西门子模块6ES7332-7ND02-0AB0功能介绍

西门子模块6ES7332-7ND02-0AB0功能介绍

被美国ARC咨询机构定义为PAC(ProgrammableAutomationController)的可编程自动控制器对PLC发起了挑战，它结合了PC的处理器、RAM和软件的优势，以及PLC固有的性、坚固性和分布特性。
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。
“发展”的性能仅是PAC的一方面优势。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。
不管怎样，目前PLC仍然是用户和系统集成商的控制器。
许多工业用户认为PLC简单适用、价格低廉、稳定，大概可以满足80%的工业控制要求。
其实早在20世纪90年代中期，PLC技术就曾面临软PLC/制技术的挑战，因此曾有人预言它将逐步退出工业自动化的历史舞台。而事实恰恰与之相反，过去10年内，小型和小型PLC的性能获得了大的提高，产量也大幅增长。
由于纯逻辑控制和顺序控制还有很大的市场，因此有认为，PAC很难取PLC而代之。PLC尽管受到PC和近几年出现的PAC的频频挑战，但根据自身技术和产品的发展需要，通过引入计算机新技术和信息技术，PLC在工业控制中的地位依然不可动摇。PLC、PC和PAC会在很长一段时间内，都共处于自动化市场，各有各的市场定向，PLC仍居主要地位。
但对于PAC的出现对于工业自动化领域的积意义，业内人士也表示，PAC的技术发展趋向，如统一的多开发平台、通信技术等也会对PLC的技术发展施加有益的影响。

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。

随着自动化水平的不断提高，“低碳、环保”理念的进一步提倡，市场对PLC需求大幅度提高。相对于自动化设备行业来讲，我国自动化企业PLC有以下优势和劣势。

国内PLC厂商的优势

需求优势

国内PLC厂商能够确切了解中国用户的需求，并适时地根据中国用户的要求开发、生产适销对路的PLC产品。例如，和利时公司具有12年的控制类产品生产、销售及工程实施经验，积累了大量客户资源，了解国内不**业、不同地区、不同所有制用户的真正需求，因此在产品设计时可以充分考虑中国用户的需求和使用习惯，产品的针对性和易用性强。

产品定制优势

由于是本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商可以根据用户的特殊需求定制个性化产品。在实际工作中，有些用户希望在一个PLC模块上同时具有开关量输入、开关量输出、模拟量输入和模拟量输出等功能，同时输出既要有继电器的，还要有晶体管的。这种一般通用PLC不能提供的特殊需求，国内PLC厂商可以快速为用户专门定制。跨国公司的中国用户和中国雇员很难将这种特殊需求直接反馈到国外的生产厂家，难以促成产品的改进。

成本优势

由于是本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商具有较大的成本优势，这种成本优势直接转变为产品价格优势。

服务优势

国内PLC厂商的服务由公司相关人员去实施，PLC生产厂商可以直接面向终用户。由于公司技术人员充分了解自己的产品，能够解决实际应用中发现的问题，因而能显著提高服务水平务质量。另外，国内PLC厂商可以在PLC的售前、售中和售后中为用户提供增值服务。例如，面对众多的中小用户，和利时公司开展了培训和方案设计服务，得到了广大用户的。

国内PLC厂商的劣势：

劣势

在市场开拓初期，国产PLC的在较长一段时间内不为用户认可，从而加大了市场开拓难度。

应用业绩劣势

相对于的PLC厂商而言，国内公司的plc应用业绩较少，用户对国产PLC的性能、产品质量和技术支持持怀疑态度。

产品线劣势

在国内公司开展PLC业务的初几年，PLC产品线不完善，产品的品种较少，不利于的市场开拓。

研发实力劣势

相对于实力雄厚的PLC厂商而言，国内公司的研发实力较弱

工作原理：
PLC是采用周期循环扫描的工作方式，CPU连续执行用户程序和任务的循环序列称为扫描。CPU对用户程序的执行过程是CPU的循环扫描，并用周期性地集中采样、集中输出的方式来完成的。结合PLC的组成和结构分析PLC的工作原理容易理解。

一个扫描周期主要可分为：
（1）读输入阶段。 每次扫描周期的开始，先读取输入点的当前值，然后写到输入映像寄存器区域。在之后的用户程序执行的过程中，CPU访问输入映像寄存器区域，而并非读取输入端口的状态，输入信号的变化并不会影响到输入映像寄存器的状态，通常要求输入信号有足够的脉冲宽度，才能被响应。
 
（2）执行程序阶段。 用户程序执行阶段，PLC按照梯形图的顺序，自左而右，自上而下的逐行扫描，在这一阶段CPU从用户程序的条指令开始执行直到后一条指令结束，程序运行放入输出映像寄存器区域。在此阶段，允许对数字量I/O指令和不设置数字滤波的模拟量I/O指令进行处理，在扫描周期的各个部分，均可对中断事件进行响应。
 
（3）处理通信请求阶段。 是扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通信端口接收到的信息。
 
（4）执行CPU自诊断测试阶段。在此阶段CPU检查其硬件，用户程序存储器和所有I/O模块的状态。
 
（5）写输出阶段。每个扫描周期的结尾，CPU把存在输出映像寄存器中的数据输出给数字量输出端点（写入输出锁存器中），新输出状态。然后PLC进入下一个循环周期，重新执行输入采样阶段，周而复始。
如果程序中使用了中断，中断事件出现，立即执行中断程序，中断程序可以在扫描周期的任意点被执行。
如果程序中使用了立即I/O指令，可以直接存取I/O点。用立即I/O指令读输入点值时，相应的输入映像寄存器的值未被修改，用立即I/O指令写输出点值时，相应的输出映像寄存器的值被修改。

到了现场进行PLC系统安装前，需要考虑安装环境是否满足PLC的使用环境要求，此时可以参考各类PLC产品的使用手册。本文介绍了PLC现场安装的注意事项及安装方式。

需要注意的是无论是什么PLC都不能装设在下列场所：

含有腐蚀性气体之场所，阳光直接照射到的地方，温度上下值在短时间内变化急遽的地方，油、水、化学物质容易侵入的地方，有大量灰尘的地方，振动大且会造成安装件移位的地方。
      
 如果要在上面的环境使用，则要为PLC制作合适的控制箱，采用规范和必要的防护措施。如果需要在野外低温度下使用，可以使用有加热功能的控制箱。如何做这些防护箱或控制箱，各制造商和和资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应和设计。
        
在使用控制箱时，在控制箱内OpenPLC安装的位置要注意如下事项：

控制箱内空气流通是否顺畅（各装置间须保持适当的距离），变压器、马达控制器、变频器等是否与PLC保持适当距离，动力线与信号控制线是否分离配置，组件装设之位置是否利于日后之检修，是否需预留空间，供日后系统扩充使用。
      
 除了上述注意事项之外，还有其它注意事项要留意。
        
比较重要的是静电的隔离。静电是无形的，但可能因为不会对人造成生命危险，所以许多人常常忽视它。在中国的北方、干燥的场所，人体身上的静电都是造成静电损坏电子组件的因素。虽然你被静电打到的话，只不过是轻微的酥麻，但这对PLC和其它任何电子器件就足以致命了。
         PLC现场安装的注意事项及安装方式
要避免静电的冲击有下列三种方式：
在进行维修或换组件时，请先碰触接地的金属，以去除身上的静电；不要碰触电路板上的接头或是IC接脚；电子组件不使用时，请用有隔离静电的包装物，将组件放置在里面。想象PLC里的元器件是一个娇嫩的婴儿，而那些静电会导致这个婴儿死亡，你就会容易以正确的态度对待这个问题了。
        
基座安装（RACK）时，在决定控制箱内各种控制组件及线槽位置后，要依照图纸所示尺寸，标定孔位，钻孔后将固定螺丝旋紧到基座牢固为止。在装上电源供应模块前，同时注意电源线上的接地端有无与金属机壳连结，若无则须接上。接地不好的话，会导致一系列的问题，静电、浪涌、外干扰，等等。由于不接地，往往PLC也能够工作，因此，不少经验不足的工程师就误以为接地不那么重要了。这就像登山的时候，没有系上保护缆绳一样，虽然你正常前进的时候，保护缆绳没有任何作用，但一旦你失足的时候，没有那根绳子，你的生命就完结了。PLC的接地，就相当于给PLC系上保护缆绳。
        
在I/O模块安装时，须注意如下事项：
I/O模块插入机架上的槽位前，要先确认模块是否为自己所预先设计的模块；
I/O模块在插入机架上的导槽时，务必插到底，以确保各接触点是紧密结合的；
模块固定螺丝务必锁紧；接线端子排插入后，其上下螺丝旋紧。由于现场的变压器、电机等影响，多少会有振动，如果这些螺丝钉松动了，会导致模块从机架中松开。

PLC的安装
PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度过0 ~ 50℃的范围；
（2）相对湿度过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；
（3）太阳光直接照射；
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如、等；
（5）有打量铁屑及灰尘；
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10 ~ 55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）；
（7）过10g（重力加速度）的冲击。
 
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境过55C，要安装电风扇，强迫通风。
为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。
当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至损坏。

可编程控制器的种类很多，用户可以根据控制系统的具体要求选择不同技术性能指标的PLC。可编程控制器的技术性能指标主要有以下几个方面：

1. 输入/输出点数

可编程控制器的I/O点数指外部输入、输出端子数量的总和。它是描述的PLC大小的一个重要的参数。

2. 存储容量

PLC的存储器由系统程序存储器，用户程序存储器和数据存储器三部分组成。PLC存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和，表征系统提供给用户的可用资源，是系统性能的一项重要技术指标。

3. 扫描速度

可编程控制器采用循环扫描方式工作，完成1次扫描所需的时间叫做扫描周期。影响扫描速度的主要因素有用户程序的长度和PLC产品的类型。PLC中CPU的类型、机器字长等直接影响PLC运算精度和运行速度。

4. 指令系统

指令系统是指PLC所有指令的总和。可编程控制器的编程指令越多，软件功能就越强，但掌握应用也相对较复杂。用户应根据实际控制要求选择合适指令功能的可编程控制器。

5. 通信功能

通信有PLC之间的通信和PLC与其他设备之间的通信。通信主要涉及通信模块，通信接口，通信协议和通信指令等内容。PLC的组网和通信能力也已成为PLC产品水平的重要衡量指标之一。

厂家的产品手册上还提供PLC的负载能力、外形尺寸、重量、保护等级、适用的安装和使用环境如温度、湿度等性能指标参数，供用户参考。

当PLC处于正常运行时，它将不断重复扫描过程。分析上述扫描过程，如果对远程I/O、特殊模块和其他通讯服务暂不考虑，这样扫描过程就只剩下“输入采样”、“程序执行”和“输出刷新”三个阶段了。这三个阶段是PLC工作过程的内容，理解透PLC工作过程的这三个阶段是学习好PLC的基础。下面就对这三个阶段进行详细的分析。

 　　(1) 输入采样阶段

 　　PLC在输入采样阶段，扫描所有输人端点，并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着，进入程序执行阶段和输出刷新阶段，在此阶段输入映像寄存器与外界隔离，无论输入情况如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输人采样阶段，才重新写入输入端的新内容。所以一般来说，输人信号的宽度要大于一个扫描周期，否则很可能造成信号的丢失。

 　　由此可见，输入映像寄存器的数据取决于输入端子上各输入点在上一刷新期间的接通和断开状态。

 　　(2) 程序执行阶段

 　　根据PLC梯形图程序扫描原则，一般来说，PLC按从左到右、从上到下的步骤顺序执行程序。当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”采集到的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件(“软继电器”)的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件(“软继电器”)的状态会随着程序执行过程而变化。

 　　(3) 输出刷新阶段

 　　在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态(接通／断开)在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部负载。

 由此可见，输出映像寄存器的数据取决于输出指令的执行，输出锁存器中的数据由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中的数据决定，而输出端子的接通和断开状态，由输出锁存器决定。

对于用户来说，在编写用户程序或选择设备时，清楚下面介绍的三个阶段，即用户程序执行过程的原理。

PLC采用集中处理的方法，即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。

（1）输入扫描  在这一阶段中，PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号，并将输入信号存入输入映像区，输入映像存储器被刷新。在程序执行阶段和输出刷新阶段中，输入映像存储器与外界隔离，其内容保持不变，直至下一个扫描周期的输入扫描阶段，才被重新读入的输入信号刷新。可见，PLC在执行程序和处理数据时，不直接使用现场当时的输入信号，而使用本次采样时输入到映像区中的数据。如果输入设备能使PLC输入端形成闭合回路，对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“1”，即相当于继电器线圈导通。在程序执行过程中，该编号对应的触点动作；如果输入设备能使输入开路，则对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“0”，即相当于继电器线圈没导通，在程序执行过程中，该编号对应的触点不动作。如果在PLC处于非输入扫描的阶段，PLC外的输入设备状态发生了变化，内部输入继电器也不会发生变化，要等到下一个输入扫描阶段才能根据此时的输入状态来刷新。所以，对于少于十几毫秒的输入信号，经常采集不到。

（2）执行程序  在执行用户程序过程中，PLC按梯形图程序顺序自上而下、从左至右逐个扫描执行，即按助记符指令表的先后顺序执行。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中，PLC从输入映像区中取出输入变量的当前状态，然后进行由程序确定的逻辑运算或其他运算，根据程序指令将运算结果存入相应的内部继电器中，包括输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等。输出继电器的信号存放在输出映像区，即输出继电器与PLC外部的同编号的输出点对应。

在程序执行过程中，同一周期内，的逻辑结果影响后面的触点，即后执行的程序可能用到的新中间运算结果；但同一周期内，后面的运算结果不影响的逻辑关系。该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的终状态（导通与否），将影响下一个扫描周期各触点的开与闭。

（3）输出刷新  程序执行阶段的运算被存入输出映像区，而不送到输出端口上。在输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器，然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。如果内部输出继电器的状态为“1”，则输出继电器触点闭合。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。

 可编程控制器是60年代末在美国出现，当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。

随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至大规模的集成电路，这时的PLC已不再是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺，因此可在初步设计阶段选用可编程控制器，在实施阶段再确定工艺过程。另一方面，从制造生产可编程控制器的厂商角度看，在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器，适合批量生产。由于这些特点，可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎，并得到的发展。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的应用。