西门子模块6ES7321-1BH10-0AA0功能介绍

西门子模块6ES7321-1BH10-0AA0功能介绍

在实际调试过程中，有时出现这样的情况，一个软件系统从理论上推敲能符合机械设备的工艺要求，而在运行过程中无论如何也不能投入正常运转，在系统调试过程中，除考虑软件设计的方法外，还可以从以下几个方面寻求解决的途径。

1 扫描击期和响应时间

用PC设计一个控制系统时，一个重要的参数就是时间，PC执行程序中的所有指令要用多少时间，(扫描时间)有一个输入信号经过PC多长时间后才能有一个输出信号(响应时间)掌握这些参数，对设计和调试控制系统无疑非常重要。

当PC开始运行之后，它串行地执行存储器中的程序。我们可以把扫描时间分为4个部分。共同部分，例如时间监视器和检查程序存储器；数据输入，输出；执行指令；执行外围设备指令。

时间监视器是PC内部用来测量扫描时间的一个定时器，所谓扫描时间，是执行上面4个部分总共花费的时间。扫描时间的多少取决于系统的购置，I/O的点数，程序中使用的指令及外围设备的连接，当一个系统的硬件设计定型后，扫描时间主要取决软件指令的长短从PC收到一个输入信号向输出端输出一个控制信号所需的时间，叫响应时间，响应时间是可变的，例如在一个扫描周期结束后，收到一个输入信号，下一个扫描周期结束后时，收到一个输入信号，下一个扫描周期一开始，这个输入信号就起作用，这时，这个输入信号的响应时间短，它是输入延迟时间，扫描周期时间，输出延迟时间三者的和，如果在扫描周期开始收到了一个输入信号，在扫描周期内该输入信号不会起作用，只能等到下一个扫描周期才能起作用，这时，这个输入信号的响应时间长，它是输入延迟时问，输出延迟时间三者的和，因此，一个信号的小响应时间和大响应时间的计算公式为：

小的响应时间=输入延迟时间+扫描时间+输出延迟时间，大的响应时间=延迟时间+2×扫描时间+输出延迟时间。

从上面的响应时间估算公式可以看出，输入信号的响应时间由扫描周期决定，扫描周期一方面取决于系统的硬件配置，另一方面由控制软件中使用的指令和指令的条数决定，在砌块成型机自动控制系统调试过程中发生这样的情况，自动推板过程(把砌块从成型台上送到输送机上的过程)的启动，要靠成型工艺过程的完成信号来启动，输送砖坯的过程完成同时完成了送板的过程，通知控制系统可以完成下一个成型过程。

单从程序的执行顺序上考察，控制时序的安排是正确的，可是，在调试的过程中发现，系统实际的控制时序是，当个成型过程完成后，并不进行自动推板过程，而是直接开始下一个成型过程，遇到这种情况，设计者和用户的反应一般都是怀疑程序设计错误。经反复检查程序，未发现错误，这时才考虑到可能是指令的响应时间产生了问题。砌块成型机的控制系统是一个庞大的系统，其软件控制指令达五六百条。成型过程启动信号，由一个成型过程的结束信号和有板信号产生，这时，就将产生这样的情况，在某个扫描周期内扫描到HR002信号，在执行置位推板过程，直接进行下一个成型过程，这可能是由于输入信号的响应时间过长引起的，在这种情况下，由于硬件配置不能改变，指令条数也不可改变，处理过程中，设法在软件上做调整，使成型过程结束信号早点发生，问题得到了解决。

2 软件复位

在PLC程序设计中使用平常的一种是称为保持继电器的内部继电器。PLC的保持继电器从HR000到HR915，共10×16个，另一种是定时器或计数器从TIM00到TIM47(CNT00或CNT47)共48个(不同型号的PLC保持继电器，定时器的点数不同)。其中，保持继电器实现的是记忆的功能，记忆着机械系统的运转状况，控制系统的运转的正常时序，在时序的控制上，为实现控制的性，及时性、准确性、通常采用当一个机械动作守成时，其控制信号(由保持继电器产生)用来终止上一个机械动作的同时，启动下一个机械动作的时间继电器不能正常被复位的情况，

在开机前，如果不强制使保持继电器复位，将会产生机械设备的误动作，系统设计时，通常采用的方法是设置硬件复位按钮，需要的时候，能够使保持继电器，定时器、计数器、高速计数器强制复位，在控制系统的调试中发现，如果使用保持继电器，定时器，计数器、高速计数器次数过多，硬件复位的功能很多时候会不起作用，也就是说，硬件复位的方法有时不能准确，及时地使PLC的内部继电器、定时器、计数器复位，从而导致控制系统不能正常运转，在调试过程中，人为地设置软件复位信号作为内部信号，可确保保持继电器有效复位，使系统在任何情况下均正常运转。

3 硬件电路

PLC的组成的控制系统硬件电路。当一个两线式传感器，例如光电开关，接近开关或限位开关等，作为输入信号装置被置被接到PLC的输入端时，漏电流可能会导致输入信号为ON，在系统调试中，如果偶尔产生误动作，有可能是漏电生的错误信号引起的。为了防止这种情况发生，在设计硬件电路时，在输入端接一个并联是阻，并联电阻的计算公式。

其中，不同型号的PLC漏电流值可查阅厂商提供的产品手册，在硬件电路上做这样的处理，可有效地避免

对于各种PLC的现场硬件组态和软件调试，通常有经验的工程师应该先花一些时间对自己的现场工作进行一个简单的规划，通常应当采取如下的步骤：

（1）系统的规划

，深入了解系统所需求的功能，并调查可能的控制方法，同时与用户或设计院共同探讨之操作程序，根据所归纳之结论来拟定系统规划，决定所采行的PLC系统架构、所需之I/O点数与I/O模块型式。

（2）I/O模块选择与地址设定

当I/O模块选妥后，依据所规划之I/O点使用情形，由PLC的CPU系统自动设定I/O地址，或由使用者自定I/O模块的地址。

（3）梯形图程序的编写与系统配线

在确定好实际的I/O地址之后，依据系统需求的功能，开始着手梯形图程序的编写。同时，I/O之地址已设定妥当，故系统之配线亦可着手进行。

（4）梯形图程序的与修改

在梯形图程序撰写完成后，将程序写入PLC，便可在PC与OpenPLC系统做在线连接，以执行在线作业。倘若程序执行功能有误，则进行除错，并修改梯形图程序。

（5）系统试车与实际运转

在线上程序作业下，若梯形图程序执行功能正确无误，且系统配线亦完成后，便可使系统纳入实际运转，项目计划亦告完成。

（6）程序注释和归档

为确保日后维修的便利，要将试车无误可供实际运转的梯形图程序做批注，并加以整理归档，方能缩短日后维修与查阅程序之时间。这是职业工程师的良好习惯，无论对今后自己进行维护，或者移交用户，这都会带来大的便利，而且是你的职业水准的一个体现。

以上工作中，复杂的系统规划可能需要几天甚至长的时间，但一个简单的系统规划在一个具有良好的职业习惯的编程工程师手中，可能只需要几个小时。

这里要强调一个问题，是十分简单但却几乎每个项目都会发生的，那就是对PLC的接线。这往往是经验不足的工程师常常忽略的一个问题。其实，现场调试大部分的问题和工作量都是在接线方面。有经验的工程师应当检查现场的接线。

       通常，如果现场接线是由用户或者其它的施工人员完成的，则通过看其接线图和接线的外观，就可以对接线的质量有个大致的判断。然后要对所有的接线进行一次完整而认真的检查。现场由于接线错误而导致PLC被烧坏的情况屡次发生，在进行真正的调试之前，一定要认真地检查。即便接线不是你的工作，检查接线也是你的义务和责任，而且，可以省去你后面大量的时间。

PLC具有很完善的自诊断功能，如出现故障，借助自诊断程序可以方便的找到出现故障的部件，换后就可以恢复正常工作。故障处理的方法可参看S7-200系统手册的故障处理指南。实践证明，外部设备的故障率远PLC，而这些设备故障时，PLC不会自动停机，可使故障范围扩大。为了及时发现故障，可用梯形图程序实现故障的自诊断和自处理。

1.时检测

机械设备在各工步的所需的时间基本不变，因此可以用时间为参考，在可编程控制器发出信号，相应的外部执行机构开始动作时起动一个定时器开始定计时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。如某执行机构在正常情况下运行10s后，使限位开关动作，发出动作结束的信号。在该执行机构开始动作时起动设定值为12s的定时器定时，若12s后还没有收到动作结束的信号，由定时器的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的程序，起动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。

2.逻辑错误检查

在系统正常运行时，PLC的输入、输出信号和内部的信号(如存储器为的状态)相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出了故障。因此可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为ON状态，就应按故障处理。如机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时接通。若它们同时接通，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。在梯形图中，用这两个限位开关对应的存储器的位的常开触点串联，来驱动一个表示限位开关故障的存储器的位就可以进行检测。

从1969年发展至今，PLC已有接近40年的历史，40年来，PLC成功的扮演了自动化架构中重要的技术，如今PLC的技术已经相当成熟，应用面上也脱离了早期的形象，走入寻常百姓家成为大小自动化系统中的基础设备，现在市面上的小型PLC价格甚至可到万元以下，就产品架构来看，PLC这几年事实上已经很难有概念上的性，目前厂商所能提供的，多只有持续升级PLC的效能速度，或者提供多的额外功能，在PLC市场早就迈入成熟期的今日，这样的高成长率已难再现，工业自动化市场调查机构ARC指出，PLC从2003年的市场销售总值60亿美元到2008年的预计75亿美元，这五年来PLC的年复合成长率仅约为4.6%，但即便如此，面对PCBased控制器的强力竞争，PLC却仍占有大部分市场，塬因在于PLC先天上的优势仍难被取代，尤其是大型PLC。

要谈大型PLC先从其发展源起开始，工业自动化的兴起，让从60年代后期到70年代初期发展的PLC快速抬头，PLC是NC(数值控制)型工作机械、机械人等各类自动机械的控制装置，所以也被称作PC(ProgramableController)、Sequencer(程序器)、SequencerController(程序控制器)。随着微电子学日新日异的技术发展，加上使用高度微处理器及记忆体元件，因此PLC了当初单纯代替转换式程序控制盘的机能。在复杂的自动化产业设备中，它不但提供了运算控制、资讯处理、高机能、的网路，而且也可以和其他的控制组件、FA电脑一起使用，建构一个系统完整的机械设备。

PLC依控制点数可分为四类，分别为微型、小型、中型、大型，中大型PLC的分界点在1000点，这部分由于闽台厂商难以切入，因此市场由欧、美、日厂商所主控。

从1970年代开始，闽台经济发展进入高速发展期，自动化设备需求甚殷，加上后来大陆市场，闽台自动化设备销售至大陆数量越来越大，因此在外商的布局中，闽台是PLC市场中的的一块，目前闽台PLC市场以日系、欧美系、闽台厂商分占各低、中、高阶领域，在大型PLC市场，TFT-LCD、半导体产业这「两兆双星」中的「两兆」，由于产线快速扩充，因此成为大型PLC厂商兵家必争之地，过去闽台曾受日本殖民统治，因此在闽台工业发展初期，仍受日本相当影响，因此大型PLC市场多使用日系PLC，直到这几年，闽台前往欧美留学人士开始回台服务，逐渐带入美系观念，欧美大厂如西门子、AB等PLC快速取代日系产品。

大型PLC的应用领域多为产值高的产业，这些产业对于产线设备的风险控管严格，虽然PLC发展已有30余年，技术已经相当成熟，因此价格已经稳定偏低，即使如AB、西门子等大厂牌，纵使市场报价较一般厂商高出一截，但就整体自动化设备而言，其成本比例仍不算高，而另一方面当这些大厂再为其产线投保时，若使用非的PLC，保险公司在风险考量下，也会调高保费，两相考量下，这些产业业者在成本支出不多的考量下，仍倾向采用高度的PLC，闽台厂商要切入大型PLC市场，在企业规模无法与外商抗衡下，闽台厂商切入不易。

除了应用产业外，在相关技术上，中、大型PLC也正在逐步蚕食较不复杂的DCS与SA的应用，扩大了整个市场的大饼，对于大型工业用户而言，以PLC为基础的自动化方案愈来愈受欢迎，一来因为PLC的稳定与现成可用性确实众所周知，二来有经验的PLC人才确实比较容易找到。

至于几年度来势汹汹的PC-based控制器，现在看来则似乎不容易再对PLC的地位构成威胁，吴顺裕认为有两个塬因，是，PLC厂商其实已经把PC-based技术融入PLC当中，用来提供多新的功能，这样一来，PC-based控制器当然很难切入PLC既有的市场，另一个塬因则是基础的架构不同，PLC一开始就是为了自动化控制而设计，因此其架构会特别贴近自动化底层设备，如马达、变频器等，但PCBased则是从PC而来，自动化控制只是后来所加上去的功能，因此在与上述的这些底层设备的沟通介面，设计的并不理想，在大型PLC上面，虽然PCBased控制器对上层架构沟通较佳，但这些沟通介面，现在PLC都已可做到，再加上PLC塬有的稳定优势，是让PCBased难以跨入大型自动化架构。

后再从PLC厂商来看，从记者采访过程中，各自动化产业工程师认知度的PLC，包括了日本叁菱、欧姆龙、德商西门子及美商洛克威尔(AB)，此外法国施耐德、美国GEFanuc、日本的富士、松下、闽台的永宏、丰炜、台达等也有相当的支持度，虽然样本有限，以上的结果仅能供作参考，未必符合业界的真实状况，但似乎也可反映出部分工程师对市场的一般印象。

就度来看，叁菱与欧姆龙两大日系，在闽台市场的普及度，而西门子与洛克威尔的PLC，则在大型系统占有较高的比重，一般认为，日系的PLC在中小型机种方面具有简单易用、体积小的优点因此受到广泛应用，但专属功能提高了方便度却也降低了系统弹性；而欧美的PLC则强调开放性，使用者自行定义的功能较强，适合大型架构，但价格偏高，至于闽台自制的PLC，价格非常有竞争力，稳定性也还不错，但在功能上则比较阳春，且多以小型机种为主。

由于市场竞争激烈，PLC厂商扩大产品线，以维持竞争优势，过去外商多以大型PLC为主，由于企业规模大产品线也完整，再加上大型自动化架构都以专案方式进行，除了产品品质外，对设备厂商的规模也有一定要求，因此闽台厂商难以跨入此一领域，近年来外商进一步将产品线延伸至中小型机台，对台厂造成部份影响，不过在仍保有价格优势的情况下，台厂在此的地位仍未被动摇，至于未来发展，仍有待观察。

大型PLC的应用领域多为产值高的产业，这些产业对于产线设备的风险控管严格，虽然PLC发展已有30余年，技术已经相当成熟，因此价格已经稳定偏低，即使如AB、西门子等大厂牌，纵使市场报价较一般厂商高出一截，但就整体自动化设备而言，其成本比例仍不算高，而另一方面当这些大厂再为其产线投保时，若使用非的PLC，保险公司在风险考量下，也会调高保费，两相考量下，这些产业业者在成本支出不多的考量下，仍倾向采用高度的PLC，闽台厂商要切入大型PLC市场，在企业规模无法与外商抗衡下，闽台厂商切入不易。

除了应用产业外，在相关技术上，中、大型PLC也正在逐步蚕食较不复杂的DCS与SA的应用，扩大了整个市场的大饼，对于大型工业用户而言，以PLC为基础的自动化方案愈来愈受欢迎，一来因为PLC的稳定与现成可用性确实众所周知，二来有经验的PLC人才确实比较容易找到。

至于几年度来势汹汹的PC-based控制器，现在看来则似乎不容易再对PLC的地位构成威胁，吴顺裕认为有两个塬因，是，PLC厂商其实已经把PC-based技术融入PLC当中，用来提供多新的功能，这样一来，PC-based控制器当然很难切入PLC既有的市场，另一个塬因则是基础的架构不同，PLC一开始就是为了自动化控制而设计，因此其架构会特别贴近自动化底层设备，如马达、变频器等，但PCBased则是从PC而来，自动化控制只是后来所加上去的功能，因此在与上述的这些底层设备的沟通介面，设计的并不理想，在大型PLC上面，虽然PCBased控制器对上层架构沟通较佳，但这些沟通介面，现在PLC都已可做到，再加上PLC塬有的稳定优势，是让PCBased难以跨入大型自动化架构。

后再从PLC厂商来看，从记者采访过程中，各自动化产业工程师认知度的PLC，包括了日本叁菱、欧姆龙、德商西门子及美商洛克威尔(AB)，此外法国施耐德、美国GEFanuc、日本的富士、松下、闽台的永宏、丰炜、台达等也有相当的支持度，虽然样本有限，以上的结果仅能供作参考，未必符合业界的真实状况，但似乎也可反映出部分工程师对市场的一般印象。

就度来看，叁菱与欧姆龙两大日系，在闽台市场的普及度，而西门子与洛克威尔的PLC，则在大型系统占有较高的比重，一般认为，日系的PLC在中小型机种方面具有简单易用、体积小的优点因此受到广泛应用，但专属功能提高了方便度却也降低了系统弹性；而欧美的PLC则强调开放性，使用者自行定义的功能较强，适合大型架构，但价格偏高，至于闽台自制的PLC，价格非常有竞争力，稳定性也还不错，但在功能上则比较阳春，且多以小型机种为主。

由于市场竞争激烈，PLC厂商扩大产品线，以维持竞争优势，过去外商多以大型PLC为主，由于企业规模大产品线也完整，再加上大型自动化架构都以专案方式进行，除了产品品质外，对设备厂商的规模也有一定要求，因此闽台厂商难以跨入此一领域，近年来外商进一步将产品线延伸至中小型机台，对台厂造成部份影响，不过在仍保有价格优势的情况下，台厂在此的地位仍未被动摇，至于未来发展，仍有待观察。

单片计算机是将电子计算机的基本环节，如：CPU（又称处理器，主要由运算器，控制器组成），存储器，总线，输入输出接口等，采用集成电路技术集成在一片硅基片上。由于单片计算机体积很小（仅手指般大小），功能强（具有一个简单计算机的功能），因而广泛用于电子设备中作控制器之用。目前，大到火，小至电视机微波炉等现代家用电器，内中都毫无例外地运用单片计算机作为控制器。因此，从控制的观点，我们也常称它为单片控制器。

1、PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性；

：单片机和PLC在工业中都有广泛的应用，因为他们的特点的不同，所以他们的工作侧也不同，下面就来看下，单片机和PLC在工业应用中的相同点和不同点。

关于单片机

单片计算机是将电子计算机的基本环节,如:CPU(又称处理器,主要由运算器,控制器组成),存储器,总线,输入输出接口等,采用集成电路技术集成在一片硅基片上.由于单片计算机体积很小(仅手指般大小),功能强(具有一个简单计算机的功能),因而广泛用于电子设备中作控制器之用.目前,大到火,小至电视机微波炉等现代家用电器,内中都毫无例外地运用单片计算机作为控制器.因此,从控制的观点,我们也常称它为单片控制器.

单片微控制器的工作离不开软件,即固化在存储器中的已设计好的程序.所有带单片微控制器的电子设备,它的工作原理当然与具体设备有关.但它的基本的原理是一样的,即:

1、从输入接口接收来自外界的信息存入存储器.

这些信息主要包括二部分:来自诸如温度压力等传感器的信息;

来自人工干预的一些手动信息,如开关按钮等操作.

2、单片微控制器中的CPU根椐程序对输入的数椐进行高速运算处理.

3、将运算处理的通过输出接口送去控制执行机构,如继电器,电机,灯泡等.

当前这个过程不断重复着,即系统中的微电脑不断监视着各种信息,并及时作出不同的处理使系统正常运行..

关于PLC

PLC是电子产品，在用户看来用户不必关心其内部实现，而只需自己关心自己的问题编程。其实质是一个计算机产品，其实现有很多是单片机实现的，也有用嵌入系统实现的。PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种可编程的集成芯片，换句话来说，PLC就是由单片机加上外围电路做成的，单片机开发式底层开发，比较麻烦，程序编写用汇编或者C语言比如延时用单片机做程序，要从晶振来计算，而PLC就不一样，个厂家都提供一个编程软件，可以用梯形图编程，延时只需在时间继电器里送一个数字而已。

PLC目前大量地用单片机制成.可以说,PLC是单片机在继电控制系统中的一种应用.PLC所采用的梯形图类似于继电器线路图,易于为广大电气工程技术人员所接受;

总结来说：

1、PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性;

2、PLC加适合于工业恶劣环境下使用使用比较稳定而单片机的工作环境要高一些;

3、在程序语言上单片机多采用汇编语言，PLC采用梯形图语言;

4、单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例;

5、不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。

后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用：

1.对单项工程或重复数少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可塑性好，手尾少，但成本较高。

2.对于量大的配套项目，采用单片机系统具有、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可接地运行。的方法是单片机系统嵌入PLC的功能，这样可大大简化单片机系统的研制时间，性能得到，效益也就。

大家对单片机系统抱不信任的态度不是因为单片机不行，而是单片机的设计要求考虑的问题和对待问题所要采用的措施相当复杂，不是随便的一个电子工程师就能搞定的，国内企业为了降低所谓的成本，在80年代大量采用的单片机系统，但由于设计人员的经验问题，往往经常死机或者非常不，这大大加深了大家的怀疑，这和单片机技术本身没。

总体来说，的单片机或者嵌入系统的设计工程师，可以设计出性达到甚至过PLC的控制系统，这是因为PLC是大批量的产品，考虑批量成本，而某些的系统对成本不那么敏感。

PLC系统适合小批量，控制逻辑或者工艺需要经常改动的系统，比如大家常说的工程项目，在这样的系统下能够达到的性能价格比。

但是对于大批量的固定控制要求的场合，还是找到的单片机开发工程师单设计比较划算，虽然初期投入成本高，时间长，但是分摊到单个的产品上还是很多。比如温控器。

另外对于某些要求苛刻的场合，PLC不能满足要求的时候，很多用单片机或者嵌入系统实现，以达到技术要求。比如需要故障的场合（铁路信号系统），某些需要高速数据采集的场合，需要数据存储的场合，需要低功耗的场合等等，还是要采用单片机或者嵌入系统设计。

有人在力抬高PLC，贬低单片机是对系统缺乏了解的，因为诸多PLC都是单片机做的，有8031,有INFINEON的C166,C167.也有拿X86的如188，也有拿ARM开发的。本质上说PLC就是一个单片机产品。