西门子模块6AV2123-2DB03-0AX0供应

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 CPU模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。

     1．CPU芯片

     CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。PLC使用以下几类CPU芯片：

    (1)通用微处理器，如Inbbb公司的8086，80186到Pentium系列芯片；

    (2)单片微处理器(单片机)，如Inbbb公司的MCS51／96系列单片机；

    (3)位片式微处理器，如AMD 2900系列位片式微处理器。

    2．存储器

    PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各种工作。系统程序由PLC生产厂家设计并固化在ROM内，用户不能直接读取。PLC的用户程序由用户设计，它决定了PLC的输入信号与输出信号之间的具体关系。用户程序存储器的容量一般以字(每个字由16位二进制数组成)为单位，三菱的FX系列PLC将用户程序存储器的单位称为步(Step，即字)。小型PLC的用户程序存储器容量在lK字左右，大型PLC的用户程序存储器容量可达数M(兆)字。

    PLC常用以下几种存储器：

    (1)随机存取存储器：(RAM)

    用户可以用编程器读出RAM中的内容，也可以将用户程序写入RAM，因此RAM又叫读／写存储器。它是易失性的存储器，将它的电源断开后，储存的信息将会丢失。

    RAM的工作速度高，价格低，改写方便。为了在关断PLC外部电源后，保存RAM中的用户程序和某些数据(如计数器的计数值)，为RAM配备了一个锂电池。现在有的PLC仍用RAM来储存用户程序。

  锂电池可用2~5年，需要换锂电池时，PLC面板上的“电池电压过低”发光二管亮，同时有一个内部标志位变为l状态，可以用它的常开触点来接通控制屏面板上的指示灯或声光报警器，通知用户及时换锂电池。

    (2)只读存储器(ROM)

    ROM的内容只能读出，不能写入。它是非易失的，它的电源消失后，仍能保存储存的内容。ROM—般用来存放PLC的系统程序。 

    (3)可电擦除的EPROM(EEPROM或E2PROM)

    它是非易失性的，但是可以用编程器对它编程，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点。但是写入信息所需的时间比RAM长得多，EEPROM用来存放用户程序。有的PLC将EEPROM作为基本配置，有的PLC将EEPROM作为可选件。

    （4）通信扩展板FX2N-422-BD  FX2N-422-BD应用于RS-422通信。可连接FX2N系列的PLC上，并作为编程或控制工具的一个端口。可用此接口在PLC上连接PLC的外部设备、数据存储单元和人机界面。利用FX2N-422-BD可连接两个数据存储单元（DU）或一个DU系列单元和一个编程工具，但一次只能连接一个编程工具。每一个基本单元只能连接一个FX2N-422-BD，且不能与FX2N-485-BD或FX2N-232-BD一起使用。 

以下叙述的硬件/软件条件为：不带RS232串口的笔记本电脑、欧姆龙CPM2AH-60CDR型plc、Cx-Programmer V5.0编程软件。
 1. Cx-Programmer V5.0与PLC通信不稳定：
 电脑与PLC的连接方式：电脑USB口(该电脑没有RS232串口)←→[USB转RS232电缆的USB插头←→USB转RS232电缆线(电脑已经安装驱动，且默认的COM4端口已经设置为COM1)中间部分←→USB转RS232电缆的RS232公头]←→[[电脑与PLC的连接电缆的RS232母头←→电脑与PLC的连接电缆线的中间部分←→电脑与PLC的连接电缆的RS232公头]]←→PLC的RS232母头。
 上面单中括号内为USB转RS232电缆，双中括号内为电脑与PLC的连接电缆。电脑与PLC的连接电缆接线如下：(1).公头(用以连接PLC)的2、3、9分别与母头的2、3、5(用于连接电脑或USB转RS232连接线)短接，这是欧姆龙官方的连接方法；(2).公头和母头的2-2、3-3、5-5分别短接，这是RS232连接线的常规连接方法。后来经过实践证明：上面2种电脑和PLC的连接电缆都可以使用。1种电缆通信稳定。对于2种电缆，当电脑和PLC之间通过VC应用程序进行通信时效果不好，容易丢帧（用串口调试助手可以看到），只有当电脑和PLC共用电源（共地）时才没有发现问题。所以，请尽量采用1种连接电缆。
 有时间电脑和PLC能正常通信，有时间却不行——显示“Modem已经被选中，要继续码？”故障（实际上“码”应当为“吗”），一旦出现该故障信息，就一定会出现以下故障信息：
 当通信不上时，笔者采用过回以前的正常操作系统、重新安装Cx-Programmer V5.0编程软件等方法，又可以正常通信了，但一旦断线后又可能通信不上了。有几次还发现，有些程序可以和PLC通信上，而有些程序却不行！因此，笔者就将可以通信的PLC程序先备份，然后全部删除程序中的指令，后将目标程序的指令全部复制过来（复制时注释可以自动复制过来），这样居然电脑就可以正常和PLC进行通信了！但是——下一次这个程序可能又无法正常通信了！郁闷……
 根据通信错误信息“Modem已经被选中，要继续码？”，笔者找到了解决方法：在桌面上右击“我的电脑”,再点击“属性”——“硬件”——“设备管理器”，再双击“调制解调器”，再右击展开的调制解调器型号，点击“停用”就可以了。
 另外，正确连接方法如下：在电脑没开机或（和）PLC没通电（否则带电拔插通信口可能造成通信口损坏(虽然这种几率不大，但你不要去碰)）的情况下连接好USB转RS232电缆、电脑与PLC的连接电缆，然后再通过Cx-Programmer连接电脑与PLC。
 请注意：USB口也不是随便乱插就可以的，关键要保证设备管理器里的RS232口为COM1。笔者的电脑上时这种情况：初已将默认的RS232口从COM4口改为COM1口，但插下面的USB口却对应RS232的COM4口（COM1、COM3正在使用），无法连接电脑与PLC；插上面的USB口对应RS232的COM1口（COM2、COM4正在使用），可以连接电脑与PLC。
 2. Cx-Programmer V5.0与PLC通信干扰：
 如果Cx-Programmer在线，电脑和PLC已经连接，处于通信状态下，当每次设备停机时（将近20个交流接触器同时断开）Cx-Programmer将会出现通信错误，电脑和PLC连接中断。而当每次开机时（将近20个交流接触器同时吸合）却不会出现通信错误的情况。
 解决方法：重新连接PLC。如果你是个主义者，可以在每个接触器线圈上加一个RC阻容模块（每个RC模块大概60个大洋左右），也许不会出现通信错误的情况（不过笔者没有试过哟...）。
 3. 电脑与PLC的连接电缆试验：
 因为想到电脑与PLC的连接电缆（1种常规的连接电缆）为2-2短接、3-3短接、5-5短接，所以考虑直接用USB←→RS232电缆将电脑和PLC连接起来，如果这样可以的话不就省了一条连接电缆了吗？下面是直接用USB←→RS232电缆将电脑和PLC连接起来的试验结果：
有时间1次通信时出现以下错误：“所选的端口被另一个应用所占用”；2次通信时出现以下错误：
    为什么电脑通过上述两种连接电缆与PLC连接没有问题，而直接采用USB转RS232电缆线与PLC连接却不行呢？以下是分析过程：
1种可能：阻抗的原因。虽然上述两种连接电缆为直连线，却有阻抗存在，多了这个阻抗就可以正常连接。但这个原因好像很牵强，连笔者自己都不能相信。
2种可能：该USB转RS232的公头与PLC的母头接触不良，而加一根电缆却能连接正常——USB转RS232的公头与连接线的母头接触良好，连接线的公头与PLC的母头接触良好。该猜测来源于笔者遇到过的一次电脑故障：某台电脑的鼠标无法使用，另外换一个鼠标正常，把故障鼠标换到其它电脑却能正常使用。后怀疑鼠标接头与主板插口接触不良，就将鼠标插头破开再涂上一层焊锡，结果使用正常！但是对于USB转RS232的公头与PLC的母头接触不良这种猜测，笔者觉得可能性不大——因为他解释不了“所选的端口被另一个应用所占用”这个故障。
后想到了另外一个可能：USB转RS232直接与PLC连接就相当于USB转RS232的串口与PLC的串口1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7、8-8、9-9一一对应连接，而通过连接线却只有2-2、3-3、5-5三对端子连接，这说明1-1、4-4、7-7、8-8、9-9至少有一对是不能连接的，否则就会出现问题，而且这还既有可能损坏PLC与电脑的通信端口。笔者认为就是这个原因。

一、plc控制系统的安装

1．PLC控制系统对布线的要求

1) 对PLC主机电源的配线应使用双绞线，并与动力线分开。

2）接地端子接地，接地线使用2mm2以上的导线。

3）输出/输入线应与动力线及其它控制线分开走线。

4）传递模拟量的信号线应使用屏蔽线，一端接地。

5）基本单元和扩展单元间传输要采用厂家提供的连接线。

6）所有配线使用压接端子或单线。

7）系统的动力线应足够粗。

2．输出/输入对工作环境的要求：按《操作手册》的要求执行。

二、PLC控制系统的调试及试运行的操作

1．调试前的操作

1）在通电前，认真检查电源线、接地线、输出/输入线是否正确连接，各接线端子螺丝是否拧紧。

2）在断电情况下，将编程器或带有编程软件的PC机等编程外围设备通过通讯电缆和PLC的通讯接口连接。

3）接通PLC电源，确认“PWR”电源指示LED点亮。将PLC的模式设定为“编程”状态。

4）写入程序，检查控制梯形图的错误和文法错误。

2．调试及试运行：进入调试及试运行阶段，调试分为模拟调试和联机调试。

三、PLC控制系统的维护

应做好定期的常规维护、检修工作。以每六个月到一年一次为宜，若外部环境较差时，可视具体情况缩短检修时间。

▲PLC日常维护检修的项目为：

1.供给电源  在电源端子上判断电压是否在规定范围之内。

2.周围环境  周围温度、湿度、粉尘等是否符合要求。

3.输入/输出电源  在输入/输出端子上测量电压是否在基准范围内。

4.各单元是否安装牢固，外部配线螺丝是否松动，连接电缆有否断裂老化。

5.输出继电器  输出触点接触是否良好。

6.锂电池  PLC内部锂电池寿命一般为三年，应经常注意。

一个实际的plc控制系统是以PLC为组成的电气控制系统，实现对生产设备和工业过程的自动控制。PLC控制系统设计的好坏直接影响着产品的质量和企业的生产效率，关系到企业的经济效益。因此，在设计PLC控制系统时要了解被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系，大限度地满足生产设备和生产过程的控制要求，同时力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便，并保证控制系统。

用户在使用PLC进行实际系统设计的过程中，会自觉或不自觉地遵循一定的方法和步骤。PLC是一种特殊的计算机，在体系结构、运行方式和编程语言等方面有别于普通计算机，因此在设计方法和步骤上有其特殊性。虽然不能要求先做什么，后做什么，具体应该怎样做，但遵循一些共同的原则，使PLC应用系统的设计方法和步骤符合科学化，形成工程化，趋于标准化。

一、 设计原则及方法

1.系统设计的基本原则

在进行PLC控制系统的设计时，一般应遵循以下几个原则：

（1）满足被控对象的工艺要求。

（2）在满足控制要求和技术指标的前提下，尽量使控制系统简单、经济。

（3）控制系统要。

（4）在设计时要给控制系统的容量和功能预留一定的裕度，便于以后的调整和扩充。

2.设计内容

（1）根据被控对象的特性及用户的要求，拟定PLC控制系统的技术条件和设计指标，并写出详细的设计任务书，作为整个控制系统设计的依据。

（2）参考相关产品资料，选择开关种类、传感器类型、电气传动形式、继电器/接触器的容量以及电磁阀等执行机构。

（3）选择PLC的型号及程序存储器容量，确定各种模块的数量。

（4）绘制PLC的输入/输出端子接线图。

（5）设计PLC控制系统的监控程序。

（6）输入程序并调试，根据设计任务书进行测试，提交测试报告。

（7）根据要求设计电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。

（8）编写设计说明书和使用说明书等设计文档。

3.设计方法及步骤

（1）详细了解和分析被控对象的工艺条件，根据生产设备和生产过程的控制要求，分析被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系（动作顺序、动作条件）和要加入的联锁保护及系统的操作方式（手动、自动）等。

（2）根据被控对象对PLC控制系统的技术指标，确定所需输入/输出信号的点数，选配适当的PLC。

（3）根据控制要求有规则、有目的地分配输入/输出点（I/O分配），设计PLC的I/O电气接口图（PLC的I/O口与输入/输出设备的连接图）。绘出接线图并接线施工，完成硬件设计。

（4）根据生产工艺的要求画出系统的工艺流程图。

（5）根据系统的工艺流程图设计出梯形图，同时可进行电气控制柜的设计和施工。

（6）如用编程器，需将梯形图转换成相应的指令并输入到PLC中。

（7）调试程序，行模拟调试，然后再进行系统调试。调试时可模拟用户输入设备的信号给PLC，输出设备可暂时不接，输出信号可通过PLC主机的输出指示灯监控通断变化，对于内部数据的变化和各输出点的变化顺序，可在上位计算机上运行软件的监控功能，查看运行动作时序图。

（8）程序模拟调试通过后，接入现场实际控制系统与输入/输出设备联机调试，如不满足要求，再修改程序或检查改接线，直至满足要求。调试成功后做程序备份，同时提交测试报告。

（9）编写有关技术文件（包括I/O电气接口图、流程图、程序及注释文件、故障分析及排除方法等），完成整个PLC控制系统的设计。

以上是设计一个PLC控制系统的大致步骤，具体系统设计要根据系统规模的大小、控制要求的复杂程度、控制程序步数的多少灵活处理，有的步骤可以省略，也可作适当的调整。

4.设计任务书的确定

生产工艺流程的特点和要求是设计PLC控制系统的主要依据，所以详细了解和分析对象的特性。设计任务书一般应包括以下几个方面：

（1）控制系统的名称。

（2）控制的任务和范围。在设计任务书中指明控制对象的范围，完成的动作，包括动作时序和方式（手动、自动，点动、间断、连续等）等。

（3）检测和控制的参数表（I/O分配表）。根据工艺指标、操作要求和措施等确定检测点和控制点的含义、数量、量程、精度、特性、安装位置等。一般在满足控制要求和技术指标的前提下，检测点和控制点应尽可能地少，并且精度要求也应以满足实际需要为准，否则将使控制系统复杂化，增加系统成本。

（4）参数之间的关系。明确在控制过程中各输入/输出量之间的先后顺序和逻辑关系。

二、 PLC的选型

PLC是一种通用的智能化工业控制设备，其档次和功能面向各种各样的应用，众多的生产厂家提供了各种系列、各种功能的产品。目前常见的国内外PLC产品有几百种型号。这为用户提供了广泛的选择余地，但也给一般用户的选型带来一些不便。下面简要介绍如何合理地选型，以组成经济实用的控制系统。

1.PLC的形式与规模的选择

PLC的选型前提是在功能上应满足生产过程的工艺要求。对于只含有开关量控制的系统，一般的小型PLC即可满足要求，不需要特别考虑PLC的扫描速度。

如果被控对象以开关量控制为主，只有少量的模拟量控制，则可考虑选用小容量、的机型，如FP3、FP5等系列。这类PLC除了开关量处理外，还具有较强的算术运算和数据处理等功能。对于模拟量控制，就需要考虑PLC的扫描速度。

复杂的控制系统一般含有较多的开关量输入/输出，如对模拟量的控制要求也较高，可考虑选用中档和机型，如FP10、FP10S、FP10SH等系列的PLC。中、PLC都具有模拟量输入/输出、PID运算、闭环控制和快速响应等功能，但价格较高。对于复杂的控制系统，其控制点既多又分散，一般要求较快的响应速度，并具有数据处理、文件管理、分析决策等功能，就要选用具有通信联网等功能的PLC系统，以组成分布式工业控制网络。

2.PLC的机型与容量的选择

（1）PLC机型的选择

根据控制系统的功能要求和容量来选择PLC，是PLC生产厂家的选择，在完成相同功能的情况下，选择厂家在考虑性的同时兼顾经济性。接下来根据生产厂家提供的技术资料选择机型，注意考虑输出类型（如晶体管型、继电器型和晶闸管型）、I/O点数和工作电源等。若电气控制柜还需与其他控制柜联网运行，选型时还需考虑有无联网功能。对于工艺过程相对稳定、使用环境相对较差的场合，宜选用整体式PLC。对于较复杂的系统，可选用模块式PLC，以便于调整、扩充以及快速方便地判断与处理故障。

此外，对于一个单位而言，应尽量使机型统一，以便于系统的设计、管理、使用和维护。

（2）PLC容量的选择

PLC容量包括输入/输出点数和用户程序存储器两个方面。

①输入/输出点数（I/O点数）的估算

根据被控对象的输入信号与输出信号的总点数，再考虑15%～20%的备用量，以便以后的调整和扩充。

②用户程序存储器容量的估算

用户程序存储器容量与许多因素有关，如I/O点数、运算处理量以及程序的结构等，因此不可能预先准确地计算出程序容量，只能作粗略的估算。一些项目所占的存储空间可参照以下原则进行估算：

l开关量输入：5～10步/点。

l开关量输出：3～5步/点。

l模拟量输入/输出：50～80步/通道。

l定时器/计数器：3～5步/个。

l通信接口：200步/个。

l数据处理：5～10步/量。

后按所估算的总步数再加**的备用量。需要注意的是，有些小型PLC的用户程序存储器容量是固定的，在选择时要充分考虑。

不同的开关量I/O模块的电路组成不同，开关量I/O模块的选择主要是根据点数、电路结构、电压形式、电压范围等方面。

（1）开关量输入模块的选择

PLC的开关量输入模块用来检测来自现场（如按键、行程开关、接近开关等）的通断信号，并经过隔离、放大、整形和电平转换等处理后输入PLC内部。对开关量输入模块，主要是选择点数和输入电压形式，输入电压一般有24V的直流和110V或220V的交流。

选择输入模块应考虑以下几点：

①输入模块的工作电压应尽量与现场输入设备（有源的）的一致，可以省掉转换环节。

②高密度的输入模块，如32点或64点，因受工作电压、工作电流和环境温度的限制，一般可同时接通的点数不得过该模块输入点数的60%。

（2）开关量输出模块的选择

PLC的输出模块是将其内部的低电平控制信号经隔离后转换成外部所需电平的输出信号，以驱动外部负载。对开关量输出模块，主要是选择其点数和输出方式。输出方式有晶体管、晶闸管和继电器三种。选择输出模块应考虑以下几点：

①输出方式

继电器输出可任意使用交流或直流工作电源，价格相对，输出电压适应范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力强，具有隔离作用。但继电器触点的响应速度慢，工作寿命较短，适用于动作不频繁的交直流负载。在驱动感性负载时，通断频率一般不过1Hz。晶体管（使用直流工作电源）和晶闸管输出（使用交流工作电源）都为无触点开关输出，适用于驱动动作频繁的负载。

②输出电压（电流）

输出模块的输出电压（电流）大于负载电压（电流）的额定值，并留有足够的余量。

③允许同时接通的输出点数

在选用输出模块时，不但要看一个输出点的驱动能力，还要保证不过公共端（COM端）所允许的电流值。

4.模拟量输入/输出模块的选择

（1）模拟量输入模块的选择

对于输入连续变化的电压、压力、流量等物理量，需采用相应的传感器或变送器转变为一定范围内的电压或电流信号，然后使用模拟量模块输入到PLC中。模拟量输入模块按通道分为2、4、8通道等规格，按电路结构分为普通型和隔离型，按输入信号形式和范围有－10～10V、0～5V、1～5V、0～20mA、4～20mA等。有的模块可设定电流还是电压，甚至可设定范围，选择输入模块应考虑以下几点：

①输入方式及范围

根据输入设备来选择电压型或电流型输入方式的模块，电流型的抗干扰能力电压型。模块的输入有效范围越大，其适应性较强，但误差偏大。

②转换分辨率

分辨率与系统的控制精度有关。一般的模块有12位以上的分辨率，可以满足一般的要求。如输入信号范围可变，可分辨的小的信号单位也随之变化。

③转换速度

转换速度与控制系统的实时性有关。模块的转换速度有快有慢，考虑到滤波效果，模拟量输入模块大多采用积分式A/D转换，转换速度一般为毫秒级。通常各通道的转换以串行方式进行，如因转换速度而影响控制性能时，可选用的高速模块。

（2）模拟量输出模块的选择

模拟量输出模块能输出被控设备所需的规定信号范围的电压或电流，如0～5V、－10～10V或4～20mA等。模拟量输出模块的选择考虑与模拟量输入模块相同。为了满足特殊的需求，可选用相应的智能模块。

此外还要考虑与PLC的I/O口相连的输入/输出设备的选型，包括输入设备（如按钮、行程开关、传感器、变送器等）和输出设备（继电器、接触器、调节阀、信号指示灯等）的选型，以及由输出设备驱动的各种控制对象（如电动机、电磁阀等）的选型，选择此类设备要考虑备件的通用性。

以上简要地介绍了PLC选型的一般依据和通常需考虑的几个因素，设计者应根据实际的需要综合考虑，选择性能价格比合适的产品，满足被控对象的控制要求，充分发挥PLC的功能，并兼顾到系统的扩充性。

三、 系统设计

PLC应用系统的设计一般包括硬件设计和软件设计两部分，硬件设计一般相对比较简单，通常在输入/输出选型后将外部设备连接到PLC即可。软件设计通常是用梯形图将控制任务描述出来，实现相应的控制功能。所以画梯形图（即软件设计）是PLC应用系统设计的任务。