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产品描述
西门子6AV2124-0UC02-0AX1安装调试
一、选择合适的网络
对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络是很重要的，甚至有人提出了“网络就是控制器”的概念。，网络是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求来选择网络的形式，这在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；另外，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。一个实时系统的性能可从时间、性和应用对象三个方面来衡量。
二、掌握PLC扫描原理
与其它控制设备比较，PLC重要的特征是“扫描”。PLC上电后，自动重复执行程序扫描和I/O扫描，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中相应的单元内，输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。在用户程序执行阶段，PLC按由上而下、先左后右的顺序依次地扫描程序（梯形图），根据逻辑运算的结果，刷新RAM存储区或I/O映象区对应单元的状态。在输出刷新阶段，根据I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，这时，才是PLC 的真正输出。可见，采用PLC程序控制的过程和结果与继电器逻辑回路是有区别的，特别是涉及到梯级的次序、脉冲信号的捕捉等，与PLC的扫描原理是密切相关的。实践中，大量的程序问题均源于此，常常会出现不可思议的。因此，设计PLC程序，精通PLC的基本原理。
三、力求结构化程序设计
提高程序的质量，提高编程效率，使程序具有良好的可读性、性、可维护性以及良好的结构，是每位程序设计者的目标。IEC61131-3是电工(IEC)于1999年推出的用于工业控制领域的标准化编程语言，具有开放性、可移植性、结构化编程和结构化数据、检错和纠错能力强等特点，适用于PLC编程。采用结构化程序设计，便于构造程序(尤其是复杂的程序)、多人设计，调试以及软件管理。虽然软件工程的思想已被绝大部分程序员所接受，但要将这种思想转化为软件开发过程中的自觉行为却不是一件很容易的事。
四、重视抗干扰措施
自动化系统应用于恶劣的工业现场，抗干扰措施尤为重要。实践中，经常出现由于干扰导致调试失败甚至设备损坏的事例。自动化系统的干扰，有以下3类来源：
1)空间辐射干扰；
2)系统外部线路，包括电源线、信号线、接地系统等引入的干扰；
3)系统内部电磁辐射及线路干扰。
五、针对这些干扰，在工程实施中要考虑以下措施：
1)在系统结构设计与设备选型时，充分考虑环境适应性和电磁兼容性；
2) 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰；
3)合理选择和敷设电缆、电线；
4)硬件上采取隔离装置或滤波装置；
5)软件上采取提高性的措施，如数字滤波、定时校正参考点电位、信息冗余等；
6)正确选择接地方式，一般采用一点接地和串联一点接地。
1968年，美国通用汽车公司（GM）根据市场形势与生产发展的需要，提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车型号”的战略。要实现这个战略决策，依靠原有的工业控制装置显然不行，而有一种新的工业控制装置，它可以随着生产品种的改变，灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。
1969年，的美国数字设备公司（DEC）根据GM的功能要求，研制出了这种新的工业控制装置，并在GM公司的一条汽车自动化生产线上运行成功。由于这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及专门用于逻辑控制的情况，人们称这种新的工业控制装置为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。
从此以后，PLC正式登上历史的舞台，而它，也成为了世界工业控制技术的革新之剑，一个由PLC开启的工业控制新时代由此形成。
从1968年至今，PLC已经走过45年的历程。这45年间，无论是技术、市场还是应用，PLC都发生了翻天覆地的变化，不变的是，PLC自诞生之日起，就成为了工业控制市场的宠儿，始终占据重要的位置。
PLC市场：兵家必争之地
PLC在我国的发展已有长达30余年的历史，中国PLC市场规模从2006年的44.3亿元发展到2012年的79亿元，随着“十二五”提升装备自动化的提出，业内预计PLC市场将处于持续增长状态，2013年市场规模有望达90亿元。如此规模，使得中国PLC市场早已成为各自动化厂商的兵家必争之地。
中国PLC市场早已成为各大自动化厂商的兵家必争之地。在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界上所有的，称其为群雄逐鹿，一点也不为过。但这些在行业上都有各自的范围。大中型系统采用欧美PLC居多，比如西门子、罗克韦尔自动化等；小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多，三菱、欧姆龙等。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。近年来国产及中国PLC凭借良好的性价比也了较快的发展，但也大多主要应用在小型控制系统。
OEM市场或成下一竞争高地？
当前我国工业领域的能源消耗占中国总能源消耗的51%，其中OEM行业占9%，而各种机器则至少提率达6%，才能达到国家“十二五规划”的节能目标，与高能耗相对应的还有低的利润值。如此窘境令中国OEM厂商迫切需要提高机械的自动化水平，来改变现在的市场格局。PLC作为典型控制产品，自然成为了OEM提高机械自动化水平的重要工具。OEM市场也成为PLC产品的应用市场，其中纺织、包装及机床在PLC市场中占有较大比重。然而，OEM市场主要使用的是小型及微型PLC，使用大型PLC的比例几乎为零。所以，长久以来，日系、国产及中国一直占据OEM市场的主流。但从2012年开始，我们开始发现，一些原本主要倾力项目型市场，以大中型PLC为主要产品的厂商也开始将目光锁定在OEM市场。
2012年， 罗克韦尔自动化推出与ControLogix系列产品一脉相承的CompactLogix系列产品，该系列产品不仅具有灵活性高、开发时间短、简便易用的特点，而且其简化的功能、紧凑型的设计使其将罗克韦尔自动化集成架构的优势扩展到中、小型应用，为OEM客户提供优选择。
无有偶，2013年，施耐德电气隆重推出“睿易”系列，特别针对OEM客户在自动化生产及成本投入方面的诉求，具备性能、、简单应用与高性价比等协同优势。"睿易"系列包含可编程控制器、变频器、运动控制、人机界面等产品，一经推出就得到了暖通空调、电梯、包装等的普遍认可。
OEM是否会成为下一个PLC的竞争高地？还需拭目以待。
国产PLC，仍需努力
作为离散控制的产品，PLC在我国的应用已有30年的历史，PLC自20世纪70年代后期进入中国以来，应用增长十分。PLC进入中国时初是从成套设备引进应用，由于PLC价格昂贵，引进的PLC主要用于冶金、电力、自动化生产线等大的设备和系统。在引进国外PLC产品的过程中，我国也曾组织相关单位消化、吸收PLC的关键技术，试图对PLC进行国产化。但终究因为缺乏资金和后续研究力量、生产技术相对落后等原因，没能成功实现产业化。
截止到目前，中国PLC市场的绝大部分份额依然是被国外产品所，但不可否认的是，在引进、吸收进行国产化的过程中，成长起来一批国产PLC厂商，如台达、和利时公司、腾控公司等。尽管他们的规模不一样，且主要都集中在中小型PLC领域，但这些厂商凭借较好的性价比的确赢得了一些市场份额。
值得欣慰的是，这些国产并没有满足于中小型PLC的应用，一些有较强实力的公司也开始将触角伸向了中大型PLC领域。
2012年，台达面向应用领域推出了模块化中型可编程控制器—AH500系列，该系列产品继承了台达PLC稳定优良的性能特点外，与市场上同类型产品相比，AH500系列中型PLC具有明显的后发优势，它采用全模块化设计，方便系统升级和扩展；它采用高度整合的软件和界面，内建丰富的功能模块，拥有扩展模块功能齐全、节省用户配置成本和维护成本等特色，适用于中工厂自动化、楼宇自动化以及过程自动化领域。
而另一国产PLC企业——和利时集团也开始了国产大型PLC的研究，并推出了LK系列大型PLC。LK系列大型PLC自面世以来凭借的产品性能和设计，在多个重大项目中经受住了现场各种恶劣环境的考验与检阅，并满足了复杂的用户需求。为满足各行业控制系统互联、通讯与共享的要求，LK系列大型PLC通过开放式系统设计、合理的通讯接口设置和丰富的通讯方式在业界备受。
随着中国“十二五”产业升级要求的提出，中国PLC市场增长空间无限，这也必然会使得这个群雄逐鹿的“战场”加硝烟四起。国产虽然拥有天时、地利、人和的优势，但若想在激烈的市场竞争中持续增长，还尚需时间的考验，尤其是抢占大中型PLC市场的份额，将是未来本土PLC企业面临的大挑战；同样，占有先天优势的外资也不可“轻敌”，还需在保证产品性能、质量的基础上，不断发展，方能“稳坐江山”。
其实无论是国产还是外资，这个市场都足够容纳。每家企业也都有各自不同的发展策略，重要的是如何发现自身的优势所在，为客户创造出差异化的，开拓出一条适合于自身的发展道路。如果仅仅是单凭价格的“厮杀”，恐怕很难长久立足于市场之中。
PLC的硬件故障较为直观地就能发现，维修的基本方法就是换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的换会带来不必要的损失。 （1）电源模块故障
一个工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。“AC”灯表示PLC的交流总电源，“AC”灯不亮时多半无工作电源，整个PLC停止。这时就应该检查电源保险丝是否熔断，换熔丝是应用同规格同型号的保险丝，无同型号的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝说明电路板短路或损坏，换整个电源。“5VDC”、“24VDC”灯熄灭表示无相应的直流电源输出，当电源偏差出正常值5%时指示灯闪烁，此时虽然PLC仍能工作，但应引起重视，必要时停机检修。“BATT”变色灯是后备电源指示灯，正常，黄色电量低，红色故障。黄灯亮时就应该换后备电池，手册规定两到三年换锂电池一次，当红灯亮时表示后备电源系统故障，也需要换整个模块。
（2）I/O模块故障
输入模块一般由光电耦合电路组成；输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二管指示。有输入信号但该点不亮或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，如果只是因为一个点的损坏就换整个模块在经济上不合算。通常的做法是找备用点替代，然后在程序中改相应的地址。但要注意，程序较大是查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是换输入模块还是换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是不允许的。
（3）CPU模块故障
通用型S5PLC的CPU模块上往往包括有通信接口、EPROM插槽、运行开关等，故障的隐蔽性大，因为换CPU模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细。
检修实例：一台PLC合上电源时无法将开关拨到RUN状态，错误指示灯先闪烁后常亮，断电复位后故障依旧，换CPU模块后运行正常。在进行芯片级维修时换了CPU但故障灯仍然不停闪烁，至到换了通信借口板后功能才恢复正常。
1.引言
伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。通常的控制方式有三种：
①通讯方式，利用RS232或RS485方式与上位机进行通讯，实现控制；
②模拟量控制方式，利用模拟量的大小和性来控制电机的转速和方向；
③差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。
简单、方便的实现对伺服电机转速的控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主要研究如何利用PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为的控制。
2.控制系统电路
控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，这种型号的PLC除了带有输入输出点外。还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，这一型号PLC所具有的模拟量模块，能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏，型号为TP177B。
具体控制方案：触摸屏是人机对话接口，初的指令信息要从这里输入。输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量，并连接到伺服控制器的模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算，而后驱动伺服电机达到相应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器，形成闭环系统，实现转速稳定的效果。
表1直接实测数值表 输入值 整形数值 实际转速
500 500 70
2000 2000 360
4000 4000 750
6000 6000 1145
由表1可看出，输入值和实际转速相差甚远，而的办法是通过运算将输入值转换成能对应上实际转速的整形数值。但是还要找到转速和转速对应的数值。通过实验发现，对应关系如表2所示
PLC的模拟量输出和伺服电机转速输出都是线性的，可以根据表2的数据列出直线方程组，计算出输入值和整形数值之间的关系。
2711＝500×a+b
30854＝600×a+b
解得：a=5117；b=152
设实际转速为x，整形数值为y；那么关系方程为：
y=5117×x+152
通过PLC。实现则需妻用到数字运算指令；
运算后，将数据直接传送到模拟量输出口就完成了转换工作(由于输出口不接受双字数据；所以仅传字数据，VB2232即可)。
这样．就基本上完成了从对话框输入速度值，经过PLC运算后输出模拟量。伺服控制器接收到模拟量驱动伺服电机，伺服电机的转速等于输入速度值的过程。通过经过实际检验，测得输入值、整形数值、实际转速如表3。
表2 实测对应数值表 整形数值 实际转速
2711 500
30854 6000
表3运算后的实测数值表 输入值 运算后数值 实际转速
500 2711 500
1000 5269 999
2000 10386 1998
3000 15503 3000
4000 20620 4002
5000 25737 5001
6000 30854 6000
方案中的伺服电机，设计工作转速范围为500～6000RPM，精度要求为±3RPM。
3.控制过程
在触摸屏中设置一个对话框，可输入4位数值，然后将此对话框中的数据属性设置成对应PLC中的变量数据(如VW310)。目的是当在对话框中输人数值后，电机就能够达到与该数值相同的速度。
PLC输出的模拟量是0～10V，对应的数据是0～32000；而伺服电机的输入模拟量是0～l0V。对应的转速是0-6500 RPM。由于这些数值都是理论上的，并且终希望得到的还是输入值对应上转速即可。因此，模拟量作为中间环节仅做参考。需要考虑的还是输入值、数据和实际转速。经过直接实测，测试数据如表1所示。
4.结束语
本文提出了一种利用西门子200系列PLC所配备的模拟量输出模块，控制伺服电机的方法，方法简单，易于实现，且能够满足转速精度为±3 RPM的工作要求。
随着科技的不断进步，PLC的种类日益繁多，功能也逐渐增强。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法，但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整，以便设计出满足期望的工业控制系统。合理选择PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用有着重要作用。本文就PLC的机型、I/O、存储器类型及容量和编程器、外部设备几个方面来说明选择PLC应该考虑的因素，并给出了两个PLC应用的实例。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法，但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整，以便设计出满足期望的工业控制系统。
合理选择PLC，对于提高PLC在控制系统中的应用有着重要作用。本文就PLC的机型、I/O、存储器类型及容量和编程器、外部设备几个方面来说明选择PLC应该考虑的因素，并给出了两个PLC应用的实例。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法，但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整，以便设计出满足期望的工业控制系统。
从PLC的机型、I/O、存储器和编程器选型分析：
一、机型的选择
我国市场行的有如下几家PLC产品：
1．施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；
2．罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品；
3．西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；
4．GE公司的产品；
5．日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品，其中使用较多的是三菱PLC公司F1、F2、FX2等系列产品。
PLC机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择、维护使用方便以及性能价格比优的机型。通常做法是，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的PLC；其他情况则选用模块式结构的 PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带 A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或机（其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等）。
应该注意的是，同一企业应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把控制各立系统的多台PLC联成一个DCS系统，这样便于相互通信，集中管理。
二、I/O（输入/输出）的选择
PLC在20世纪90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为微型PLC（32I/O）、小型PLC（256I/O）、中型PLC（1024I/O）、大型PLC（4.69I/O）、巨型PLC（8195I/O）五种。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。
（一）确定I/O（输入/输出）点数
根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加 10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
（二）开关量I/O（输入/输出）
开关量I/O（输入/输出）接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入/输出信号为24～240V，直流输入/输出信号为5～240V。尽管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于错误信号的抖动电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
（三）模拟量I/O（输入/输出）
模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，因而可接收低电平信号，如RTD、热电偶等。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混号。
（四）特殊功能I/O（输入/输出）
在选择一台PLC时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定（如定位、快速输入、频率等）。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使CPU从繁重的任务处理中解脱出来。
（五）智能式I/O（输入/输出）
当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的I/O模块。一般智能式I/O模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理，并将处理结果送入CPU或直接输出，这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。
三、存储器类型及容量选择
PLC系统所用的存储器基本上由PROM、EPROM及RAM三种类型组成，存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的大存储能力6kB，中型机的大存储能力可达64kB，大型机的大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。
PLC的存储器容量选择和计算的种方法是：根据编程使用的节点数计算存储器的实际使用容量。二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照表4的公式来估算。为了使用方便，一般应留有25%～30%的裕量，存储容量的方法是生成程序，即用了多少字。知道每条指令所用的字数，用户便可确定准确的存储容量。表4同时给出了存储器容量的估算方法。
四、编程器和外部设备的选择
在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。通常情况下，小型控制系统一般选用价格的简易编程器，如果系统较大或多台PLC共用，可以选用功能强、编程方便的图形编程器。如果有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、锂电池电压下降等原因破坏RAM中的用户程序，可以选用EEP-ROM模块作为外部设备。
五、实例
（一）利用三菱PLC实现对印刷机的控制
印刷机的一套电气设计属于系统设计，为了使产品性能稳定，易于维护，采用以PLC为主控器的控制方案。印刷机要求易于操作，精度高，输入、输出点较多，因此采用双机通讯。上位机采用三菱的FX2N-80MR、FX2N-80MR自带I/O接口，可以接40点输入，40点输出，主要负责主传动的控制，各机组离合器的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱FX2N-64MR、FX2N-64MR可以接32点输入，32点输出，主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。上位机与下位机采用RS485,通讯，通讯方便，。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行，维护方便，操作简便直观，大大提高了胶印机的档次。
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