西门子6ES7223-1PH22-0XA8使用选型

西门子6ES7223-1PH22-0XA8使用选型

    PLC目前已经被广泛的应用在了工业生产自动化控制的设备中。然而，由于一些生产环境所产生的电流或电压的剧烈变化，所导致了PLC程序运算错误，造成错误输入并引起错误输出，使得设备失控。因此，如果提高PLC的抗干扰问题日益被广泛关注。
PLC系统中的干扰源主要来自一些电力网络、电气设备、雷电、无线电广播、雷达和高频感应加热设备。目前，在我国，影响PLC及工业现场比较严重的是来自电源和信号线的引入。PLC电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。
根据经验我们总结出以下主要抗干扰的措施：
1、在PLC控制系统中，电源占有重要的地位。选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。
2、为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰。
3、由于电磁干扰的复杂性，要根本迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的性。
4、完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症的方法，才能够使PLC控制系统正常工作。

（1）内置多种通讯协议：
Haiwell PLC各种型号的主机都内置Modbus RTU/ASCII协议、自由通讯协议以及海为公司的HaiwellBus高速通讯协议；

（2）通讯端口可扩展：
Haiwell PLC各种型号的主机均自带2个通讯口（一个为RS-232，另一个为RS-485），用通讯扩展模块可扩展至5个通讯口，与其它设备建立通讯连接时，再加任何附属设备；

（3）每个通讯端口均可用于编程和联网：
Haiwell(海为)PLC的每个通讯口（包括主机自带的两个通讯口或扩展的通讯口），在日后的维护工作中（如修改程序时），可在不停机的状态下进行一边监控当前系统的运行状态，一边对其进行维护，以减少系统的停机维护时间，提高生产效应；

（4）可非常方便地与三方设备建立通讯连接：
因内置有工业上普遍使用的Modbus通讯协议及便利的通讯指令，所以可很方便地与三方设备建立通讯连接，如：与计算机、文本、触摸屏、变频器、变送器、及其它有通讯功能的仪表等。即使对于不支持Modbus通讯协议的三方设备，也可用Haiwell PLC的自由通讯协议对其进行通讯；

（5）每个通讯端口相互立，主/从站可任意搭配：
Haiwell PLC所有的通讯端口均可作为主站也可作产从站，如：通常情况下，PLC与计算机、人机界连接的端口作为从站，而同时与现场设备如变频器等相连接的端口作为主站；这样的功能在实际应用中，组网灵活；

（6）通讯扩展模块的通讯端口网络类型可任意搭配：
Haiwell PLC所有的通讯端口均可作为主站也可作产从站，如：通常情况下，PLC与计算机、人机界连接的端口作为从站，而同时与现场设备如变频器等相连接的端口作为主站；除主机自带的两个端口外，这样的功能在实际应用中，组网灵活

（7）RS-485通讯地址由外部设定：
Haiwell PLC各种型号主机的485通讯站号均可由位于主机左上角的拨码开关中设定，一目了然，便于维护与编程调试；

（8）通讯的收发均采用中断的方式：
Haiwell PLC所有通讯的收发均采用中断的方式，编写再多的通讯指令也不会影响用户程序的执行周期及响应速度，而用户程序的执行周期（扫描时间）也不会影响通讯的即时收发，这样，在实际应用中保证了通讯的即时性与性，即使5个通讯口同时进行繁忙的通讯处理，PLC系统将对其进行快速统一地调度；

（9）一次性通讯容量大：
一次向Haiwell PLC读取或写入的数据容量大：开关量点（如X、Y、M、T、C、SM）可达255个或16位数据（如V、SV、CCV、TCV、AI、AQ）可到48个，有了如此大的数据读取容量后，三方设备(如计算机)在向PLC发读取实时数据或设定工艺参数的命令时，将所要监控或要设定的数据进行一次性地通讯操作，减少了通讯次数，可大地提高通讯效应，增强数据的实时性与控制的即时性；

（10）为便利的通讯指令系统：
使您无论使用何种通讯协议都只需一条通讯指令便可完成复杂的通讯功能，编程简单而程序简洁，无须再为通讯端口冲突、发送接收控制、通讯中断处理等问题烦恼，可以在程序中混合使用各种协议轻松完成您所需的各种数据交换；

（11）组网灵活：
支持1：N、N：1、N：N联网方式，支持各种人机界面和组态软件，可与任何带通讯功能的三方设备（如变频器、仪表、条码阅读器等）联网；

（12）各种模拟量扩展模块均可通讯,可作为远程IO模块：
Haiwell(海为)PLC的各种模拟量扩展模块均有一个用于通讯连接的通讯口（RS232或RS-485），所以， Haiwell(海为)PLC的模拟量扩展模块支持并行总线（直接用扩展总线挂到PLC主机的扩展接口上）与串行总线（用模拟量扩展模块上的通讯口与PLC主机的通讯口进行通讯连接）两种方式进行对模拟量输入输出通道的扩展，当用串行总线进行扩展时，可作为远程IO模块，不受AI/AO点数的扩展限制；这一点对于有大量模拟量信号（温度、湿度、压差、风量、流量、风机转速、阀门开度等）需要进行采集及监控的控制系统为重要；轻松实现无限制点的扩展，大地提高了控制系统的配置灵活度及日后的控制扩展能力，减少了模拟量信号的布线量，同时也减小了因模拟量信号线过长带来的干扰问题，节省工程投资成本。

随着ＰＬＣ的推广普及，ＰＬＣ产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的ＰＬＣ产品及国内厂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。

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。

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。

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。

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。

线性化编程；分部编程以及结构化编程（工业搅拌系统）。

被搅拌的对象要求如下：

1．当成分A（B）泵工作时要求：1）成分A（B）的进料阀已开，出料阀已开；2）搅拌桶未满，搅拌的出料阀关闭；3）泵的驱动电机无故障，没有紧急停止动作。

2．拌电机工作时的条件：1）搅拌桶未空，搅拌桶的出料阀关闭；2）搅拌马达无故障，紧急停止没有动作。

3．开排放阀的条件：搅拌马达停止，紧急停止没有动作。

系统中的液位开关让操作者了解搅拌桶内的液位情况，并且提供输送泵和搅拌电机之间的连锁关系。

一、线性化编程

线性化编程就是将用户程序连续放置在一个指令块内，即一个简单的程序块内包含系统的所有指令。线性化编程不带分支，通常是OB1程序按顺序执行每一条指令，软件管理的功能相对简单。

二、分部编程

分部式编程是把一项控制任务分成若干个立的块，每个块用于控制一套设备或一系列工作的逻辑指令，而这些块的运行靠组织块OB内指令来调用。

三、结构化编程

结构化程序把过程要求的类似或相关的功能进行分类，并试图提供可以用于几个任务的通用解决方案。向指令块提供有关信息（以参数形式），结构化程序能够重用这些通用模块。

控制软件分为五个功能块：

FC10   功能块用于控制成分A的供料泵；

FC20   功能块用于控制成分B的供料泵；

FC30   功能块用于控制搅拌马达；

FC40   功能块用于控制排料电磁阀；

FC50   功能块用于控制操作站上的指示灯。