PLC模塊的產品使用說明

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

二、可編程控制器控制系統設計的基本步驟

1 .系統設計的主要內容

( 1 )擬定控制系統設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據;

( 2 )選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執行機構;

( 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 )根據系統設計的要求編寫軟件規格說明書，然后再用相應的編程語言(常用梯形圖)進行程序設計;

( 6 )了解并遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機器之間的友善關系;

( 7 )設計操作臺、電氣柜及非標準電器元部件;

( 8 )編寫設計說明書和使用說明書;

2 . 系統設計的基本步驟

可編程控制器應用系統設計與調試的主要步驟

( 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械、電氣設備、生產線或生產過程。

    b .控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環的組成、必要的保護和聯鎖等。對較復雜的控制系統，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調試。

( 2 )確定 I/O 設備

根據被控對象對 PLC 控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

( 3 )選擇合適的 PLC 類型

根據已確定的用戶 I/O 設備，統計所需的輸入信號和輸出信號的點數，選擇合適的 PLC 類型，包括機型的選擇、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。接著九可以進行 PLC 程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現場施工。

( 5 )設計應用系統梯形圖程序

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

通過帶有獨立接線和自動插槽編碼功能的*結構，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行熱插拔。
除了用于實現過程工藝（基本過程控制）自動化的模擬量和數字量 I/O 模塊之外，該系列電子模塊還包含用于實現安全應用的安全有關 F-I/O
模塊。各種類型的電子模塊可以在站內混合布置。

我公司致力于專業推廣西門子高性能自動化系統和驅動產品，所經營產品范圍包括：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，編程器；工業PROFIBUS、以太網及無線通訊等相關產品；正版PCS7 軟件、WINCC組態軟件、STEP 7編程軟件；SITOP工業開關電源；通用型、工程型變頻器，直流調速裝置等

信號源接地時，屏蔽層應在信號側接地；不接地時，應在PLC側接地；信號線中間有接頭時，屏蔽層應牢固連接并進行絕緣處理，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，各屏蔽層應相互連接好，并經絕緣處理。選擇適當的接地處單點接點。

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具有自切斷功能的PLC定時器設計舉例

通過切斷與驅動程序的聯系而自復位的定時器，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用，而是經選擇，突出“自切斷”定時器的操作。

說明:

定時器T001連續運行，定時器線圈由它自己的常閉觸點驅動。當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。這個新狀態也意味著常閉觸點不能再通電。因此，后情況是定時器復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。定時器的復位/置位會在程序的大約一次掃描(多兩次掃描)內發生。在如此短的時間內，定時器的連續置位和復位使定時器觸點動作如同受脈沖激勵。使用定時器T001的常開觸點驅動ALT指令說明了這一點。每過20秒，Y001和Y002的輸出狀態互換。

在這個例子中，變化著的輸出對配給雜志的線路進行切換，20秒的停頓用于雜志沿傳送帶下移并的停倒入等待盒中。這樣能保證一個穩定的生產流程，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現場硬件模塊的組態和軟件調試

 對于各種PLC的現場硬件組態和軟件調試，通常有經驗的工程師應該先花一些時間對自己的現場工作進行一個簡單的規劃，通常應當采取如下的步驟：   

   （1） 系統的規劃

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

    （2） I/O模塊選擇與地址設定  

    當I/O模塊選妥后，依據所規劃之I/O點使用情形，由PLC的CPU系統自動設定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配線  

      在確定好實際的I/O地址之后，依據系統需求的功能，開始著手梯形圖程序的編寫。同時，I/O之地址已設定妥當，故系統之配線亦可著手進行。  

      （4） 梯形圖程序的仿真與修改  

      在梯形圖程序撰寫完成后，將程序寫入PLC，便可先行在PC與OpenPLC系統做在線連接，以執行在線仿真作業。倘若程序執行功能有誤，則必須進行除錯，并修改梯形圖程序。

      （5） 系統試車與實際運轉  

     在線上程序仿真作業下，若梯形圖程序執行功能正確無誤，且系統配線亦完成后，便可使系統納入實際運轉，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。這是職業工程師的良好習慣，無論對今后自己進行維護，或者移交用戶，這都會帶來的便利，而且是你的職業水準的一個體現。

以上工作中，復雜的系統規劃可能需要幾天甚至更長的時間，但一個簡單的系統規劃在一個具有良好的職業習慣的編程工程師手中，可能只需要幾個小時。

      這里要強調一個問題，是十分簡單但卻幾乎每個項目都會發生的，那就是對PLC的接線。這往往是經驗不足的工程師常常忽略的一個問題。其實，現場調試大部分的問題和工作量都是在接線方面。有經驗的工程師首先應當檢查現場的接線。通常，如果現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，就可以對接線的質量有個大致的判斷。然后要對所有的接線進行一次完整而認真的檢查。現場由于接線錯誤而導致PLC被燒壞的情況屢次發生，在進行真正的調試之前，一定要認真地檢查。即便接線不是你的工作，檢查接線也是你的義務和責任，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控制系統的軟件設計和組態時，還應在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統的可靠性。常用的一些措施：數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，并采用動態零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。

信號在接入計算機前，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．常因現場瞬時干擾而產生較大波動，若僅用瞬時采樣植進行控制計算會產生較大誤差，為此可采用數字濾波方法。

  現場模擬量信號經A／D轉換后變成離散的數字信號，然后將形成的數據按時間序列存入PLC內存。再利用數字濾波程序對其進行處理，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，此方法反應速度快，具有很好的實時性，輸入信號經過處理后用干信號顯示或回路調節，有效地抑制了噪聲干擾。

由干工業環境惡劣，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。為提高系統運行的可靠性，使PLC在信號出錯倩況下能及時發現錯誤，并能排除錯誤的影響繼續工作，在程序編制中可采用軟件容錯技術。

4、正確選擇接地點

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樓宇空氣顆粒物監測器
顆粒物是棘手的空氣污染物之一，因為它會引發嚴重的呼吸道疾病。現在，來自西門子樓宇科技集團的專家開發出一種能夠 測定室內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有的樓宇自控系統中，有助于顯著改善室內空氣質量。

顆粒物（PM）來自排氣管、住宅煙囪和發電站，以及明火產生的煙霧，它是我們身邊危險的空氣污染物之一。多年來，環保部門一直密切監測顆粒物，因為它會導致人們罹患肺部疾病。直徑小于2.5微米的細小顆粒（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濟體國家，情況更為嚴峻。據醫學雜志《柳葉刀》近發表的一篇文章，盡管目前的歐盟標準是每立方米空氣中的顆粒物含量不超過25微克，但在新興經濟體國家，許多城市的平均顆粒物濃度高達這一限值的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品之一。直到現在，這種類型的傳感器還不可用于商業建筑物自控系統。位于瑞士楚格小鎮的西門子樓宇科技集團樓宇自控產品市場經理Jonathan Miles Copley表示，“中國大城市的空氣質量極為糟糕，因此，西門子中國建議研發這樣的傳感器，以集成到我們的樓宇自控系統中。”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，定期檢查室內空氣中的顆粒物濃度。位于傳感器內側的一個小風扇將空氣吸入。一個激光二極管通過測定顆粒物的光散射強度，記錄 的PM2.5濃度。Copley指出，“這種傳感器經專門校準，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，大小接近于引發過敏的花粉，但不像PM2.5那么危險。盡管如此，它們仍然對肺部構成負擔，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前值——顏色取決于測得的濃度。這些值也將通過數據線，發送至樓宇自控系統。



在中國的首都北京，顆粒物污染是的一個嚴重問題。

目前，西門子樓宇科技集團的專家正在推出不同的App，以配合這種傳感器的使用，確保改善空氣質量。他們打算將這種傳感器集成到現有的樓宇自控系統中，以實現這個目標。這種傳感器可以與空氣凈化器相結合，因為在中國的許多寫字樓，空氣凈化器已經成為標配，被污染的室內空氣經它們過濾之后，再被送回辦公室。未來，這些傳感器將能根據PM2.5濃度來開關空氣凈化器，而不是像現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，從而大幅節電。

此外，西門子樓宇科技集團的專家也在開發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系統。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系統，向室內泵送新鮮空氣。Copley說：“在許多大城市，空氣中的顆粒物濃度非常高，因而不適宜進行通風。這時候，顆粒物傳感器可以阻止通風。”



輕松更換激光模塊

除 測量細小的顆粒物之外，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研發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濟模式，所以不必頻繁更換激光模塊。在這種模式下，它每個小時僅執行規定次數的測量，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量信息。當用戶靠近傳感器一米以內時，它將被喚醒并快速讀取數據。Copley說：“然后，短短數秒鐘內，屏幕上將顯示當前顆粒物濃度值。這種超快速空氣分析能力，是我們的裝置的*特性。”

Copley認為，除了中國、印度外，其他污染嚴重的區域，這種傳感器也能發揮作用。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，特別是在發生逆溫現象時——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準限值。

環境空氣質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，同時確保室內空氣如同瑞士群山中的空氣一樣清新。