西門子6ES7231-0HF22-0XA0

PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 ． PLC 型號(hào)的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。

在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面來考慮。

（ 1 ）對(duì)輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。

要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。

另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的 60 ％； PLC 每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力（ A/ 點(diǎn)）也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時(shí)要考慮這些問題。

PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級(jí)，但這種 PLC 平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出信號(hào)之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇

對(duì)用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘 5 字 / 點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器/ 定時(shí)器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲(chǔ)容量來估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，選擇容量時(shí)留有裕量要大些。

（ 3 ）對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇

PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在 2 ～ 3 個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC 和 I/O 響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問題。

（ 4 ）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型

不同的負(fù)載對(duì) PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對(duì)較便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。

（ 5 ）對(duì)在線和離線編程的選擇

輸入/斷開的時(shí)間要大于PLC掃描時(shí)間;西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)六) PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞PLC;西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)七) 不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC;西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)八) 接地端子應(yīng)接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2;西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)九) 輸入、輸出
線盡量分開走線，不要與動(dòng)力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)，產(chǎn)生誤;傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地;為保證 可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi);擴(kuò)展電纜易受噪聲電，應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線、高壓設(shè)備等。 一、問題提出可編程控制器技術(shù)主要是應(yīng)用于自動(dòng)化控制工程中，如何綜合地運(yùn)用前面學(xué)過知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工程要求合理組合成控制， 在此介紹組成可編程控制器控制的一般。二、可編程控制器控制設(shè)計(jì)的基本步驟1 ．設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（ 1 ）擬定控制設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書
的形式來確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；（ 2 ）選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；（ 3 ）選定 PLC 的型號(hào)；（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；（ 5 ）根據(jù)設(shè)計(jì)的要求編寫規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；（ 6 ）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；（ 7 ）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非電器元部件；（ 8 ）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書；根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)。2 ． 設(shè)計(jì)的基本步驟
可編程控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟，1 可編程控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟（ 1 ）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求a ．被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)。b ．控制要求主要指控制的基本、應(yīng)完成的、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制的功能要求，確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電
器、器、指示燈、電磁閥等。（ 3 ）選擇的 PLC 類型根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入和輸出的點(diǎn)數(shù)，選擇的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（ 4 ）分配 I/O 點(diǎn)分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。（ 5 ）設(shè)計(jì)應(yīng)用梯形圖程序根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的核心工作，也是比較困難的
一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐。（ 6 ）將程序輸入 PLC當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。（ 7 ）進(jìn)行程序輸入 PLC 后，應(yīng)*行工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。（ 8 ）應(yīng)用整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。（ 9 ）編制技術(shù)文件技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。三、 PLC 硬件設(shè)計(jì)1 ． PLC 型號(hào)的選擇在作出控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。在控制邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、
時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、要求有較高的可靠性和性、實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。目前，眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面來考慮。（ 1 ）對(duì)輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。

 西門子6ES7231-0HF22-0XA0

模塊化中型 PLC系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的控制要求

• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)化控制任務(wù)

• 簡單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和通用的網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活

• 無風(fēng)扇設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，使用戶的維護(hù)更加簡便

• 當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，可自由擴(kuò)展

• 大量的集成功能使它功能非常強(qiáng)勁

SIPLUS S7-300

• 用于惡劣環(huán)境條件下的 PLC

• 擴(kuò)展溫度范圍從 -25°C 到 +70°C

• 適用于特殊的環(huán)境 ( 污染空氣中使用 )

• 允許短時(shí)冷凝以及短時(shí)機(jī)械負(fù)載的增加

• S7-300 采用經(jīng)過認(rèn)證的 PLC 技術(shù)

• 易于操作、編程、維護(hù)和服務(wù)

• 特別適用于汽車工業(yè)、環(huán)境技術(shù)、采礦、化工廠、生產(chǎn)技術(shù)以

及食品加工等領(lǐng)域

• 低成本的解決方案

• 帶集成數(shù)字量輸入/輸出和PROFIBUS DP主站/從站接口的緊

湊型 CPU

• 帶有與過程相關(guān)的功能

• 可以完成具有特殊功能的任務(wù)

• 可以連接單獨(dú)的 I/O 設(shè)備

CPU 運(yùn)行需要微存儲(chǔ)卡 (MMC)

• 帶集成數(shù)字量輸入/輸出和一個(gè)RS 422/485串口的緊湊型CPU

• 滿足處理量大、響應(yīng)時(shí)間高的場(chǎng)合

• 帶有與過程相關(guān)的功能

CPU 運(yùn)行需要微存儲(chǔ)卡 (MMC)

• 帶集成數(shù)字量和模擬量I/O和一個(gè)RS 422/485串口的緊湊型CPU

• 滿足對(duì)處理能力和響應(yīng)時(shí)間要求較高的場(chǎng)合

• 帶有與過程相關(guān)的功能

CPU 運(yùn)行需要微存儲(chǔ)卡 (MMC)

• 帶集成數(shù)字量和模擬量I/O以及PROFIBUS DP主站/從站接口

的緊湊型 CPU

• 帶有與過程相關(guān)的功能

• 可以完成具有特殊功能的任務(wù)

• 可以連接單獨(dú)的 I/O 設(shè)備

CPU 運(yùn)行需要微存儲(chǔ)卡 (MMC)

• 具有中、大規(guī)模的程序存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如果需要，可以

供 SIMATIC 功能工具使用

• 對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理能力

• PROFIBUS DP 主站 / 從站接口

• 可用于大規(guī)模的 I/O 配置

• 可用于建立分布式 I/O 結(jié)構(gòu)

CPU 運(yùn)行需要微存儲(chǔ)卡 (MMC)

• 具有大容量程序存儲(chǔ)器，可用于要求很高的應(yīng)用

• 能滿足標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床、特殊機(jī)床以及車間應(yīng)用的多任務(wù)自動(dòng)化系統(tǒng)

• 與集中式I/O 和分布式I/O一起，可用作生產(chǎn)線上的中央控制器

• 對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理能力

• PROFIBUS DP 主站 / 從站接口

• 可用于大規(guī)模的 I/O 配置

• 可用于建立分布式 I/O 結(jié)構(gòu)

• 可以選用 SIMATIC 工程工具

• 在基于組件的自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

CPU 運(yùn)行需要微存儲(chǔ)卡 (MMC)

• 具有中等規(guī)模的程序存儲(chǔ)容量和程序框架

• 對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理能力

•  與集中式I/O和分布式I/O一起使用， 可用作生產(chǎn)線上的中央控制器

• 集成的 PROFINET 接口

• 組合了 MPI/PROFIBUS DP- 主 / 從接口

• 在 PROFINET 上實(shí)現(xiàn)基于組件的自動(dòng)化

• PROFINET代理，用于基于組件的自動(dòng)化(CBA)中的PROFIBUS

DP智能設(shè)備

• PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上運(yùn)行分布式 I/O

CPU 運(yùn)行需要微存儲(chǔ)卡 (MMC)

• 具有大容量程序存儲(chǔ)器，可用于要求很高的應(yīng)用

• 在 PROFInet 上實(shí)現(xiàn)基于組件的自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)

• PROFINET 代理，用于基于部件的自動(dòng)化（CBA）中的 PROFIBUS

可以通過hardware中查看具體的地址。模擬量轉(zhuǎn)換的精度除了取決于A/D轉(zhuǎn)換的分辨率，還受到轉(zhuǎn)換芯片的外圍電路的影響。（5）輸入/輸出板取下前也應(yīng)先關(guān)掉總電源，但如果生產(chǎn)需要時(shí)I/0板也可在可編程控制器運(yùn)行時(shí)取下，但CPU板上的QVZ（超時(shí)）燈亮；錯(cuò)誤OB的用途是什么？（3）、國內(nèi)*實(shí)現(xiàn)真正的一拖三控制，不需要外接變頻軟起控制器，不需要外部復(fù)雜的邏輯電路，真正方便現(xiàn)實(shí)生活中要求的用三備一或用一備一以確?？煽康摹Ｓ纱丝梢?，信息服務(wù)業(yè)發(fā)展和智慧城市建設(shè)是相輔相成、相得益彰的。Plc采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。