西门子模块6ES7341-1CH02-0AE0功能介绍

西门子模块6ES7341-1CH02-0AE0功能介绍

购买PLC时怎么去选择呢？要先确定PLC的生产厂家与型号。对于分布式系统、远程I/O系统，还需要考虑网络化通信的要求。确定PLC生产厂家，主要应考虑设备使用者的要求、设计使用者的习惯、熟悉程度、配套产品的一致性以及编程器等附加设备的通用性、技术服务等方面的因素。从PLC本身的性考虑，原则上只要是PLC产品，如禾川、三菱、欧姆龙、松下、西门子、等
一般来说，对于初次使用PLC的用户或者是用于控立设备（单机控制）的场合，配套日本产的PLC产品，相对来说性能价格比有一定的优势，入门也较容易。对于系统规模较大、网络通信功能要求高、开放性好的分布式PLC控制系统，远程I/O控制系统，欧美生产的PLC（西门子）可以为网络通信功能的发挥提供一定的便利。当然，产品的技术支持与服务、价格等因素也是选择PLC时所考虑的问题。在PLC生产厂家确定后，PLC的型号主要决定于控制系统的技术要求，在满足设备控制要求的前提下，考虑生产成本。
从技术的角度考虑，以下指标是选择PLC型号时应引起注意的问题。
Ⅰ、CPU性能 
PLC的CPU性能主要涉及处理器的“位数”、运算速度、用户存储器的容量、编程能力（指令的功能、内部继电器、定时器、计数器的数量等）、软件开发能力、通信能力等方面。在使用特殊功能模块、特殊外部设备或是需要网络连接的场合，应考虑到CPU的功能与以上要求相适应。此外，在满足控制要求的前提下，CPU的价格也是需要设计人员考虑的问题之一，选择的PLC既要满足系统的功能要求，同时也应该充分利用其功能，避免不必要的浪费。
Ⅱ、I/O点数 
PLC的输入／输出点数是PLC的基本参数之一。在正常情况下，PLC的I/O点可以适当留有余量，但同时也考虑生产制造成本。对于以下情况，应适当考虑增加一定的I/O余量。
①、控制对象的部分要求不明确，存在要求改变可能；
② 、I/O点统计不完整，设计阶段或者现场调试时可能增加I/O点：
③、PLC扩展较困难，但控制系统存在变动可能性；
④、使用环境条件相对较差，PLC工作负荷较重：
⑤、维修服务不方便，配件供应周期较长。
Ⅲ、功能模块的配套 
选择PLC时应考虑到功能模块配套的可能性。选用功能模块涉及硬件与软件两个方面。在硬件上，应保证功能模块可以方便地与PLC进行连接，PLC应有连接、安装位置与相关接口、连接电缆等附件。在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便地对功能模块进行编程。
Ⅴ、通信能力 
对于分布式PLC控制系统、远程I/O控制系统，PLC的通信功能是考虑的问题。而对于集中控制系统或单机控制系统，既要考虑到用户现有外部调试设备等的正常使用，还应考虑到用户管理水平的提高与技术发展的可能性。增强通信功能，既是信息技术发展的基本要求，也是当前PLC的技术发展方向之一。因此，在选择PLC通信能力方面，应有一定的前意识，保留系统的发展空间。购买PLC时怎么去选择呢？要先确定PLC的生产厂家与型号。对于分布式系统、远程I/O系统，还需要考虑网络化通信的要求。确定PLC生产厂家，主要应考虑设备使用者的要求、设计使用者的习惯、熟悉程度、配套产品的一致性以及编程器等附加设备的通用性、技术服务等方面的因素。从PLC本身的性考虑，原则上只要是PLC产品，如禾川、三菱、欧姆龙、松下、西门子、等
一般来说，对于初次使用PLC的用户或者是用于控立设备（单机控制）的场合，配套日本产的PLC产品，相对来说性能价格比有一定的优势，入门也较容易。对于系统规模较大、网络通信功能要求高、开放性好的分布式PLC控制系统，远程I/O控制系统，欧美生产的PLC（西门子）可以为网络通信功能的发挥提供一定的便利。当然，产品的技术支持与服务、价格等因素也是选择PLC时所考虑的问题。在PLC生产厂家确定后，PLC的型号主要决定于控制系统的技术要求，在满足设备控制要求的前提下，考虑生产成本。
从技术的角度考虑，以下指标是选择PLC型号时应引起注意的问题。
Ⅰ、CPU性能 
PLC的CPU性能主要涉及处理器的“位数”、运算速度、用户存储器的容量、编程能力（指令的功能、内部继电器、定时器、计数器的数量等）、软件开发能力、通信能力等方面。在使用特殊功能模块、特殊外部设备或是需要网络连接的场合，应考虑到CPU的功能与以上要求相适应。此外，在满足控制要求的前提下，CPU的价格也是需要设计人员考虑的问题之一，选择的PLC既要满足系统的功能要求，同时也应该充分利用其功能，避免不必要的浪费。
Ⅱ、I/O点数 
PLC的输入／输出点数是PLC的基本参数之一。在正常情况下，PLC的I/O点可以适当留有余量，但同时也考虑生产制造成本。对于以下情况，应适当考虑增加一定的I/O余量。
①、控制对象的部分要求不明确，存在要求改变可能；
② 、I/O点统计不完整，设计阶段或者现场调试时可能增加I/O点：
③、PLC扩展较困难，但控制系统存在变动可能性；
④、使用环境条件相对较差，PLC工作负荷较重：
⑤、维修服务不方便，配件供应周期较长。
Ⅲ、功能模块的配套 
选择PLC时应考虑到功能模块配套的可能性。选用功能模块涉及硬件与软件两个方面。在硬件上，应保证功能模块可以方便地与PLC进行连接，PLC应有连接、安装位置与相关接口、连接电缆等附件。在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便地对功能模块进行编程。
Ⅴ、通信能力 
对于分布式PLC控制系统、远程I/O控制系统，PLC的通信功能是考虑的问题。而对于集中控制系统或单机控制系统，既要考虑到用户现有外部调试设备等的正常使用，还应考虑到用户管理水平的提高与技术发展的可能性。增强通信功能，既是信息技术发展的基本要求，也是当前PLC的技术发展方向之一。因此，在选择PLC通信能力方面，应有一定的前意识，保留系统的发展空间。   控制硬件选购目前市场上的PLC产品众多。国产有：永宏、和利时、凯迪恩等；国外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、松下；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。但各的PLC在性能指标上都有着较大的差异。所以如何选购PLC产品成为了系统设计和系统功能要求的重要环节。
    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，或晶闸管输出。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。
    三是用个人计算机加PLC软件包编程，这种方式是效率的一种方式。基于电脑笔记本的普及和PLC软件编程的方便性，并且易于现场调试。这种方式是用户喜欢用的一种方式。
    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FX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，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，一般在几十万次至几百万次之间，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 DC 5—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PC输出驱动达林顿三管(5—10A)，再驱动负载(见图2)，可大大减小
    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．“COM“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。

控制硬件选购目前市场上的PLC产品众多。国产有：永宏、和利时、凯迪恩等；国外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、松下；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。但各的PLC在性能指标上都有着较大的差异。所以如何选购PLC产品成为了系统设计和系统功能要求的重要环节。
    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，或晶闸管输出。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。
    三是用个人计算机加PLC软件包编程，这种方式是效率的一种方式。基于电脑笔记本的普及和PLC软件编程的方便性，并且易于现场调试。这种方式是用户喜欢用的一种方式。
    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FX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，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，一般在几十万次至几百万次之间，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 DC 5—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PC输出驱动达林顿三管(5—10A)，再驱动负载(见图2)，可大大减小
    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．“COM“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。

PLC的日常保养
         1、日常准备工作：要的熟悉工艺流程，其次是对PLC各种模块的说明资料的熟悉，再次现场布局的了解，后确保自已的各种检测工具要完好无误。
         2、日常点检工作：定期进行CPU的电池的电压检测，正常常情况下为3V，定期对构成PLC系统的相关设备的点检和维护，如UPS定期维护，利用停机时机，对PLC各控制柜进行人工除尘、降温，PLC程序的定期人工备份和电池备份及各相关坏器件的换等工作。
PLC的故障维修步骤
1.总法则：
      对于PLC系统的故障检测法：一摸、二看、三闻、四听、五按迹寻踪法、六替换法。
      一摸，查CPU的温度高不高，CPU正常运行温度不过60℃，因手能接受的温度为人体温度37～38℃，手感为宜;二看，看各板上的各模块指示灯是否正常;三闻，闻有没有异味，电子元件或线缆有无烧毁;四听，听有无异动，镙丝钉松动、继电器正常工作与否，听现场工作人员的反映情况;五出现故障根据图纸和工艺流程来寻找故障所在地;六对不确定的部位进行部件替换法来确定故障。
2.具体步骤：
       当PLC的软件不正常时，主要看CPU的RUN状态是否正常，不正常则进行CPU后重新下载控制程序。
       当PLC硬件不正常时则要按以下顺序进行检查工作：
       1、查看PLC电源是否有电：有电则测量电压是否在+24V的±5%范围之内，有电且正常，则进行下一步;有电不正常则进行电源模块的输出端与输入端进行，若输出端不正常而输入端正常，则换模块;若输入端不正常，则进行输入端的逆流法则进行相应检查，如进行24V交直流变压器的输入电压端的交流电压220V的±10%检查，正常，则换直流24V变压器。无电则按迹寻踪，借助原理图+现场布置总图+接线图纸，检查给电源模块供电的各种电器器件的输出端的接线是否正确，不正确，重新接线;正确用万用表则检查空气开关的进线端与出线端有无正常供电，无正常供电，查明是外界还是自身原因，若为外界则是电压不足还是根本无电压，或负载过重，又或严重过流等等的分析，一直到将事故排除正常供电为止;若为本身器件坏则换之。
     2、了解过CPU工作模式及级：有STOP、HOLDUP、STARTUP（WARMRESTART、COLDRESTART）;低级有：RUN、RUN-P（PG/PC的在线读写程序）。查看CPU是在RUN模式，或是在STOP模式，又或是RUN模式的闪烁状态和STOP模式兼有的保持模式或叫调试模式。如果仅是RUN模式则CPU和各板为正常进行3步。如果是保持模式出现，可能是运行过程中用户程序出现断点而处于调试程序状态，或在启动模式下断点出现，对此情况重新调试好程序，再次将控制程序下载到CPU中方可。
     如果是STOP模式，目测引起STOP的原因分析：A、无电，分析无电原因，是因为供电部门出问题，还是异常掉电（因有有1K3AH的UPS保证很少发生异常掉情况），通常情况下为检修拉电了，待检修结束后进行人工送电。再利用PLC的在线功能将CPU的工作模式从STOP转换为RUN;B、CPU坏，换新的好的同种类型同版本的CPU;C、有板子坏了，有序进行板子的换。对于硬件换时要注意使用与原来的器件相同的产品同型号、同版本来进行，否则会造成实际的PLC配置与相应编程软件中硬件配置数据库中硬件配置不同而无法进行用户控制程序的正常循环执行。
     3、进行各个主板和扩展板上的通迅电缆检查和各模块各LED灯的检察，看是否有坏模块出现fault灯亮，若有则该模块不正常。对于数字量输出模块上各点其实与现实生活上的电灯开关是一样的功能且为常开点，所以在线检修该模块的任一点时，只要在无接线时且该在控制程序不给输出信号时来其通不通就可以了，若通，则该点不正常，不通则正常;不正常时要进行硬件连接线的另选点重接工作;另外我们也可以用新模块进行换后，对替换下来的模块的点进行测量通断状态，通，则该点坏，不通该点为好。对于数字量输入模块的点当于导通的线圈，为常闭状态，它可以在线或下线检测，用表检测若是坏点的话则是不通的状态，则换点重接线;好点则为通状态。只要对硬件接线重新换点重接后均要用相应编程软件对控制软件进行0X或1X地址替换工作。对于模拟量输入模块是与数字量输入模块相同，每个通道都相当于一根导线形式，也就是说相当于常闭点，所以检测通道好坏的方法为用表的测通断功能来检测，当通状态时为好，断状态时为坏通道;模拟量输出模块的方法与数字量输出模块相同。若坏通道则对硬件接线需要换通道与并同时替换控制程序中的相应3X或4X地址;另外对于模拟量模块则要进行量程块的选择的检查，保险丝是否断开的检查等工作。软件配置是否正常，一般为电压1～5V或电流4～20mA，这根据所用的传感器与智能转换器类型来选择。进行过硬件点或通道换工作后条件允许的话均要STOP
         PLC的CPU，再重新下载程序，若条件不允许则直接用新变化来下载变化的程序而不停CPU。对于不用的输入模块的好通道/好点与后一个已用的一好通道/好点进行串联或在软件中进行特别设置。
       4、对大量输出模块的板子上的电源模块在正常生产状态时是不能断电的，因为此时断电的话，将使继电器柜中的常开继电器变为常开状态，容易发生错误，因此要对此类的输出模块，要与现场操作人员进行联系，进行该部分相关设备进行手动操作后，再撤去数字量输出模块的供电线后对模块测点工作。
        5、各类开关类的检测工作：如继电器、接近开关、空气开关等器件的检测工作，是根据开关的类型是常闭型还是常开型来区分，用表来检测其通与不通的状态，其状态与好器件状态相反，则该器件坏了，换之。对于电路大部情况利用常开型，它们是用来人工控制或自动控制电流的接通与断开的;对于常闭型主要用在保护电路中。借此可以知道开关类和保护类器件的正常状态为如何而正常识别器件的好坏。

 近年来,随着PLC技术的不断发展,PLC控制系统的功能不断增强和完善,甚至于在一些电气设备中,PLC已经开始作为其主控制器。毫无疑问,PLC在电气设备中占据着越来越重要的地位。

    1PLC控制系统的结构和配置

    PLC由电源、处理器、储存器、I/O(输入输出接口电路)、通信模块和功能模块六个部分组成,其结构属于总线开放型结构,用户可以利用I/O接口对PLC的功能进行扩展。一般来说,PLC有整体式和模块式两种类型,整体式PLC相对于模块式PLC来说,I/O接口的价格较低,其普遍用于一些小型电气设备的控制系统中;而模块式PLC的扩展能力为优异,而且维修比较方便,因此复杂的电气设备中一般使用模块式PLC。

    2PLC控制系统在电气设备中的设计问题

    PLC在电气设备中的设计有三个部分的设计：一是对控制系统的流程设计;二是I/O地址的设计;三是控制系统的设计。

    2.1PLC控制系统的流程设计

    整个设计过程要明确PLC在电气设备所要完成的控制目标,然后在此基础上确定PLC在电气设备中的控制范围,根据选取的控制系统电路来确定相对应的主机,后根据所选的主机选择相应的配套模块。

    2.2PLCI/O接口地址的设计

    I/O接口地址设计是PLC系统设计中非常重要的一部分。一方面,从软件方面来说,只有确定了I/O接口的地址后才能进行相关的软件编程工作;另一方面,对于硬件及PLC外围来说,只有确定了I/O接口地址后才能进行绘图、接线以及装配等工作。为了方便查看和处理,一般的输入/输出确定过程中的各项技术指标和代码都会用清晰明了的方式展示出来,比如使用EXCEL表格的形式。

    2.3PLC控制系统的设计

    PLC控制系统完整的设计分为两个大部分,分别是软件系统设计和硬件系统设计。对于软件系统设计来说,一般是指对PLC控制系统程序的编写,PLC程序可分为主程序、子程序和中断程序,其被用于对电气设备的软硬件进行控制;而对于硬件系统设计来说,一般有抗干扰措施的设计、电气设备控制元件的选用以及电气设备控制系统设计等。

    (1)PLC控制系统的软件设计：PLC控制系统的软件设计并没有固定的方法,即编写一个优化的PLC软件程序并没有捷径,只能依靠编程人员自身的能力和经验。因此,编程人员个人的能力和经验是完成好这项工作的关键所在。当然,PLC的软件设计还是有基本的设计方法,包括流程图法、逻辑代数法以及功能图法等。PLC程序设计的一般有五个步骤：确定控制系统的启动条件、关断条件等;二步是判断控制程序中的输出对象是否存在启动或者关断的制约条件;三步是输出对象按照标准方程进行编程。无制约条件时,使用方程：,有制约条件时,使用方程：;然后将已知条件代入,设计出程序的梯形图;后是对所编写程序的检查修改。另外一个需要注意的问题是,一般的控制系统设计的编程方式采用梯形图,因为梯形图相对于语句编程来说为直观形象。

    (2)PLC控制系统的硬件设计：在电气设备的PLC控制系统的硬件设计过程中,的就是电气设备的控制系统设计,其用于控制整个电气设备的硬件运行。电气设备的控制系统设计的好坏与否对于电气设备能否正常使用具有十分重要的影响;电气设备中的抗干扰措施设计主要是用于提高控制系统软硬件工作的稳定性以及对外界环境影响的适应能力。一般的PLC抗干扰设计包括三个部分,一个部分是电源的抗干扰设计,主要是为了控制电网的干扰。另一个部分是输入输出的抗干扰设计,主要是为了控制输入输出的电流干扰。后一部分是外部配线的抗干扰设计,主要是为了防止外部配线之间的干扰;元件的选用在硬件设计中也占据非常重要的位置,如果选用的元件不合适,对于整个控制系统的硬件设计影响很大。

    2.4PLC控制系统的调试

    PLC控制系统的调试有两个部分的调试,是模拟调试,然后再在模拟调试无问题的前提下进行联机调试。

    (1)模拟调试：硬件进行模拟调试的前提是控制系统与主电源断开,以此将硬件立出来进行模拟调试。在模拟调试过程中,软件部分的调试主要是利用各种输入控制和观察信号指示灯的变化来实现的,即使用开关、电位表以及万用表等模拟输入信号,在观察PLC的输出逻辑关系来验软件部分能否正常运作。如果模拟测试软件部分出现了逻辑错误,要反复修改测试,直至输出逻辑正确的位置。

    (2)联机调试：在模拟调试合格的前提下,就可以进行系统的联机调试了。联机调试的目的主要是测试PLC控制系统软件和硬件之间的兼容性,即将模拟测试合格的软件程序载入到PLC控制电路之中进行实际情况下的运行。如果联机调试结果不符合预期的要求,则要重新对控制系统修改和调试直至达到相关要求为止。

    3PLC控制系统在电气设备中的应用

    PLC在电气设备的控制系统中被广泛应用,下面就两个实例来说明PLC在电气设备中的应用,其中一个典型的例子是利用PLC改造老式的采用的继电器控制的电气自动化系统,从而实现实时对电气化设备状态变化等;另一个是PLC轧钢厂加热炉上料系统中应用。

    3.1PLC在电气自动化系统的改造方面的应用

    (1)系统硬件的设计：是选择机型和相关配套的模块。机型的选择要综合考虑其性能、性、价格以及配套的各种功能模块等因素,从中选出适合的机型。其次是选择I/O接口。一般来说。I/O的选择有四个步骤：一是选择I/O的数量,选择时考虑留出一定的接口数量作为备用;二是确定离散和模拟输入输出;三是确定特殊的输入输出,由于有些特殊类型功能模块不能使用I/O接口通信,因此要特别注意厂家是否提供了相关模块;四是确定智能输入输出,智能输入输出模块可以提高PLC对数据的处理和反应速度,因此在选用时要特别注意。再次是电源的选择。电源模块的选择没有什么特殊的要求,只需要电源模块提供的电流能够大于PLC控制系统工作时所需电流即可。然后是考虑抗干扰措施设计。由于PLC的电路对于环境湿度、温度等比较敏感,工作性能受环境因素影响比较大,因此在PLC硬件系统的设计过程中一定要考虑其考干扰措施的设计,选用抗干扰措施设计较好的硬件。后是控制元件的设计。主要任务有两个,分别是存储器空间的分配和存储器的确定。

    (2)系统软件的设计：是进行系统程序的初始化设计。综合考虑电气自动控制系统程序的启动条件、关断条件以及其制约条件等,从而从整体上确定PLC程序的结构形式。

其次是选用合适的编程方法和编程语言对PLC程序进行编写,并对编写好的PLC程序进行检查。后是进行系统的调试。进行系统的模拟调试,将控制系统同主电源断开,单对电气自动化控制系统进行模拟调试。若模拟软件测试过程中发现问题,需要对软件进行。若在此过程中未发现问题,则通过系统的模调试,进入系统的联机测试。将合格的程序载入电气自动控制系统中,进行现场的运行,反复修改调试直至达到通过利用PLC改造老式的电气自动控制系统的预期目的。完成以上工作后编写相关技术文献交付使用后利用PLC改造老式电气自动控制系统的工作就完成了。

    3.2PLC在轧钢厂加热炉上料系统中的应用

    (1)系统硬件设计：PLC在轧钢厂加热炉上料系统中的硬件设计,主要的考虑因素是对于轧钢厂内钢材的长度控制和钢材运输辊道的速度控制以及停车控制。可以根据相关要求选取合适的PLC作为主控制器,譬如,可以选择华光SZ4型PLC作为轧钢厂加热炉上料系统的主控制器。然后,再选择相关的配套功能模块组成硬件系统,如针对钢材的长度控制,我们可以选本光洋TRDJ1000S型旋转编码器,SZ系列PC的ZCTIF计数器接口模块以及OMRON的EJR5E4型光电感应器,而对于钢材运输辊道的速度控制以及停车控制,我们可以一般采用75kw的变频器即可。

    (2)系统软件设计：系统的控制系统的设计主要是依据轧钢厂加热炉上料系统的工作原理,即轧钢厂加热炉上料系统的控制系统根据所需加热的钢材的长度控制电机的工作。在PLC的整个控制过程中,PLC对钢材的长度进行测量,然后再通过反馈的脉冲信号控制变频器进行调速,从而对电机进行控制。在依据以上原理编写完PLC控制程序后,还需要进行软件的模拟调和联机调试。

    随着人类的发展需要,人们对于电气设备工作的精度、性以及稳定性等要求越来越高,将PLC用于电气设备的控制,可以显著简化系统的控制结构,同时也能大大增加系统的性、稳定性和性,并且PLC控制系统的操作简单,故障率低。毫无疑问,电气设备自动控制系统采用PLC是未来电气设备控制系统的发展趋势。