西门子模块6ES7313-5BG04-0AB0功能介绍

西门子模块6ES7313-5BG04-0AB0功能介绍

PLC的应用领域

目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业。在运城电厂主要有化学制水、生活污水处理、工业废水处理、凝结水精处理等。有关PLC的使用情况主要分为如下几类。

开关量逻辑控制

取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机。如水泵的启停、阀门的开关、制水系统顺控、干除灰系统等。

工业过程控制

在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC采用相应的A／D和D／A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工等场合有非常广泛的应用，运城电厂主要应用在空调、采暖加热系统。

运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

数据处理

PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表等功能，可以完成数据的采集,分析及处理。

通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

PLC的应用特点

1.性高，抗干扰能力强

高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰技术，具有很高的性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统的性高。

2.配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3.易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。

4.系统设计的工作量小，维护方便，容易改造

(1)设计与维护

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。特别适合多品种、小批量的生产场合。

(2)安装与布线

动力线、控制线以及PLC的电源线和I／O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I／O之间应采用双绞线连接。将PLC的I／O线和大功率线分开走线，如在同槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到限度。

PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

PLC的输入与输出采用分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1／10。

交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

(3)I／O端的接线

输入接线：输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些；输入／输出线不能用同一根电缆，输入／输出线要分开；尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。

输出连接：输出端接线分为立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压，但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

PLC应用中需要注意的问题

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题。

工作环境

(1)温度：PLC要求环境温度在0～55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

(2)湿度：为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85％(无凝露)。

(3)震动：应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，采取减震措施，如采用减震胶。

(4)空气：避免有腐蚀和易燃的气体，例如化学的酸碱等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。例如电厂的干排渣、干除灰等，在基建后期增加了封闭小屋。

(5)电源：PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都由直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

控制系统中干扰及其来源

现场电磁干扰是PLC控制系统中常见也是易影响系统性的因素之一。

(1)干扰源及一般分类

影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏(这就是一些系统I／O模件损坏率较高的主要原因)，这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

(2)PLC系统中干扰的主要来源及途径

强电干扰：PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

柜内干扰：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

来自信号线引入的干扰：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。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I／O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

来自PLC系统内部的干扰：主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

变频器干扰：一是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。

主要抗干扰措施

(1)电源的合理处理，抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

(2)正确选择接地点，完善接地系统良好的接地是保证PLC工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有

两个，其一为了，其二是为了抑制干扰。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控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层一点接地，如果电缆屏蔽层两端A，B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

地或电源接地：将电源线接地端和柜体连线接地为接地。如电源漏电或柜体带电，可从接地导入地下，不会对人造成伤害。

系统接地：PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

信号与屏蔽接地：一般要求信号线要有惟一的参考地即“单点接地”，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室接地，防止形成“地环路”。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽

层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。

(3)对变频器干扰的抑制

变频器的干扰处理一般有下面几种方式：加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前；使用滤波器，滤波器具有较强的抗于扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能；使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其他设备正常工作。

前景

随着PLC应用领域的不断拓宽，如何的使用PLC也成为其发展的重要因素。将来，PLC会有大的发展，产品的品种会丰富、规格齐全，通过的人机界面、完备的通信设备会好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。

一．系统组成。

二．各部分的作用。

1．CPU运算和控制起“心脏”作用。

纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后CPU

根据系统所赋予的功能（系统程序存储器的解释编译程序），把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。

横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU将之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。然后由CPU把数据和程序地结合在一起。把存入输出映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。

组成：CPU由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线与I/O 接口电路相连接。

2．存储器

具有记忆功能的半导体电路。

分为系统程序存储器和用户存储器。

系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可改，断电不消失。

用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。用户使用的。断电内容消失。常用的锂电池作为后备电源，寿命一般为3~5年。

3．输入/输出接口

（1）输入接口：

光电耦合器由两个发光二度管和光电三管组成。

发光二级管：在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，

发光二管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。

光电三级管：在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。

在光电耦合器的线性工作区内，输出信号与输入信号有线性关系。

输入接口电路工作过程：当开关合上，二管发光，然后三管在光的照射下导

通，向内部电路输入信号。当开关断开，二管不发光，三管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。

（2）输出接口

PLC的继电器输出接口电路

工作过程：当内部电路输出数字信号1，有 电 流 流过，继 电 器 线 圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0， 则有电流流过，

继电器线圈没有电流，

然后常开触点断开，

断开负载的电流或电压。

也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。

三种类型：

继电器输出：有触点、寿命短、频率低、交直流负载

晶体管输出：无触点、寿命长、直流负载

  台达EH系列是一款非常的PLC，自推出市场以来，受到广大客户的。

台达EH系列是一款可扩充高功能型PLC，具有高速度、、涵盖应用层面广泛的特点。在原有的模拟输入输出模块、温度模块的基础上，中达电通今年又新推出几种特殊功能模块，主要针对应用中需要高速处理的控制场合，包括单轴定位模块01PU、1CH高速计数器模块01HC、2CH高速计数器模块02HC，大的丰富了PLC应用功能，使其加适应工业控制环境中的不同需求。

DVP01PU定位控制模块主要可应用于步进或伺服驱动系统之速度或位置控制，具有200KHz脉波输出，输出采用高速LineDriver接口或NPN开集输出，高噪声抑制；可透过程序指令FROM/TO来读写模块内之资料；模块内建原点复归、寸动运动、单段速定位运动、连续两段速定位运动、变速度运动、手摇轮(MPG)输入等八种行程控制模式及梯形曲线和S曲线两种脉波加速曲线；DVP01PU定位控制模块是一个容易使用的立单轴脉波定位模块，适用于得以接收脉波控制的各种运用场合，由于定位控制的运算有专门的硬件来完成，简化了程序撰写和调试，能够轻松实现工件的运动定位控制，是PLC较为高阶的应用。

DVP01HC、DVP02HC则是1信道和2信道的硬件高速计数模块，可接受外部200kHz之计数脉波信号，如1相或2相之编码器(Encoder)信号等；该功能模块具有上数及下数(AB相2相输入)、正转脉波/反转脉波(1相2输入)及计数脉波/方向(1相1输入)等三种计数模式，计数脉波可按1倍频、2倍频、4倍频处理，电压可选用通用的5V，12V及24V，这样可以满足绝大多数各种不同类型的传感器要求；另外模块还提供初始值设置的命令输入端(PRESET)和计数禁止命令输入端(DISABLE)，方便对计数进行控制；模块输出部分具有2个分别立隔离的输出点YH0、YH1，当计数值与设定值相等时相对应之输出点将导通，由于采用硬件电路比较及输出设定，不占用主机指令循环时间，因此输出点可以作到对比较结果进行实时处理；模块内之数据也通过指令FROM/TO来读写，十分便利，适用于有高速脉波计数的场合。

三种模块均采用固定式端子台，导轨式安装，并都具有符合MODBUS协议的RS485通讯口，安装、接线和调试都十分方便，面板配有各种应用指示灯，模块运行情况一目了然。作为EH系列的新成员，他们与原有的功能模块相互，很大程度上提高了EH机种的应用范围，增强了该机型的综合应用性能和竞争力，并广泛适用于纺织机械、包装机械、造纸设备等各行各业，能够满足各种有较高要求的应用场合的需求。据悉，台达在近期还将推出多路脉波输出模块、以太网模块等功能模块，使台达PLC家族成员为丰富，功能加完善。

PLC是一种微机，但用它来实现继电接触控制系统的功能时，就勿须从计算机的角度去研究，而是将PLC的内部结构等效为一个继电器电路。在PLC内部的一个触发器等效为一个继电器，通过预先编制好并存人内存的程序来实现控制作用的，因此，对使用者来说，可以不去理会微机及存储器内部的复杂结构，而是将PLC看成是由许多继电器组成的控制器，但这些继电器的通断是由软件来控制的，因此称为“软继电器”。

任何一个继电器控制系统，都是由输人部分、逻辑部分和输出部分组成。

输人部分是由一些控制按钮、操作开关、限位开关、光电管信号等组成，它接收来自被控对象上的各种开关信息，或操作台上的操作命令。

逻辑部分是根据被控对象的要求而设计的各种继电器控制线路，这些继电器的动作是按一定的逻辑关系进行的。

输出部分是指根据用户需要而选择的各种输出设备.如电磁阀线圈、接通电机的各种接触器、信号灯等。

当将PLC：看成是由许多“软继电器”组成的控制器时，可以画出其相应的内部等效电器电路。

PLC的内部等效电路分别与用户输人设备和输出设备相连接。输人设备相当于继电器控制电路中的信号接收环节，如操作按钮、控制开关等；输出设备相当于继电器控制电路中的执行环节，如电磁阀、接触器等。

在PLC内部为用户提供的等效继电器有输人继电器、输出继电器、辅助继电器、时间继电器、计数继电器等。

输人继电器与PLC的输入端子相连接，用来接受外部输人设备发来的信号，它不能用内部的程序指令控制。

输出继电器的触头与PLC的输出端子相连接，用来控制外部输出设备，它的状态由内部的程序指令控制。

辅助继电器相当于继电器控制系统中的中间继电器，其触头不能直接控制外部输出设备。

时间继电器又称为定时器0个定时器的定时值确定后，一旦启动定时器，便以一定的单位(例10ms)开始递减(或递增)，当定时器中设定的是时值减为0(或增加到设定值)时，定时器的触头就动作。

计数继电器又称为计数器。每个计数器的计数值确定后，一且启动计数器，每来一个脉冲。计数值便减(或加)1，直到设定的计数值减为0(或增加到设定值)时，计数器的输出触头就动作。

值得注意的是，上述“软继电器”只是等效继电器，PLC中并没有这样的实际继电器，“软继电器”的线圈中也没有相应的电流通过，它们的工作由编制的程序来确定。

PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

1．输入处理

输入处理也叫输入采样。在此阶段，顺序读入所有输入端子的通端状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时，输入映象寄存器与外界隔离，即使输入信号发生变化，其映象寄存器的内容也不会发生变化，只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。

2．程序执行

根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。遇到程序跳转指令，根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器，根据用户程序进行逻辑运算，存入有关器件寄存器中。对每个器件来说，器件映象寄存器中所寄存的内容，会随着程序执行过程而变化。

3．输出处理

程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。