现场设备的控制。

（1）处理器CPU

CPU的主要作用是解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完成所有控制、处理、通信以及所赋予的其它功能，控制整个系统协调一致地工作。常用的CPU主要有通用微处理器、单片机和双型位片机。

（2）存储器模块

随机存取存储器RAM用于存储PLC内部的输入、输出信息，并存储内部继电器（软继电器）、移位寄存器、数据寄存器、定时器／计数器以及累加器等的工作状态，还可存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。

只读存储器ROM用于存储系统程序。可擦除可编程序的只读存储器EPROM主要用来存放PLC的操作系统和监控程序，如果用户程序已调试好，也可将程序固化在EPROM中。

（3）输入输出模块

可编程序控制器是一种工业控制计算机系统，它的控制对象是工业生产过程，与DCS相似，它与工业生产过程的联系也是通过输入输出接口模块(I/O)实现的。I/O模块是可编程序控制器与生产过程相联系的桥梁。

PLC连接的过程变量按信号类型划分可分为开关量（即数字量）、模拟量和脉冲量等，相应输入输出模块可分为开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和脉冲量输入模块等。

（4）编程器

编程器是PLC的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改，还能对PLC的工作状态进行监控，同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。随着PLC的功能不断增强，编程语言多样化，编程已经可以在计算机上完成。

 

1．向高速度、大容量方向发展

 为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有好的响应速度和大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。

 在存储容量方面，有的PLC可达几十兆字节。为了扩大存储容量，有的公司已使用了磁泡存储器或硬盘。

    2．向大型、小型两个方向发展

 当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向大型和小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。

 小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的小型微型PLC，小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要，如三菱公司α系列PLC。

    3．PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力

 为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。

加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。

     4．增强外部故障的检测与处理能力

     根据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的智能模块，进一步提高系统的性。

    5．编程语言多样化

  在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势

PLC的梯形图与传统的电气原理图非常相似，信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的；
它们的不同之处主要表现在：
（1）控制逻辑——继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障，灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，灵活性和扩展性都很好。
（2）工作方式——继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，属于并行工作方式。而PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的都是按照在程序中的前后顺序计算得出的，所以属于串行工作方式。
（3）性和可维护性——继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，PLC还配有自检和监督功能，性和可维护性好。
（4）控制速度——继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，且机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度快，且不会出现抖动。
（5）定时控制——继电器控制逻辑利用时间继电器间控制。时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器时基脉冲由晶振产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围广，调整时间方便。
（6）设计和施工——使用继电器控制逻辑完成一项工程，其设计、施工、调试依次进行，周期长、而且修改困难。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，，且调试和修改都很方便

直流屏PLC监控的选型原则
直流屏PLC监控系统以运行稳定、的特点铸就了在该产品行业里的，在各大工程项目里有很多选择PLC监控系统。至于充电模块，在此类工程项目里用得多的就是艾默生HD系列的了。
直流屏要用PLC监控系统，要确定用哪个牌子的PLC。在这里，可以很负责的告诉大家，西门子S7-200PLC是各大设计院和工程项目单位的，因为西门子S7-200PLC已经成功应用于该行业10年有余，且国内有多家直流屏企业在不断完善S7-200PLC监控系统。至于其他的PLC，比如说三菱FX系列、无锡信捷XC5系列PLC等，也有厂家在制作并完善，但是这几款PLC在行业里用的少，维护成本高（当监控有问题时，只能找原厂家，形成了行业）。
直流屏监控系统确定选用S7-200系列PLC后，就要确定该监控系统所要实现的功能。因为PLC监控系统成本要比南方厂家做的单片机系统成本要高，多一个功能可能要多一个PLC模拟量模块或者是数字量模块。所以要精打细算，用的成本实现基本的监控需求。
直流屏的几种选配方案：
1、监控系统功能要求：5.7寸触摸屏显示，检测2路交流电源电压、控母电压、合母电压、电池组电压、正负对地电压、负载电流、电池组充放电电流、18路电池巡检、支路馈出接地阻值及系统内部开关量、馈出开关量。
按照上述要求，硬件配置为5.7寸触摸屏、S7-200-CPU224PLC、PLC扩展模块EM2311块、PLC扩展EM221一块、传感器N只、PLC及HMI工作电源1块、电池巡检模块1台、支路绝缘监察模块1台。
硬件分工解析：PLC224主机可以检测6路模拟量，分别是电池组电压、电池组充放电电流、负载电流和1路交流进线的3相交流电压。EM231模拟量模块通过传感器检测2路交流进线的3相交流电压。控母电压、合母电压及母线正负对地电压则由支路绝缘监察模块完成检测。系统内部开关量有PLC224主机剩下的8个输入点进行，馈出开关状态有PLC扩展模块EM221完成检测，电池巡检和馈出支路接地电阻有相应的检测模块完成检测。
2、监控系统功能要求：根据上述功能要求减少2路进线交流电源的检测，直接检测双电源切换装置的下口3相交流电压；
按照上述要求，根据上述硬件配置减PLC扩展模块EM231及相应的传感器。
3、监控系统功能要求，根据“1、监控系统功能要求”减少了2路进线交流电源的检测及电池巡检功能。
按照上述要求，根据上述硬件配置减PLC扩展模块EM231、相应的交流电压传感器及电池巡检模块。
4、监控系统功能要求，根据“1、监控系统功能要求”减少了2路进线交流电源的检测、电池巡检功能及支路绝缘监察功能。
按照上述要求，因为去掉了绝缘监察模块，所以检测控母、合母及正负对地电压的功能要转移到PLC模块上。由此，该监控系统需要加装PLC模拟量扩展模块EM231及相应的直流电压传感器。由PLC主机检测电池组电压、控母正负对地电压（由此可计算出控母电压）、电池组电流、负载电流，PLC扩展模块EM231检测三相交流电压，电池巡检功能由电池巡检模块完成。
监控系统通讯网络连接：由5.7寸触摸屏做主站（PLC做主站的方案成本要高，因为这样PLC需要占用2个通讯口，需选用224XP或226的PLC，此种方案适用于模块多的大中型系统），该HMI有两个通讯接口，COM1做主站接口，COM2做后台通讯的从站接口。COM1用RS485的方式引出总线，该485总线分别接入PLC主机模块、电池巡检模块、支路绝缘监察模块、数字式充电模块。
监控系统的通讯协议：内部总线与后台接口均采用标准MODBUS-RTU协议，该协议具有通用性好、协议功能规范、传输数据效等特点，受到广大自动化厂家的青睐。
由此可得出，PLC监控系统的配置方案灵活，选型需谨慎。

我们在设计小型的PLC控制系统时，常常会需要在外部改变PLC内部的数据，譬如Counter, Timer或者Data的值，以适应生产过程的需要。而且要求系统关机以后，这些数据还能够保存在PLC内部，当下次开机后，这些数据可以被调出继续使用。
现在许多小型的PLC都或多或少地提供了掉电保持寄存器，以便在PLC断电的时候，保存用户想要保存的数据。但大多数时候，PLC制造厂商为了节约成本，不可能提供足够数量的掉电保持寄存器供系统设计人员使用，所以当被调整的数据项目过PLC内部的掉电保持寄存器的数目的时候，我们不得不减少被调整的数据项目（固定或不用）或者购买具有多掉电保持寄存器数目的PLC，这样的话，就使得生产机械缺乏灵活性和适应性，从而降低产品档次或增加成本。
本人在设计服装厂用热风缝合机时就遇到了这种情况，下面就介绍解决这种问题的一种方法，以便大家设计时参考。
所用PLC：松下FP0－C16T，被调整数据：16个，PLC内部掉电保持寄存器数目：10个『8个数据寄存器（DT1652－DT1659：8个各16Bit）和2个字的内部继电器（WR61、WR62：2个各16Bit）』。如果按常规的一个被调整数据占用一个数据寄存器的方法，这显然不能调整16个被调整数据，而只能调整10个被调整数据。为此，本人专门分析了16个被调整数据的数据调整范围，发现多数数据的调整范围只需要从0～255，即0～28-1；而掉电保持数据寄存器DT1652等内部的数据大小为216-1，即256×256-1；所以我们可以将一个被调整的数据只用到数据寄存器的低8位，那么该数据寄存器的高8位就可以来存储另一个被调整数据。
下面就列出该部分的程序：
1、开机时，分开掉电保持寄存器中高8位和低8位至另外两个数据寄存器：
其中，R9013是松下FP0系列PLC内部所规定的、在PLC从program状态到run状态时只动作一个PLC扫描周期的脉冲继电器。
指令F65是一个字与指令，它的作用就是将掉电保持数据寄存器DT1655内的数据与十六进制数FF进行字与，然后将结果送到一般数据寄存器DT0，这样就可以分离出掉电保持数据寄存器DT1655内数据的低8位；
同样二行的字与指令可以分离出掉电保持数据寄存器DT1655内数据的高8位。
指令F120是一个不带进位右移指令，即：对数据字进行右移时，对高位进行补零。K8表示右移8位。
指令F0是一个字传送指令，就是将一般数据寄存器DT10内的数据传送到一般数据寄存器DT1。
上述程序段的目的就是在开机时将掉电保持数据寄存器DT1655内的数据分成两个被调整数据。
2、开机之后，将另外两个数据寄存器的数据合并至掉电保持寄存器的高8位和低8位：
R9014是松下FP0系列PLC内部所规定的、在PLC从program状态到run状态时、二个PLC扫描周期开始动作的脉冲继电器。
指令F121是一个不带进位左移指令，K8即左移8位。
指令F66是一个字或指令，将一般数据寄存器DT20内的数据与一般数据寄存器DT0内的数据进行字或，结果送掉电保持寄存器DT1655。
由上可以看出，在PLC运行的时候，可以任意改变一般数据寄存器DT0和DT1中的数据，而这些改变也同时送到了掉电保持寄存器DT1655，这样，当PLC掉电时，所被调整的数据也就被保存了。
通过同样的方法，我们可以视被调整数据的大小，灵活的使用掉电保持寄存器的每一个Bit位，从而使我们在不增加成本的情况下，提高小型PLC控制系统的性能。

 随着现代企业生产规模的不断扩大，企业对生产工艺的性和生产效率不断提出新的要求，在这种情况下实行自动化控制生产成为企业的必然选择。可编程序控制器（PLC）是一种新型的通用自动控制装置。他将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为现代工业自动化的支柱之一，是实现FA（工厂自动化）的设备。美国Allen-Bradley（艾伦-布拉德利，简称A-B）公司生产的可编程控制器大量应用于自动化领域。据统计，他在北美的市场占有率在67％以上[1].A-B的可编程控制器产品很多，主要有PLC-5，SLC500以及MicroLogix1000系列控制器，近又推出了功能加强劲的ControlLogix系统，作为A－B公司控制系统的下一代产品的ControlLogix系列PLC控制系统以其技术、结构简单、性高、强大的浮点运算功能，广泛运用于国内许多冶金、化工企业的自动化控制系统中。
1　ControlLogix控制系统的特点

ControlLogix控制系统看起来像一个可编程序控制器，但他不只限于此。ControlLogix结构体系是一个技术的控制平台，他集成了多个控制功能：顺序控制、运动控制、传动及过程控制等。与传统可编程控制 器不同的是，ControlLogix系统在任意尺寸上都是模块化的。可以根据具体应用来选择合适的内存量、控制器个数和网络类型，这种柔性结构允许在同一机架内使用多个控制器、网络及I／O模块。与此同时，ControlLogix系统具有优良的性能品质，主要特点如下［2］：

（1）无缝连接　易于和其他网络上的程序控制器透明地收发信息，兼容性好。

（2）快速　ControlLogix结构在背板上提供了高速总线，Logix5550控制器提供了高速传输的控制平台。

（3）可组态　可根据工业生产的需要增减控制器和通信模板的个数，可在一个机架内使用多个控制器。

（4）工业化　ControlLogix提供了高强度平台，可耐受振动、高温及各种工业环境下的电气干扰。

除此之外，其结构紧凑，可有效减少配电盘的空间；可控制器而在网络间实现桥接；多个控制器、I／O模板及通信模扳可任意组合。此外，可带电拔插一个模块而断开系统的其他模块，并提供可拆卸接线端子排，使用方便，易于维护。ControlLogix系统采用RSLogix5000编程软件，他能运行于bbbbbbs NT32 b的操作系统下，其性能优越，并提供了的通信功能及诊断特性，具有通用的用户界面和特性设置，配有灵活、易操作的编辑器，可点击进行I／O组态。该系统采用RSView32中文软件，中文显示，修改方便，易于操作。
2　ControlLogix系统组成

ControlLogix控制系统以微处理器为，把的控制技术、通讯技术、计算机技术、CRT技术与现场仪表地结合起来，实现对生产过程的集中监视、集中操作和分散控制，为生产提供了强有力的保。由于该系统的内存量、控制器个数和网络类型可以根据具体应用来选择，所以相对于其他可编程控制系统而言，其结构加灵活，使用为方便。
Logix5550（控制器）　ControlLogix系统的是Logix5550控制器，其处理速度为0．08 ms／K指令，标准内存配置为160 kB，可扩展至2 MB，一个Logix5550控制器支持12 800个离散的或4 000个模拟的I／O点，符合IEC1131-1的操作系统提供多环境，多可支持32个任务，其中31个时间片可由用户设定，支持长文件、变量名［1］。Logix5550以微处理器为，采用了的过程控制技术、通讯技术、计算机技术，负责对生产过程进行检测和控制，是数据采集、过程控制部分。通过组态和编程，具有丰富的运动控制功能、顺序控制功能、传动及过程控制功能、运算功能，可直接采集来自现场的各类工艺过程数据，经处理、运算后，将检测信号送至操作站进行监视，将控制信号送至现场。具有性高，扫描处理速等特点，并具有自诊断功能。

RSView32是操作人员和ControlLogix系统的人机接口，能够对大范围的生产过程进行监视和操作，同时，还能够对收集到的信息加工处理和保存，对工艺参数进行实时显示和报警，实现对生产的集中监视、集中操作、集中显示、集中处理，具有数据处理、历史数据保存、报警显示及打印、报表生成、多种显示及对控制 回路实施操作等功能，方便对生产的控制和管理。

主机架　是控制站的部分，主要由控制器（Logix5550）、电源模块、通讯模块（CNBR）、输入／输出模块等组成。

扩展机架　由各种信号输入／输出模件组成，这些模件主要包括：模拟量（4～20 mA）输入／输出模块、PT100热电阻温度信号输入模块、220 VAC开关量输入／输出模块以及通信模块（CNBR）。

以太网（Ethernet）　该以太网使用标准的“简单网络管理协议（SNMP）”，利用以太网处理器内置的通信能力，使用以太网和标准指令可获得的对等通信。基于bbbbbbs 95／NT操作系统的主计算机，通过RSlinx软件，其应用程序可直接在以太网处理器之间建立通信；使用RSLogix5000编程软件对处理器控制程序进行远程编程、调试；用RSView32人机界面软件进行综合数据和信息管理［1］。

控制网（Controlnet）　主要实现控制器、输入／输出模块以及RSView32（上位机）间的通讯，是联系上位机和下位机的桥梁。ControlNet建立在开放网络技术的革新方案Producer／Consumer方式上，该方式允许网上所有节点同时读取一个数据源同样的数据，因而具有较高的吞吐量，而多点传送通讯能力使许制器可以分享输入数据和对传互锁数据，以达到好的性能并减少编程的需求［3］。
采用A，B两根通讯线为系统提供了冗余度，提高了系统的性，在一根通讯线出现故障的情况下可自动切换到另一根，正常情况下，总是只有一根处于工作状态。

CNBR（通信模块）　是联系机架与系统的纽带。可用于系统间数字量、模拟量的数据传递与交换。通信模块支持开放式网络，如Etherner，ControlNet和DeviceNet，也支持A－B公司的DH＋网和RIO网。所 有通信模块均为Gateway产品，处理器编程。编程软件提供的移植工具还可以将PLC-5和SLC500上的程序移到ControlLogix处理器上运行。

3　结　语

经改造后的系统在使用中工作性高，支持在线参数修改和组态，给生产带来了大的方便。同时该系统具有价格低、集成度高、兼容性强、开放性好等特点，在保证高性的基础上，解决了原来困扰管道化溶出控制系统的难题.

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