西门子模块6ES7315-2AH14-0AB0功能介绍

西门子模块6ES7315-2AH14-0AB0功能介绍

PLC和DCS在有些方面是相同的，但是区别还是很明显的，只要表现在以下的几个方面。

1.DCS是一种“分散式控制系统”，而PLC(可编程控制器)只是一种控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调，PLC装置只实现本单元所具备的功能。

2.在网络方面，DCS网络是整个系统的神经，它是双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性好。而PLC因为基本上都为个体工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与标准不符。在网络上，PLC没有很好的保护措施。我们采用电源，CPU，网络双冗余。

3.DCS整体考虑方案，操作员站都具备工程师站功能，站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制，协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站（PLC与PLC）之间的联系则是一种松散连接方式，是做不出协调控制的功能。

4.DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。

5.DCS性：为保证DCS控制的设备的，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的。

PLC所搭接的系统基本没有冗余的概念，就谈不上冗余控制策略。特别是当其某个PLC单元发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行换维护并需重新编程。所以DCS系统要比其性上高一个等级。

6.系统软件，对各种工艺控制方案新是DCS的一项基本的功能，当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站上将改过的方案编译后，执行下装命令就可以了，下装过程是由系统自动完成的，不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。

而对于PLC构成的系统来说，工作量其庞大，需要确定所要编辑新的是哪个PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，后再用的机器（读写器）专门一对一的将程序传送给这个PLC，在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且其不利于日后的维护。在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中（500点以上），基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因。

7.模块：DCS系统所有I/O模块都带有CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电插拔，随机换。而PLC模块只是简单电气转换单元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪。

8.现在的PLC与DCS的功能已经差不多，DCS对网络和分布式数据库还要定时扫描有较强的功能，同时对运算和模拟量的处量比较拿手。

9.PLC还分大、中、小、微PLC，其中的只卖几百块到2000块，点数也好少，大型的可以带数千点，运算能力与DCS差不多，但对多机联网功能较弱。现在两个技术平台都差不多，只是不一样。

PLC在生产中具有很重要的很重要的用途，主要有CPU，I/O模块，编程器，存储器，电源等几部分组成，下面就介绍一下它各个部分的作用。

1.CPU——是PLC的部分

与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经。其功能：

（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；

（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；

（4）在PC进入运行状态后：

a）执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）

b）进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务

c）新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）

2.存储器

系统程序存储器——存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令

解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数

*不能由用户直接存取

用户存储器用户程序存储器——存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。

功能存储器（数据区）——存放用户数据

PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。

注意：系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。

3.I/O（输入/输出部件）

CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用：

输入/输出电平转换

电气隔离

串/并行转换

数据传送

A/D、D/A转换

误码校验

其他功能模块

I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。

4.编程器等外部设备

编程器——PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具

作用：用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视

通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数

通过通讯端口与CPU联系，实现与PLC的人机对话

分类：简单型——只能联机编程；只能用指令清单编程

智能型——既可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程

注意：编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。

其他外设：磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。

5.电源

内部——开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。

外部——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。

在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器(PLC)来解决自动控制问题已成为有效的工具之一，本文叙述PLC控制系统设计时应该注意的问题。

该文指出PLC控制系统设计，硬件要确定PLC单机还是PLC网络，80点以内的系统选用不须扩展模块的PLC单机，PLC输入输出点数要留有10％余量，存储容量和指令执行速度是重要指标，手持编程器易于现场调试，选用大公司的PLC产品；输入回路中电源为AC85—240V、DC24V时，应加装电源净化元件，PLC内、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接；输出回路中输出方式：继电器输出适用于不同公共点间带不同交、直流负载，电流达2A／点；晶体管输出适宜高频动作，响应时间0.2ms。每个“COM”点加一熔丝。用手持编程器编程先画梯形图再编程。

硬件选购目前市场上的PLC产品众多，除国产外，国外有：日本的OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德国的SIEMENS，韩国的LG等。近几年，PLC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用PLC的重要原因。那么，如何选购PLC产品呢?

1．系统规模应确定系统用PLC单机控制，还是用PLC形成网络，由此计算PLC输入、输出点。数，并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。

2．确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

3．存储容量与速度尽管国外各厂家的PLC产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的PLC价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用PLC产品。

4．编程器的选购PLC编程可采用三种方式：

一是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。

二是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。

三是用IBM个人计算机加PLC软件包编程，这种方式是效率的一种方式，但大部分公司的PLC开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。

因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购PLC产品。

5．尽量选用大公司的产品其质量，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。

输入回路的设计

1．电源回路PLC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，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行)。

3.外部DC24V电源若输入回路有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．输入的灵敏度各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列PLc的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4．5mA，关断电流小于1．5mA，因此，当输入回路串有二管或电阻(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，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，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，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的PLC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出PLC的输入端。

输出回路的设计

1．各种输出方式之间的比较

(1)继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms

(2)晶闸管输出：带负载能力为0．2A／点，只能带交流负载，可适应动作，响应时间为1ms.

(3)晶体管输出：大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带DC5—30V的负载，大输出负载电流为0．／点，但每4点不得大于0．8A。

当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PLC输出驱动达林顿三管(5—10A)，再驱动负载，可大大减小电流。

2．抗干扰与外部互锁当PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。

当两个物理量的输出在PLC内部已进行软件互锁后，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的性。

3．“GOM“点的选择不同的PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PLC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因PLC内部一般没有熔丝。

4．PLC外部驱动电路对于PLC输出不能直接带动负载的情况下，在外部采用驱动电路：可以用三管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。

PLC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

扩展模块的选用

对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请关的技术手册。

各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。PLC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

PLC的网络设计

当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多。你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。

后，还要向PLC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。

软件编制

在编制软件前，应熟悉所选用的PLC产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。

在过去的几十年里，可编程逻辑控制器(PLC)一直被广泛用于自动化领域，而在可预知的未来，PLC仍将长盛。面向离散控制而设计PLC的实际上已经成为工业领域一个具有伟大意义的统治性工具。

目前很多现代化的工业应用需要多的功能要求，如网络连接、设备互用、企业数据集成等，这些都远远过了传统的、基于离散-逻辑控制的PLC所能提供的功能。想要基于PLC的系统实现这些功能，用单的处理器、网关或转换器、运行于立PC的软件中间件以及企业系统级的软件进行综合系统集成。在一家PAC供应商的网站上，有这样一段描述PAC诞生背景的文字。他们认为，PAC可以同时拥有PC的功能和PLC的性，是实现复杂控制时PLC的理想替代者。

然而，随着工业用机器和工厂系统的复杂性的增加，PLC已经很难而且也不可能成为完成所有自动化任务。现在的自动化系统已经了PLC的功能范围，使得工业机器领域的工程师在自动化系统中集成多的I/O、处理和控制策略。

新的可编程自动化控制器(PAC)硬件系统就是这样一个非凡的PLC系统扩展方案，能够很容易整合到PLC系统中，给工业机器增加多的功能，并提高机器的效率。

在未来的几年，PLC仍将继续用于自动化领域。但是随着机器的改进和自动化效率提高的需求，PLC不再是的。PAC技术给PLC提供了很好的，增加了传统PLC所不能提供的I/O和处理。将PAC连接到现有PLC架构中的方法有很多，所以工程师们将能够很容易地改进其基于PLC的自动化系统。

有业内人士在谈到时表示，PAC的所有部件均按软件和硬件集成灵活、方便、成本为出发点，因此它是跨机械自动化、电气自动化、仪表自动化、计算机等的。这些特点使终用户获得以下收益：设备的生命周期成本较低，资产的率提高，资产所有者总成本下降。

其实，PAC并不是一个新鲜事物。早在20世纪90年代，PAC的概念就已经被提出，而十多年前，国内外企业就陆续推出了自己的PAC产品。

研华(中国)有限公司是较早推出PAC产品的企业，其工业自动化事业群业务总监男接受记者采访时如此解释PAC开始在工业自动化界风行的原因，“随着人们对PC的熟悉程度不断加深，加之现有的控制器已经无法满足部分系统集成商和用户的需求，PAC应用的大环境已经成熟。”

然而，在PAC刚刚开始拓展其应用面的新产品时，还不被大多数用户认识和认可。在用户和系统集成商之间，对于PAC的批评声也不绝于耳。有人说，PAC相对于PLC来说价格高、性低、可扩展能力差;还有人认为，PAC并没有真正针对某种迫切的或潜在的市场需求，因此不免曲高和寡。