西門(mén)子6ES7235-0KD22-0XA8

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(guó)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(hù)眼花繚亂、無(wú)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(mǎn)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(lái)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(guò)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(wèn)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(lèi)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(hù)存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開(kāi)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(lái)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(lái)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(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC 和 I/O 響應(yīng)時(shí)間一般都能滿(mǎn)足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問(wèn)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(wèn)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(guò)電壓和過(guò)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(xiàn)和離線(xiàn)編程的選擇

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S7-200 SMART 設(shè)備安裝準(zhǔn)則

S7-200 SMART 設(shè)備設(shè)計(jì)得易于安裝。 S7-200 SMART

可采用水平或垂直方式安裝在面板或標(biāo)準(zhǔn) DIN 導(dǎo)軌上。 S7-200 SMART

體積小，用戶(hù)能更有效地利用空間。

警告

S7-200 SMART PLC 安裝的安全要求

S7-200 SMART PLC 是敞開(kāi)式控制器。 必須將 PLC 安裝在機(jī)柜、控制柜或電控室內(nèi)。

僅限獲得授權(quán)的相關(guān)人員可以打開(kāi)機(jī)柜、控制柜或進(jìn)入電控室。

不遵守這些安裝要求可能導(dǎo)致人員死亡或重傷和/或設(shè)備損壞。

安裝 PLC 時(shí)務(wù)必遵守這些要求。

將設(shè)備與熱源、高壓和電氣噪聲隔離開(kāi)

作為布置系統(tǒng)中各種設(shè)備的基本規(guī)則，必須將產(chǎn)生高壓和高電噪聲的設(shè)備與 PLC

等低壓邏輯型設(shè)備隔離開(kāi)。

在面板上配置 PLC

的布局時(shí)，應(yīng)注意發(fā)熱設(shè)備并將電子型設(shè)備安裝在控制柜中溫度較低的區(qū)域內(nèi)。

少暴露在高溫環(huán)境中可延長(zhǎng)所有電子設(shè)備的使用壽命。

還要考慮面板中設(shè)備的布線(xiàn)。

避免將低壓信號(hào)線(xiàn)和通信電纜鋪設(shè)在具有交流電源線(xiàn)和高能量快速開(kāi)關(guān)直流線(xiàn)的槽中。

留出足夠的間隙以便冷卻和接線(xiàn)

S7-200 SMART 設(shè)備設(shè)計(jì)成通過(guò)自然對(duì)流冷卻。

為保證適當(dāng)冷卻，必須在設(shè)備上方和下方留出至少 25 mm 的間隙。

此外，模塊前端與機(jī)柜內(nèi)壁間至少應(yīng)留出 25 mm 的深度。

小心

溫度相關(guān)注意事項(xiàng)

垂直安裝時(shí)，允許的環(huán)境溫度將降低 10

攝氏度。戶(hù)外操作時(shí)，溫度變化過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致過(guò)程操作不穩(wěn)定或輕微人身傷害。

將 CPU 安裝在所有擴(kuò)展模塊的下方，如下圖所示。

模塊安裝請(qǐng)遵循規(guī)定的相關(guān)指南，以確保適當(dāng)冷卻。

SIMATIC S7-200 Micro PLC具有統(tǒng)一的模塊化設(shè)計(jì)－目前不是很大，但是未來(lái)不可*的定制解決方案。這一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一個(gè)緊湊的性能范圍內(nèi)為自動(dòng)化控制提供一個(gè)非常有效和經(jīng)濟(jì)的解決方案。

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應(yīng)用領(lǐng)域

簡(jiǎn)單自動(dòng)

化任務(wù)用SIMATIC S7-200Micro PLC

SIMATIC S7-200的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。S7-200也越來(lái)越多地提供了對(duì)以前曾由于經(jīng)濟(jì)原因而開(kāi)發(fā)的特殊電子設(shè)備的地區(qū)的進(jìn)入。

除了五種不同CPU的全面基本功能，SIMATIC S7-200的模塊化系統(tǒng)技術(shù)還提供了一系列可升級(jí)的擴(kuò)展模塊，以滿(mǎn)足各種需求對(duì)功能性的*要求。

由于其各種與眾不同的特點(diǎn)，S7-200已經(jīng)在范圍內(nèi)涵蓋各種行業(yè)的應(yīng)用程序中得到了證實(shí)：

CPU 221

簡(jiǎn)單自動(dòng)化任務(wù)用的小型CPU－如果您想變更為一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)地執(zhí)行簡(jiǎn)單自動(dòng)化任務(wù)的有效解決方案，這是好的小型設(shè)備。還可以在擴(kuò)展的溫度范圍內(nèi)使用。

更復(fù)雜任務(wù)用的CPU 222可擴(kuò)展的小型CPU－更復(fù)雜的機(jī)器和小型系統(tǒng)解決方案用的能夠勝任的緊湊型封裝。

更高通訊和計(jì)算要求用 CPU－為要求速度和特殊通訊能力的復(fù)雜任務(wù)用的高性能 CPU。

簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)任務(wù)用的 CPU－方便地實(shí)施簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)任務(wù)用的CPU 224版本－有兩個(gè)接口，兩個(gè)模擬輸入和一個(gè)模擬輸出，以及兩個(gè)100 kHz脈沖輸出和2個(gè)高速200kHz 計(jì)數(shù)器。

較大技術(shù)性工作用的高性能CPU－用于具有已擴(kuò)展輸入和輸出以及兩個(gè)RS485接口的復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)的多功能高性能CPU。

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優(yōu)點(diǎn)

SIMATIC S7-200發(fā)揮統(tǒng)一而經(jīng)濟(jì)的解決方案。整個(gè)系統(tǒng)的系列特點(diǎn)

強(qiáng)大的性能，

優(yōu)模塊化和

開(kāi)放式通訊。

S7-200 性能*，久經(jīng)考驗(yàn)，適合于工業(yè)領(lǐng)域的各種應(yīng)用：

結(jié)構(gòu)緊湊小巧－狹小空間處任何應(yīng)用的理想選擇

在所有CPU型號(hào)中的基本和高級(jí)功能，

大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)－在任何時(shí)候均可對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行*控制，從而提高了質(zhì)量、效率和安全性

易于使用STEP 7-Micro/WIN工程軟件－初學(xué)者和專(zhuān)家的理想選擇

集成的 R-S 485接口或者作為系統(tǒng)總線(xiàn)使用

極其快速和的操作順序和過(guò)程控制

通過(guò)時(shí)間中斷完整控制對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的流程

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設(shè)計(jì)和功能

可選模塊

在性能范圍中佳模塊化5個(gè)不同的CPU，具有全面的基本功能和集成的Freeport通訊接口

用于各種功能的一系列擴(kuò)展模塊：

－數(shù)字/模擬擴(kuò)展，可升級(jí)至具體要求，作為從站的PROFIBUS通訊

－作為主站的AS-Interface通訊

－確切的溫度測(cè)量

－定位

－遠(yuǎn)程診斷

－以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)通訊

－SIWAREX MS

稱(chēng)重模塊

HMI功能

帶有Micro/WIN附加指令庫(kù)的STEP 7-Micro/WIN軟件

引人注目的系統(tǒng)工程－目前的特點(diǎn)是用于完整自動(dòng)化任務(wù)的各種不同要求的尺寸和佳的解決方案

主要特點(diǎn)

突出數(shù)據(jù)記錄用記憶卡，配方管理，STEP 7-Micro/WIN的項(xiàng)目節(jié)約，以及各種格式的文件存儲(chǔ)

PID自動(dòng)調(diào)諧功能

用于擴(kuò)展通訊選項(xiàng)的2個(gè)內(nèi)置串口，例如：與其它制造商的設(shè)備配套使用（CPU 224 XP, CPU 226）

具有內(nèi)置模擬輸入/輸出的CPU 224 XP

實(shí)時(shí)響應(yīng)

*的技術(shù)直至后的細(xì)節(jié)確保我們的CPU發(fā)揮杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)率：

4個(gè)或6個(gè)獨(dú)立的硬件計(jì)數(shù)器，每個(gè)30 kHz，帶有CPU 224 XP的2 x 200 kHz，例如：通過(guò)增量編碼器或者高速記錄過(guò)程事件的路徑監(jiān)測(cè)

4個(gè)獨(dú)立的報(bào)警輸入，輸入濾波時(shí)間0.2毫秒至程序起動(dòng)－大過(guò)程安全

對(duì)應(yīng)用程序快速事件大于0.2 ms信號(hào)的脈沖捕捉功能

2個(gè)脈沖輸出，每個(gè) 20 kHz，或者具有脈沖寬度調(diào)制和脈沖無(wú)脈沖設(shè)定點(diǎn)的CPU 224 XP 的2 x 100 kHz－例如：用于控制步進(jìn)電機(jī)

2個(gè)定時(shí)中斷，在1ms處開(kāi)始，以1ms的增量進(jìn)行調(diào)節(jié)－用于迅速變化過(guò)程的無(wú)擾控制

快速模擬輸入－具有25 μs的信號(hào)轉(zhuǎn)換，12位分辨率

實(shí)時(shí)時(shí)鐘

定時(shí)中斷

1至255ms，具有1 ms的分辨率

例如：在轉(zhuǎn)四分之一圈后，以3000 RPM的轉(zhuǎn)速可以在螺釘插入機(jī)上記錄和處理信號(hào)。可以實(shí)現(xiàn)非常的記錄，例如：擰緊扭矩，以確保螺釘?shù)募丫o固。

快速計(jì)數(shù)器

彼此、其他操作和程序周期均獨(dú)立運(yùn)行

當(dāng)達(dá)到用戶(hù)可選擇的計(jì)算值時(shí)，中斷觸發(fā)－從檢測(cè)到輸入信號(hào)到切換輸出的反應(yīng)時(shí)間為300 μs

當(dāng)增量位置編碼器用于確切定位時(shí)的4邊緣評(píng)估

模塊化可擴(kuò)展性

報(bào)警輸入

4個(gè)獨(dú)立的輸入

用于快速連續(xù)登記信號(hào)

用于信號(hào)檢測(cè)的200 μs–500 μs 響應(yīng)時(shí)間/用于信號(hào)輸出的300 μs

對(duì)正向和/或負(fù)向信號(hào)邊沿的響應(yīng)在一個(gè)隊(duì)列中多16次中斷，取決于優(yōu)先順序