6ES7221-1EF22-0XA0详细

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     当plc发生故障时，不仅需要考虑是否是plc编程方面发生问题，同时也有两种可能，就是plc本身的输入点损坏和铁屑引起的plc故障。这两种可能发生时的现象如何，应该做如何的分析，同时处理该怎么做？  

1、PLC本身的输入点损坏：

故障现象：PLC某个输入点不动作（外部输入指示灯不亮，在程序中该点也不动作），用万用表确认该输入点外部已经接通。

故障分析：估计PLC本身坏了或者PLC内部存在铁屑。

故障处理：把PLC大卸八块，用压缩空气仔细清理电控柜内的铁屑（特别是PLC上方的铁屑）和PLC中的铁屑，故障仍然没有被排除。因此，将该输入点换成另外一个输入点。

2、铁屑引起的PLC故障：

故障现象：PLC某个输入点外部没有被接通（即使拆开该输入端子上的连接线效果也相同），但该输入点实际已经被接通而且相应输入指示灯常亮。

故障分析：估计该端子的相邻端子已经被接通，而PLC的输入端子之间存在铁屑，导致了该输入点被接通；或者就是PLC本身的问题，该输入点已经被损坏。

故障处理：拆开PLC的所有输入端子的连线，发现输入端子排上存在很多铁屑，将端子上的铁屑吹干净，然后恢复接线——发现故障已经被排除！为PLC内部可能存在的铁屑，通过在PLC外部吹气、敲击PLC的方法对内部可能存在的铁屑做了处理。因为没发现新的故障，所以就没有对PLC进行大卸八块的清理处理。

在进行电控柜安装完毕后，应当采用各种方法使电控柜内PLC上方的线槽里、接触器及其它电气元件等地方不得存在铁屑，否则在电控柜运输、安装、运行过程（接触器等动作元件会震动）中铁屑掉入PLC中引起故障。如有条件，在电控柜安装完毕后可以采用压缩空气对电控柜内的铁屑进行清理。在接主电源线时不得在PLC上方对电源线用打磨机打磨或者切割，否则铜屑可能掉入PLC中。另外，在设备投入运行之前，请不要撕掉PLC上的保护纸，以大可能的避免铁屑掉入PLC。在设备投入运行后，由于PLC散热需要，需要撕除保护纸。

plc发生故障时，会导致许多工业产业无法正常进行工作，因此plc故障的处理需要认真细致做好，尽快恢复其工作，为工业领域创造多的。

 Plc广泛用于工业领域，在工业上有着重要的地位。Plc的广泛运用同时也要求plc编程需要得到进一步的研发和，从而推动plc功能性的完善。

在生产过程中，plc系统一直被人们所推崇，不仅是因为其plc编程的，同时很大一个原因是因为其系统有着性，用PLC实现对系统的控制是非常的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施，确保它能工作。事实上，如果PLC工作不，就无法在工业环境下运用，也就不成其为PLC了。

，硬件方面：

PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且，CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰，能正常地工作。

PLC使用的元器件多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其工作提供了物质基础。

在机械结构设计与制造工艺上，为使PLC能地工作，也采取了很多措施，可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度，有的PLC可高达80--90度。

有的PLC的模块可热备，一个主机工作，另一个主机也运转，但不参与控制，仅作备份。一旦工作主机出现故障，热备的可自动接替其工作。

还有进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作，终输出取决于三者中的多数决定的。这可使系统出故障的机率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统成本是很高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。

二，软件方面

PLC的工作方式为扫描加中断，这既可**它能有序地工作，避免继电控制系统常出现的"冒险竞争"，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理急于处理的控制，保了PLC对应急情况的及时响应，使PLC能地工作。

为监控PLC运行程序是否正常，在利用plc编程的同时，PLC系统都设置了""监控程序。运行用户程序开始时，先清""定时器，并开始计时。当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。若时（一般不过100ms），则报警。严重时，还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不时，则重复起始的过程，PLC将正常工作。显然，有了这个""监控程序，可**PLC用户程序的正常运行，可避免出现"死循环"而影响其工作的性。

PLC每次上电后，还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的，用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。

PLC还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过plc编程编制相应的用户程序，对PLC的工作状况，以及PLC所控制的系统进行监控，以确保其工作。

如上所说，plc正是由于有软硬件方面的性措施，才能好的确保其工作的进行，也从而得到生产领域的广泛运用，为生产领域创造越来越多的经济效益。

 0 引言

    随着社会的发展， 智能建筑的已成为城市建设的必然结果。而智能建筑内部机电设备种类繁多，技术性能复杂[1]，比如采用空调进行统一的制冷供热。传统的管理方法已很难满足要求，因此采用组态软件与控制器相结合的监控技术已成为智能建筑发展的趋势，它可以节省设备维修管理人员，有效提益。与一般的控制装置比较，PLC 具有如下优点：性高，抗干扰能力强；通用性强，控制程序可变，使用方便；功能强，适应面广；编程简单，容易掌握； 减少控制系统的设计及施工的工作量； 体积小，重量轻，功耗低，维护方便等。组态软件具有动画显示、流程控制、数据采集显示、过程报表等强大功能，在自动控制领域占据主力军的位置[2]。文中主要对由PLC 和力控组态软件组成空调模型的监控系统进行研究。

    1 力控组态软件介绍

    力控组态软件是力控6.0 监控组态软件， 是北京三维力控科技有限公司设计开发的产品，是一个控制功能软件模块。它采用功能框图的方式为用户提供组态界面， 用来实现生产现场数据采集与过程控制。其特点为：开发环境方便、灵活；实时、历史数据库；强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；支持操作图元对象的多个图层；报表设计工具灵活等。在使用力控组态软件的监控系统中， 各种控制策略主要由控制策略生成器来实现。控制策略由一些基本功能块组成，包括变量功能块、数学运算功能块、程序控制功能块、逻辑功能块和控制算法功能块。其工作画面如图1 所示， 图中左侧为各种功能块， 右侧是由2 个变量功能块和一个PID 功能块搭建的一个PID 控制回路。

    2 控制器设计

    该设计采用西门子S7－200PLC 作为控制器，再配以A/D，D/A 模块构成控制系统的主体。在控制器中主要进行两方面的程序设计： 房间模型的温度控制和空调机组运行的手动、自动及手动/自动的转换控制。

    由于PID 算法原理简单，易于实现，适用面广，在一些要求不太高的控制系统中得到广泛的应用，因此房间模型的温度控制采用PID 控制。

    空调机组的手动、自动启停及手动/自动的转换控制则根据空调机组的启动顺序和停止顺序，以及实际运行过程中的要求进行。该设计的设计思路如下： 程序启动前， 控制开关的状态都是断路的，当选择自动启动的时候，空调的各个部件就按顺序启动；等到自动启动完毕后，切换到手动控制状态，这时，手动状态自锁，M1.4 接通，同时自动状态自锁M1.5 断开； 当自动状态自锁M1.1 接通的同时，通过复位指令，使M0.3 到M0.7 和M2.0,M2.1 复位； 在程序的后，M0.3 等被复位后，M3.0 到M3.6就会全部被置位， 在每一个部件被开启的编程网络中，M3.0 到M3.6 被置位后， 电路依然会保持通路，也就是空调的各个部件不会掉电， 可以达到保持状态的效果； 因为M0.3 到M0.7 和M2.0,M2.1 对应着手动控制的开关，所以转换到手动控制后，通过接通开关， 它们就有输入，M3.0 到M3.6 就能被复位，从而实现对空调各个部件的手动控制关断。总之，自动转换到手动就是考虑Q 的保持，这里是通过置位M3.0 到M3.6。手动控制就是控制M3.0 到M3.6 的置位和复位。M0.3 到0.7 和M2.0 到M2.1 被复位，是在自动状态被接通的时候就复位了的，为转换成手动控制做准备。

    3 监控系统设计

    空调系统通常由空气处理设备、冷源和热源、空调风系统、空调水系统、控制检测和保护系统组成。这些设备的容量指的是满负荷容量，但在日常运行中，实际负荷并不会达到满负荷。因此，为了把室内的温度、湿度维持在一个合适的舒适度，对这些设备进行控制调节，进而可以节能。同时由于整个空调系统以及它的服务范围很大， 对其进行集中监控，以提高物业管理的效率。

    在硬件部分， 该系统采用PC 机加可编程序控制器（PLC）的上、下位机控制相结合。其中，PLC 负责硬件开关量I/O 的控制和模拟信号的采集与调节。PC 机用来进行参数修改与设定、手动／ 自动控制、在线监视、数据存储与查询等工作。系统具体设计如下：采用PLC 作为下位机，因为它不会影响下位机的运行[3]。上、下位机之间的通讯采用PPI 方式。控制系统可分为检测部分和控制部分。检测信号主要有温度和空调机组设备的工作状态， 直接从现场引入PLC 的输入端；控制部分包括房间模型的温度控制和空调机组各设备的启停控制等。监控系统整体框图如图2 所示。

    软件平台采用bbbbbbs XP，选用三维科技有限公司的力控组态软件（力控Forcecontrol 6.1）在此平台上进行监控系统的画面设计、数据库组态、动画设计、I/O 链接等。利用力控组态软件做成的监控画面如图3、图4 所示。

    空调机组设备的启停控制利用图3 中的手动/自动转换开关来实现， 分为自动和手动2 种控制方式。自动方式根据空调机组设备的启停顺序编程实现，主要应用于空调的正常运行；手动方式通过点击相应的按钮实现，主要应用于调试、检修或者故障时，图中的指示灯表示空调机组。图3 的中间部分为水系统部分，在运行时表示设备的各种状态信息。

    4 结语

    采用西门子S7-200PLC 和力控组态软件，设计了空调模型的监控系统， 实现了对空调机组的手动/自动及其转换的集中控制，并能对空调机组的工作状态进行监控， 减少设备维护管理人员。虽然此系统仅应用于实验室，但是对在智能建筑中的使用具有重要指导意义。下一步的工作是如何好地将该系统应用于工程实践， 从而达到降低能耗、提益的目的。

需求一：骨干网通信压力

宽带接入用户每年按20-30%的增长率增长，其中平均增长每用户每年高达20-30%。据预测，2014年平均宽带接入带宽将从目前的2M 增长到20M 以上，业务量的增长速度五年达10倍，预计2014年各省出口总带宽是2008年的10-18倍。

数据显示，未来5年骨干IP带宽年增长率处于40%~50%，骨干传输网总带宽将从64Tbps增加到至少120~155Tbps，甚至200Tbps。通信网络的压力已经由接入层传至骨干层，并将掀起骨干网的升级换代。

随着骨干网通信压力的增大，光网络业务承载和传送平台需要广泛的使用WDM/DWDM。目前，韩国大的移动运营商SK电讯（SK bbbecom）正使用诺基亚西门子的DWDM设备，采用hiT 7300 DWDM平台，同时传输80个信道光波长，单个波长可以承载100G的数据流量，使光纤总容量高达8 Tbps。

在新型宽带业务持续增长的驱动和N×40Gb/s WDM网络规模部署的背景下，新型支持大传输容量的N×100Gb/s WDM逐渐成为未来高速带宽焦点技术。

对于国内来说，2013年是100G商用元年，中国移动从10G直接跳到100G，中国电信和中国联通从40G升级到100G。从范围看，2013年是大量运营商100G集采的爆发年，Verizon等国外主流运营商都在积部署100G。

未来五年100G WDM市场增长稳定。2013年1月Dell’Oro的光传输市场预测报告显示，未来五年WDM市场将以10%的年复合增长率增长，到2017年将达130亿美元。Dell’Oro表示，40G/100G将是未来的增长点；且受益于40G/100G WDM需求的增长，未来五年光网络市场都将呈现出增长的势头。由于运营商对网络设备容量需求的不断提升，100G市场需求将显得尤为强劲。

信息交换量的增加要求功耗降低，骨干网通信的压力，100G市场强劲的市场需求，对PLC光无源器件需求增加。

需求二：云数据的发展

据思科报告预测，2011-2016年间，数据将会增长四倍，云将会增长六倍。到2016年将有三分之二的数据流量来自于云服务的流量。云计算将导致数据倍增。

相比较传统数据，云计算数据的单台物理主机数据流量可能是传统的数据服务器的4倍、8倍甚至10倍以上。

为了减少网络的延时，提高数据网络响应速度，云计算数据网络采用40G/100G网络端口。

据分析，数据流量中76%流量来自于数据内部（包括存储、数据开发、认证等），17%流量属于数据到用户，7%流量属于数据到数据。

数据急需大量高速互联模块，采用串行40G方式，成本大约是WDM的6倍，同时功耗也大大WDM，而且部分新元器件需要重新开发，这会大影响到标准的按时发布和市场的推广，所以目前基于单模光纤的40G/100G采用WDM的波分复用方式实现，4×10G或者4×25G。

需求三：接入网—三网融合PON技术

三网融合是电信网、广播电视网和互联网融合发展，实现三网互联互通，资源共享，为用户提供话音、数据和广播电视等多种服务。PON技术产品应用到光纤到户、三网融合。其中WDM-PON结合了WDM技术和PON拓扑结构的优点，日益成为一种的接入方式。这中间也会广泛使用PLC分路器产品。

需求四：硅基芯片光互连

微电子领域面临的挑战就是RC瓶颈、发热问题。芯片－芯片铜互连速度为6-8Gbps，铜互连32nm、22nm、15nm、11nm、7nm，当10nm时出现效应，20Gbps以上需光互连。比如Inbbb Si推出了光子芯片计划，芯片内采用WDM互连，因电互连价格昂贵，电互连逐步向光互连演进成为必然趋势。

总而言之，采用光传输代替电传输、且是多波长光传输，相干100G WDM主干网、40G/100G数据、光纤到户接入网、芯片光互连的需求都促进了PLC光无源器件的发展。其中单元芯片将用到波分复用器、PLC光分路器，集成芯片则多考虑到体积和功耗要求，采用PLC 混合集成、SOI硅光子学、InP 单片集成（PIC）等技术。这些需求都将推动PLC技术的不断发展和演进。

  ，工欲善其事，必先利其器。对于PLC和DCS之间的区别我们有个清晰的界定，别看它们同为控制工具，实际功能却大相径庭。所谓分散控制系统（DCS）是融计算机技术、控制技术、通信技术、CRT技术为一体，它主要是针对生产过程进行监视、控制、操作和管理的一种控制系统。而PLC叫可编程逻辑控制器。DCS和PLC用相似的地方，就是软件组态的基本配置，但是DCS强大。例如数据库生成，历史数据生成，图形生成，报表生成和控制组态等。PLC控制的对象一般都比较简单，DCS则可以控制企业的全部设备，成为枢纽。在生产控制的战场上它们一为将才，一为帅才，相互之间不存在谁控制谁。PLC可以给信号DCS，反过来DCS也可以给信号于PLC，两者互相配合，其主从关系主要取决于对设备的要求。

PLC的发展十分，随之也从技术上带来了各种挑战，谈到如何突破现阶段PLC的发展瓶颈时，我们应该放宽眼界，思考如何实现一个国家层面的、通用的、共性的、的PLC平台？一个PLC通用平台，无论是作为信息化产品、控制技术产品还是两化融合的骨干产品，都应该被关注。平台包括研发/设计、制造、应用三部分，并给出通用PLC平台具体产品目标要求（系统硬件、软件）、功能要求（硬件、软件的通用性技术指标，性能的性与性指标）。

回顾DCS的发展之路，各个技术阶段的划分很重要的一点就是依仗微处理器的位数增加，有人甚至提出微处理器新换代一次，DCS技术就会升一级。对此杨教授认为DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS技术必然随着微处理器的技术不断新换代以顺应新系统的需要。

针对硝烟四起的PLC和DCS市场，国外强企一直占主导地位，本土产品举步维艰，针对此种现状，杨教授结合上述所说，对国内PLC市场提出下列建议：

，建设一个国家层面的、通用的、共性的、的PLC平台。

二，从市场细分着手，以软件带动硬件发展。

三，共性技术的开发及所有权应归国家，推广方式可以借鉴国外经验。

后，未来的PLC和DCS市场会朝着什么方向发展，预测：长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。在未来的较长时间里，这种格局将继续保持下去。对于DCS系统来说，小型化、多样化、PC化和开放性是未来发展的主要方向。目前小型DCS所占有的市场，已逐步与PLC、工业PC、FCS共享。今后小型DCS可能与这三种系统融合，而且“软DCS”技术将在小型DCS中得到发展。PC-based控制将加广泛地应用于中小规模的过程控制中，各DCS厂商也将纷纷推出基于工业PC的小型DCS系统。开放性的DCS系统将同时向上和向下双向延伸，使来自生产过程的现场数据在整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术的无缝连接，向着测控管一体化方向发展。