西门子6ES7222-1HD22-0XA0厂家质保

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①开关量输入模块的选择。

开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为内部接受的低电压信号，并实现plc内、外信号的隔离。选择时主要应考虑以下几个方面。

●输入信号的类型及电压等级 开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等输入设备连接；交流输入模块性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。

开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5v、12v、24v、48v、60v等；交流110v、220v等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5v、12v、24v用于传输距离较近场合，如5v输入模块远不得过10m。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。

●输入接线方式 开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式。汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端(com)；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，则一般选用汇点式的。

●注意同时接通的输入点数量 对于选用高密度的输入模块（如32点、48点等），应考虑该模块同时接通的点数一般不要过输入点数的60%。

●输入门槛电平 为了提高系统的性，考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅plc说明书。

②开关量输出模块的选择。

开关量输出模块是将plc内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现plc内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面。

●开关量输出模块有输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式

继电器输出的价格，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得过1hz），寿命较短，性较差，只能适用于不频繁通断的场合。

对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。

1.回路供电电源一般为ac85-240v(也有dc24v)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器 1： 1隔离变压器等)。

2.plc上dc24v电源的使用 各公司plc产品上一般都有 dc24v 电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时要有短路保护措施。

3.外部dc24v电源的使用 若输入回路有 dc24v供电的接近开关 光电开关等，而plc上dc24v电源容量不够时，要从外部提供dc24v电源，但该电源的 - 端不要与plc的dc24v的 - 端以及com端相连，否则会影响plc的运行。

4.输入的灵敏度 当输入电压 电流小于各厂家对 plc 的输人端电压和电流的规定，如当输入回路串有或电阻(不能启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能切断)，就会有误动作，造成灵敏度下降，对此应采取措施。当输入器件的输入电流大于plc的大输入电流时，也会引起误动作，应采用流的输入器件，并且选用输入为共漏型输入的plc

step 7提供了可视化的在线调试功能。在step 7中完成的硬件组态和用户程序下载到中，经过软硬件的联合调试成功后，才能终完成控制任务。

plc是运行在工业环境中的控制器，一般而言性比较高，出现故障的概率较低，但出现故障也是难以避免的。一般引发故障的原因有很多，故障的后果也有很多种。

引发故障的原因虽然我们不能控制，但是我们可以通过日常的检查和定期的维护来多种隐患，把故障率降到。故障后果轻的可能造成设备的停机，影响生产的数量；重的可能造成财产损失和人员伤亡，如果是一些特殊的控制对象，一旦出现故障可能会引发严重的后果。

对于维护人员来说重要的是找到故障的原因，排除故障，尽快恢复系统的运行。对于系统设计人员来说，在设计时要考虑到故障发生后系统的自我保护措施，力争使故障的停机时间短，造成损失小。

一般plc的故障主要由外部故障或内部错误造成。外部故障由外部或执行机构的故障等引发plc产生故障，可能会使整个系统停机，甚至烧坏plc。

而内部错误是plc内部的功能性错误或编程错误造成的，可以使系统停机。s7-300 plc具有很强的错误（或称故障）检测和处理能力，cpu检测到某种错误后，操作系统调用对应的组织块，用户可以在组织块中编程，对发生的错误采取相应的措施。对于大多数错误，如果没有给组织块编程，出现错误时cpu将进入stop模式。

随着工业自动化的日趋成熟，现代化工厂已经摒弃了当初的设备简陋，功能单一，缺失。因此在我们所从事的工业自动化现场，急停按钮，门锁，系统越来越多的被应用到我们自动化生产设备和生产流水线上，它们的使用，使得原本危险的设备增添了的保证。使得我们的工作过程有了的监控，不仅让现场操作人员有了好的生产环境，也为企业生产，管理添砖加瓦。

作为家族的重要环节，已经越来越多的被人们所认知，但是在使用的过程中，仍然有很多使用者困惑，为什么一套和以往使用类似的plc被冠以plc，plc和普通plc到底有哪几方面的区别，在此和大家进行分享。

众所周知，设计的理念我们一定要记住三个词：1.冗余；2.相异；3.自检测。

而只有实现了以上三个理念设计的产品，我们才能认为它是产品，而普通的plc产品是不具备的设计。那接下来我们就看看plc是如何通过设计实现这三个理念的。

1.冗余

普通plc内部cpu数量有一个或者多个，但程序通常是进行一个处理，多个cpu的功能是把程序中的逻辑运算、算数运算、通讯功能等分担实现，也就是协作处理。

plc内部cpu数量至少两个或者多个，两个cpu的功能是：分别对同一个程序各执行一次，然后把记过放在一起比较，如果结果一直，就会进行输出，如果不一致，则选择的输出（通常意义上的不输出或者停机）

因此只有具备冗余设计的cpu才能称之为plc。

除此之外，plc中的cpu的检测具有时钟检测，监视时钟，序列检查，存储器检查。

时钟测量:在处理器电路中，有两个不同的振荡器交叉检查它们的行为，每个处理器使用一个时钟检查另外一个是否运行。如果在一个确定的周期里，检测到对方没有运行，cpu就会进入状态。固件每秒钟会检查两个振荡器的精度。

监视时钟：一个硬件和一个固件的监视时钟检查plc的活动和执行用户逻辑的执行时间。这和常规的plc系统是相同的。

序列检查：序列检查监视cpu操作系统不同部分的执行。

存储器检查：所有静态存储器区，包括flash存储器和ram，使用循环冗余码（crc）进行检测，并且双码执行。动态存储器区由双码执行保护，周期性进行检测。在冷启动时，这些检测重新进行初始化。

从上面的分析可以看出，plc的诊断和检测比常规的plc的检测要多很多，所以相对来说，硬件和软件的设计复杂。当然，检测和诊断的范围也广范，细致。

2.相异

plc通常都有两个处理器，通常处理器是由两个不同厂家进行的提供，比如一个摩托罗拉，一个因特尔，同时进行解码和执行。这种差异提供了失效的下列优点：

1.两个可执行码自生成，编译的差异性使得在代码生成时，容易检测系统失效。

2.两个生成码由不同的处理器执行，因此，cpu能够在代码执行时，出系统失效和plc的随机失效。

3.两个立的存储器区用于两个处理器，因此，cpu能够出ram的随机失效，而这在每个扫描周期的全部ram检查时测不出来。

3.自检测

plc的自检测体现在方方面面，包含cpu处理的自检测，监视的自，输入输出点的电路板状况自检测。

在此我们介绍一下输入输出的设计是如何体现了自检测这一理念设计。

数字量输入

黄色部分是输入点所具备的特有电路设计，普通输入点是没有的。

内部诊断：每个输入通道使用一个公共输入电路和2个立链路，每个微处理器驱动一个数字输入串行器（dis）来实现对输入信息的采样。另外，微处理器还驱动一个数字输入还原器（did），再驱动诊断功能块进行诊断，实现还原数据与输入数据的同步比较。

输入通道错误检测：数字量输视现场侧电源，利用外部接线来进行漏电流的检测，小的漏电流是1ma，如果没有漏电流，就代表外部电路出现开路故障，在干接点的情况下，在接点两端并联一个10k欧的上拉电阻，用于外部线路的断线检测。每个输入电路都配置了开关，周期地强制为1或0，用于检测电路是否健康。每个输入电路立进行检测，如果发现问题就对诊断位置1，声明通道处于非健康状态。

数字量输出

黄色部分是输入点所具备的特有电路设计，普通输入点是没有的。

内部诊断：为了开关是否能够断开与闭合，要在输出模块（在模块内部电路，插入周期性的诊断循环）进行一个脉冲测试。

诊断序列包括：

关命令，这个时间非常短，不会影响执行器，大不过1ms；核实测试结果，并且恢复正确的开关命令。

电源监视：每个输出电路包括两个串联的开关，有两个处理器分别进行控制。个微处理器使用数字量输出还原器（dod）驱动它的开关，而二个微处理器则在还原器之后驱动它的开关。在每个周期里，两个微处理器系统的中点电压要与一个阀值进行比较，然后还要交换它们的如果，评估中点的状态，诊断开关的状态。如果在一个通道查到出错的行为，那么立即停机，并且设置诊断位，通知cpu，cpu中会有故障信息体现。

综上所述，希望大家对plc和普通plc的区别有了一个进一步的认识，也通过上面的介绍，了解到产品设计的三个重要理念。在未来使用相关产品的时候，能够结合今天分享的内容来认识这些产品，通过它们的设计，区别于标准控制产品。

网络中的名词、术语很多，现将常用的予以介绍。

1.站( station):在plc网络系统中，将可以进行、连接外部输入/输出的物理设备称为“站”。，例如，由plc组成的网络系统中，每台plc可以是一个“站”。

2.主站(master station)：plc网络系统中进行数据连接的系统控制站，主站上设置了控制整个网络的参数，每个网络系统只有一个主站，主站号固定为“0”，站号实际就是plc在网络中的地址。

3.从站( slave station)：plc网络系统中，除主站外，其他的站称为“从站”。

4.远程设备站(remote device station):plc网络系统中，能同时处理二进制位、字的从站。

5.本地站(local station)：plc网络系统中，带有cpu模块并可以与主站以及其他本地站进行循环传输的站。

6.站数(number of station)：plc网络系统中，所有物理设备（站）所占用的“内存站数”的综合。

7.网关(gateway)：又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互联，是复杂的网络互联设备，仅用于两个高层协议不同的网络互联。网关的结构也和路由器类似，不同的是互联层。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。例如as-i网络的信息要传送到由西门子s7-200 plc组成的ppi网络，就要通过cp243-2通信模块进行转换，这个模块实际上就是网关。

8.中继器(repeater)：用于网络信号放大、调整的网络互联设备，能有效延长网络的连接长度。例如，以太网的正常传送距离是500m，经过中继器放大后，可传输2500m。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放大，保持与原数据相同。一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体，但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。

9.网桥( bridge)：网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。

10.路由器（router，转发者）：所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，在路由过程中，信息至少会经过一个或多个中间节点。路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择( routing)，这也是路由器名称的由来。作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于tcp/ip的互联网络internet的主体脉络，也可以说，路由器构成了intemet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的性则直接影响着网络互连的质量。因此，在园区网、地区网、乃至整个internet研究领域中，路由器技术始终处于地位，其发展历程和方向，成为整个internet研究的一个缩影。

11.交换机(switch)：交换机是一种基于mac地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”mac地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

交换机通过直通式、存储转发和碎片隔离3种方式进行交换。

交换机的传输模式有全双工、半双工、全双工，半双工自适应。

mpi网络可用于单元层，它是多点接口(multi point interface)的简称，是西门子公司开发的用于之间通信的保密的协议。mpi通信是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通信方式。

主要的优点是cpu可以同时与多个设备建立通信联系。也就是说，编程器、设备和其他的plc可以连接在一起并同时运行。编程器通过mpi接口生成的网络还可以访问所连接硬件站上的所有智能模块。可同时连接的其他通信对象的数目取决于cpu的型号。例如，cpu 314的大连接数为4，cpu 416为64。

mpi接口的主要特性为：

●rs-485物理接口。

●传输率为19.2kbit/s或187.5 kbit/s或1.5mbit/s。

●大连接距离为50m（2个相邻节点之间），有两个中继器时为1100m，采用光纤和

星形偶合器时为23.8km。

●采用profibus元件（电缆、连接器）。

mpi通信有全局、基本通信和扩展通信，以下将分别介绍。

①全局数据通信，这种通信方法通过mpi接口在cpu间循环地交换数据，而不需要编程。当过程映像被刷新时，在循环扫描检测点上进行数据交换。对于s7-400 plc，数据交换可以用sfc来启动。全局数据可以是输入、输出、标志位、定时器、计数器和数据块区。

数据通信不需要编程，而是利用全局数据表来配置。不需要cpu的连接用于全局数据通信。

②基本通信，这种通信方法可用于所有s7-300/400 plc cpu，它通过mpi子网或站中的k总线来传送数据。系统功能( sfc)，例如x_send（在发送端）和x_rcv（在接收端）被用户程序调用。大用户数据量为76 b。当系统功能被调用时，通信连接被动态地建立和断开。在cpu上需要有一个自由的连接。

③扩展通信，这种通信方法可用于所有的s7-400 plc cpu。通过任何予网(mpi，profibus, industrial ethernet)可以传送多64kb的数据。它是通过系统功能块(sfb)来实现的，支持有应答的通信。数据也可以读出或写入到s7-300 plc（put/get块）。不仅可以传送数据，而且可以执行控制功能，例如控制通信对象的起动和停机。这种通信方法需要配置连接（连接表）。该连接在一个站的全启动时建立并且一直保持。在cpu上需要有自由的连接。

西门子s7-sim提供了方便、强大的模拟功能。与真实的plc相比，它的灵活性高，提供了许多plc硬件无法实现的功能，使用也加方便。但是软件毕竟不能取代真实的硬件，不可能实现。用户利用s7-plcsim，还应该了解它与真实plc的差别。

1.s7-plcsim上有如下功能在真实plc上无法实现

1)的cpu中正在运行时可以用“stop”选项中断程序，恢复“运行”时是从程序中断处开始继续处理程序。

2)与真实的cpu一样，软件可以变cpu的操作模式（run、run-p和stop)。但与实际cpu不同的是的cpu切换到stop模式并不会改变输出的状态。

3)软件中在目标视图中变量的每个改变，其存储区对应相关地址的内容会被同时新。cpu并不是等到循环周期结束或开始时才新改变的数据。

4)使用关于程序处理的选项可以cpu如何执行程序：

●选择“by cycles”程序执行一个周期后等待命令再执行下一个循环周期。

●选择“automatic”程序的处理同实际自控系统一样，一旦一个循环周期结束马上执

行下一个周期。

5)定时器可以使用自动或手动方式处理，自动方式按照程序执行结果，手动方式可以给定特殊值或复位定时器。复位定时器可以复位单的定时器或一次复位所有定时器。

6)可以手动触发诊断中断ob。ob40到ob47（过程中断）、ob70（i/o冗余错误）、ob72（cpu冗余错误）、ob73（通信冗余错误）、ob80（时间错误）、ob82（诊断警告）、ob83（插拔模块警告）、ob85（程序执行错误）和ob86（机架故障）。

7)过程映像区和i/o区。如果改变一个输入映像区的值，s7-plcsim立即将此值复制到输入外设区。这就意味着从输入外设区写到输入过程映像区所需要的值在下一个循环周期开始时不会丢失。同样如果改变了输出映像区的一个值，此值立即被复制到输出外设区。

2.s7-plcsim与“实际”的自动化系统还有以下不同

1)诊断缓冲区。s7-plcsim不能支持所有写入诊断缓冲区的错误消息。例如，关于cpu中的电池电量不足的消息或者eeprom错误是不能的。但大部分i/o和程序错误都是可以的。

2)在改变操作模式时（比如从run切换到stop）输入/输出没有“”状态。

3)不支持功能模块(fm)。

4) s7-plcsim与s7-400 plc cpu一样支持4个累加器。在某些情况下s7-plcsim上运行的程序与真实的只有两个累加器s7-300 plc cpu上运行结果不同。

5)输入/输出的不同。大多数s7-300 plc产品系列的cpu可以自动配置输入/输出设备。如果将模块连接到控制器，cpu即自动地识别此模块。对于的自动化系统，这种自动地识别是不能模拟的。如果把一个自动组态好i/o的s7-300 plc cpu程序装载到s7-plcsim中，系统数据中将不包含任何i/o组态。因此，如果使用s7-plcsim来s7-300 plc的程序，为了使cpu能识别所使用的模块，装载硬件组态。在s7-plcsim中s7-300 plc cpu不能自动识别i/o，例如cpu 315-2dp，cpu 316-2dp或cpu 318-2dp等，为了能将硬件组态装载到s7-plcsim，需要创建一个项目。复制相应的硬件组态到这个项目并装载到s7-plcsim。然后从任意step 7项目装载程序块，i/o处理都不会有错误。

此外，s7-plcsim v5.4 sp3以前的版本不能对通信进行。