PLC模塊的產(chǎn)品使用說明

可編程控制器技術(shù)主要是應(yīng)用于自動化控制工程中，如何綜合地運用前面學(xué)過知識點，根據(jù)實際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)， 在此介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的一般方法。

二、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟

1 .系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容

( 1 )擬定控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書的形式來確定，它是整個設(shè)計的依據(jù);

( 2 )選擇電氣傳動形式和電動機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu);

( 3 )選定 PLC 的型號;

( 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)系統(tǒng)設(shè)計的要求編寫軟件規(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;

( 6 )了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系;

( 7 )設(shè)計操作臺、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件;

( 8 )編寫設(shè)計說明書和使用說明書;

2 . 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟

可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟

( 1 )深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求

a .被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。

    b .控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨立部分，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)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)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、接觸器、指示燈、電磁閥等。

( 3 )選擇合適的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的 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。6ES7322-1FH00-0AA0

( 4 )分配 I/O 點

分配 PLC 的輸入輸出點，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，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。

( 5 )設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗

通過帶有獨立接線和自動插槽編碼功能的*結(jié)構(gòu)，可以在沒有消防證書的情況下，簡單而可靠地對每個模塊進(jìn)行熱插拔。
除了用于實現(xiàn)過程工藝（基本過程控制）自動化的模擬量和數(shù)字量 I/O 模塊之外，該系列電子模塊還包含用于實現(xiàn)安全應(yīng)用的安全有關(guān) F-I/O
模塊。各種類型的電子模塊可以在站內(nèi)混合布置。

我公司致力于專業(yè)推廣西門子高性能自動化系統(tǒng)和驅(qū)動產(chǎn)品，所經(jīng)營產(chǎn)品范圍包括：LOGO!通用模塊；SIMATIC S7-200、S7-300、S7-400系列可編程控制器

SIMATIC HMI面板，工控機(jī)，編程器；工業(yè)PROFIBUS、以太網(wǎng)及無線通訊等相關(guān)產(chǎn)品；正版PCS7 軟件、WINCC組態(tài)軟件、STEP 7編程軟件；SITOP工業(yè)開關(guān)電源；通用型、工程型變頻器，直流調(diào)速裝置等

信號源接地時，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c接點。

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具有自切斷功能的PLC定時器設(shè)計舉例

通過切斷與驅(qū)動程序的聯(lián)系而自復(fù)位的定時器，常被叫做“自切斷”定時器。它們是編程者“工具箱”里一個很有用的工具。下面例子不是一個完整的實際應(yīng)用，而是經(jīng)選擇，突出“自切斷”定時器的操作。

說明:

定時器T001連續(xù)運行，定時器線圈由它自己的常閉觸點驅(qū)動。當(dāng)定時器完成定時過程，線圈被激活，使定時器常閉觸點無效，通路被打斷，由此線圈不能通電。這個新狀態(tài)也意味著常閉觸點不能再通電。因此，后情況是定時器復(fù)位并且自動地再次開始它的定時過程。

這是一個很快的響應(yīng)。定時器的復(fù)位/置位會在程序的大約一次掃描(多兩次掃描)內(nèi)發(fā)生。在如此短的時間內(nèi)，定時器的連續(xù)置位和復(fù)位使定時器觸點動作如同受脈沖激勵。使用定時器T001的常開觸點驅(qū)動ALT指令說明了這一點。每過20秒，Y001和Y002的輸出狀態(tài)互換。

在這個例子中，變化著的輸出對配給雜志的線路進(jìn)行切換，20秒的停頓用于雜志沿傳送帶下移并的停倒入等待盒中。這樣能保證一個穩(wěn)定的生產(chǎn)流程，這個過程很容易由照看雜志裝箱的一個操作人員管理。

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PLC現(xiàn)場硬件模塊的組態(tài)和軟件調(diào)試

 對于各種PLC的現(xiàn)場硬件組態(tài)和軟件調(diào)試，通常有經(jīng)驗的工程師應(yīng)該先花一些時間對自己的現(xiàn)場工作進(jìn)行一個簡單的規(guī)劃，通常應(yīng)當(dāng)采取如下的步驟：   

   （1） 系統(tǒng)的規(guī)劃

      首先，必須深入了解系統(tǒng)所需求的功能，并調(diào)查可能的控制方法，同時與用戶或設(shè)計院共同探I/O模塊型式。  

    （2） I/O模塊選擇與地址設(shè)定  

    當(dāng)I/O模塊選妥后，依據(jù)所規(guī)劃之I/O點使用情形，由PLC的CPU系統(tǒng)自動設(shè)定I/O地址，或由使用者自定I/O模塊的地址。  

      （3） 梯形圖程序的編寫與系統(tǒng)配線  

      在確定好實際的I/O地址之后，依據(jù)系統(tǒng)需求的功能，開始著手梯形圖程序的編寫。同時，I/O之地址已設(shè)定妥當(dāng)，故系統(tǒng)之配線亦可著手進(jìn)行。  

      （4） 梯形圖程序的仿真與修改  

      在梯形圖程序撰寫完成后，將程序?qū)懭隤LC，便可先行在PC與OpenPLC系統(tǒng)做在線連接，以執(zhí)行在線仿真作業(yè)。倘若程序執(zhí)行功能有誤，則必須進(jìn)行除錯，并修改梯形圖程序。

      （5） 系統(tǒng)試車與實際運轉(zhuǎn)  

     在線上程序仿真作業(yè)下，若梯形圖程序執(zhí)行功能正確無誤，且系統(tǒng)配線亦完成后，便可使系統(tǒng)納入實際運轉(zhuǎn)，項目計劃亦告完成。  

     （6）程序注釋和歸檔  

      為確保日后維修的便利，要將試車無誤可供實際運轉(zhuǎn)的梯形圖程序做批注，并加以整理歸檔，方能縮短日后維修與查閱程序之時間。這是職業(yè)工程師的良好習(xí)慣，無論對今后自己進(jìn)行維護(hù)，或者移交用戶，這都會帶來的便利，而且是你的職業(yè)水準(zhǔn)的一個體現(xiàn)。

以上工作中，復(fù)雜的系統(tǒng)規(guī)劃可能需要幾天甚至更長的時間，但一個簡單的系統(tǒng)規(guī)劃在一個具有良好的職業(yè)習(xí)慣的編程工程師手中，可能只需要幾個小時。

      這里要強(qiáng)調(diào)一個問題，是十分簡單但卻幾乎每個項目都會發(fā)生的，那就是對PLC的接線。這往往是經(jīng)驗不足的工程師常常忽略的一個問題。其實，現(xiàn)場調(diào)試大部分的問題和工作量都是在接線方面。有經(jīng)驗的工程師首先應(yīng)當(dāng)檢查現(xiàn)場的接線。通常，如果現(xiàn)場接線是由用戶或者其它的施工人員完成的，則通過看其接線圖和接線的外觀，就可以對接線的質(zhì)量有個大致的判斷。然后要對所有的接線進(jìn)行一次完整而認(rèn)真的檢查?，F(xiàn)場由于接線錯誤而導(dǎo)致PLC被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進(jìn)行真正的調(diào)試之前，一定要認(rèn)真地檢查。即便接線不是你的工作，檢查接線也是你的義務(wù)和責(zé)任，而且，可以省去你后面大量的時間。

3、 硬件濾波及軟件抗如果措施

由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計和組態(tài)時，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態(tài)零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。

信號在接入計算機(jī)前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。

對干較低信噪比的模擬量信號．常因現(xiàn)場瞬時干擾而產(chǎn)生較大波動，若僅用瞬時采樣植進(jìn)行控制計算會產(chǎn)生較大誤差，為此可采用數(shù)字濾波方法。

  現(xiàn)場模擬量信號經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后變成離散的數(shù)字信號，然后將形成的數(shù)據(jù)按時間序列存入PLC內(nèi)存。再利用數(shù)字濾波程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，濾去噪聲部分獲得單純信號， 可對輸入信號用m次采樣值的平均值來代替當(dāng)前值，但井不是通常的每采樣。次求一次平均值，而是每采樣一次就與近的m－l次歷史采樣值相加，此方法反應(yīng)速度快，具有很好的實時性，輸入信號經(jīng)過處理后用干信號顯示或回路調(diào)節(jié)，有效地抑制了噪聲干擾。

由干工業(yè)環(huán)境惡劣，干擾信號較多， I／ O信號傳送距離較長，常常會使傳送的信號有誤。為提高系統(tǒng)運行的可靠性，使PLC在信號出錯倩況下能及時發(fā)現(xiàn)錯誤，并能排除錯誤的影響繼續(xù)工作，在程序編制中可采用軟件容錯技術(shù)。

4、正確選擇接地點

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樓宇空氣顆粒物監(jiān)測器
顆粒物是棘手的空氣污染物之一，因為它會引發(fā)嚴(yán)重的呼吸道疾病?，F(xiàn)在，來自西門子樓宇科技集團(tuán)的專家開發(fā)出一種能夠 測定室內(nèi)顆粒物濃度的傳感器。這種傳感器不僅特別適合在中國和印度等顆粒物濃度較高的區(qū)域使用，同時亦適用于歐洲各大城市。將這種傳感器集成到現(xiàn)有的樓宇自控系統(tǒng)中，有助于顯著改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。

顆粒物（PM）來自排氣管、住宅煙囪和發(fā)電站，以及明火產(chǎn)生的煙霧，它是我們身邊危險的空氣污染物之一。多年來，環(huán)保部門一直密切監(jiān)測顆粒物，因為它會導(dǎo)致人們罹患肺部疾病。直徑小于2.5微米的細(xì)小顆粒（亦稱PM2.5）的危險性更為顯著，人們在呼吸或吸煙時，會將它們深深吸入肺部。歐洲環(huán)境署估計，每年僅歐洲就有超過40萬人死于PM2.5引起的肺部疾病。

在中國和印度等新興經(jīng)濟(jì)體國家，情況更為嚴(yán)峻。據(jù)醫(yī)學(xué)雜志《柳葉刀》近發(fā)表的一篇文章，盡管目前的歐盟標(biāo)準(zhǔn)是每立方米空氣中的顆粒物含量不超過25微克，但在新興經(jīng)濟(jì)體國家，許多城市的平均顆粒物濃度高達(dá)這一限值的4倍以上。因此毫不令人意外的是，在中國，顆粒物傳感器是為的個人電子產(chǎn)品之一。直到現(xiàn)在，這種類型的傳感器還不可用于商業(yè)建筑物自控系統(tǒng)。位于瑞士楚格小鎮(zhèn)的西門子樓宇科技集團(tuán)樓宇自控產(chǎn)品市場經(jīng)理Jonathan Miles Copley表示，“中國大城市的空氣質(zhì)量極為糟糕，因此，西門子中國建議研發(fā)這樣的傳感器，以集成到我們的樓宇自控系統(tǒng)中。”于是便有了剛剛投放市場的PM2.5傳感器。

測量多種類別顆粒物

新的傳感器與煙盒一般大小，可安裝在墻上，定期檢查室內(nèi)空氣中的顆粒物濃度。位于傳感器內(nèi)側(cè)的一個小風(fēng)扇將空氣吸入。一個激光二極管通過測定顆粒物的光散射強(qiáng)度，記錄 的PM2.5濃度。Copley指出，“這種傳感器經(jīng)專門校準(zhǔn)，以測量重要的PM2.5值。它也可估算出PM10的濃度。”PM10是直徑小于10微米的顆粒物，大小接近于引發(fā)過敏的花粉，但不像PM2.5那么危險。盡管如此，它們?nèi)匀粚Ψ尾繕?gòu)成負(fù)擔(dān)，因而也被記錄下來。然后，傳感器可在屏幕上以不同顏色顯示這兩類顆粒物的當(dāng)前值——顏色取決于測得的濃度。這些值也將通過數(shù)據(jù)線，發(fā)送至樓宇自控系統(tǒng)。



在中國的首都北京，顆粒物污染是的一個嚴(yán)重問題。

目前，西門子樓宇科技集團(tuán)的專家正在推出不同的App，以配合這種傳感器的使用，確保改善空氣質(zhì)量。他們打算將這種傳感器集成到現(xiàn)有的樓宇自控系統(tǒng)中，以實現(xiàn)這個目標(biāo)。這種傳感器可以與空氣凈化器相結(jié)合，因為在中國的許多寫字樓，空氣凈化器已經(jīng)成為標(biāo)配，被污染的室內(nèi)空氣經(jīng)它們過濾之后，再被送回辦公室。未來，這些傳感器將能根據(jù)PM2.5濃度來開關(guān)空氣凈化器，而不是像現(xiàn)在這樣讓它們不間斷運行。這些傳感器僅在必要時啟動空氣凈化器，從而大幅節(jié)電。

此外，西門子樓宇科技集團(tuán)的專家也在開發(fā)App，用于將顆粒物傳感器與二氧化碳傳感器連接起來，以便控制建筑物的通風(fēng)系統(tǒng)。在封閉的房間里，人體呼出的二氧化碳會不斷聚積。如今，這種情況下常常使用二氧化碳傳感器來啟動通風(fēng)系統(tǒng)，向室內(nèi)泵送新鮮空氣。Copley說：“在許多大城市，空氣中的顆粒物濃度非常高，因而不適宜進(jìn)行通風(fēng)。這時候，顆粒物傳感器可以阻止通風(fēng)。”



輕松更換激光模塊

除 測量細(xì)小的顆粒物之外，對用戶而言，西門子顆粒傳感器還具備其他優(yōu)點，譬如，在操作方面。隨著時間的推移，顆粒物傳感器吸入的空氣中攜帶的污垢積聚在激光元件上。通常，整個傳感器要斷電后拆卸，再更換成新的裝置。而西門子樓宇科技集團(tuán)研發(fā)的這種傳感器則僅需更換小小的激光模塊。Copley說：“這就如同為電視遙控器更換電池一樣快捷。”這種傳感器還提供經(jīng)濟(jì)模式，所以不必頻繁更換激光模塊。在這種模式下，它每個小時僅執(zhí)行規(guī)定次數(shù)的測量，這無形中延長了污垢積聚周期。

激光模塊的使用壽命亦相應(yīng)地得到延長。這種傳感器還具備快速啟動功能，允許用戶隨時獲取空氣質(zhì)量信息。當(dāng)用戶靠近傳感器一米以內(nèi)時，它將被喚醒并快速讀取數(shù)據(jù)。Copley說：“然后，短短數(shù)秒鐘內(nèi)，屏幕上將顯示當(dāng)前顆粒物濃度值。這種超快速空氣分析能力，是我們的裝置的*特性。”

Copley認(rèn)為，除了中國、印度外，其他污染嚴(yán)重的區(qū)域，這種傳感器也能發(fā)揮作用。如今，幾乎每個城市都在一定程度上面臨著顆粒物濃度問題，特別是在發(fā)生逆溫現(xiàn)象時——這時候，被污染的空氣像一口大鐘籠罩在城市上空。這種情況下，倫敦或斯圖加特的顆粒物濃度也會一躍沖破標(biāo)準(zhǔn)限值。

環(huán)境空氣質(zhì)量也是激光模塊污垢積聚周期的一決定因素。Copley指出，在北京，模塊的使用壽命可能僅為短短幾年。而相同裝置在瑞士阿爾卑斯山上的使用壽命則可能延長數(shù)倍。如果由傳感器來控制空氣凈化器，那么，在中國的特大城市，空氣凈化器的使用壽命也將延長，同時確保室內(nèi)空氣如同瑞士群山中的空氣一樣清新。