西門子6ES7231-0HF22-0XA0

PLC 硬件系統設計

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。

在控制系統邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數器等）、工藝流程和產品改型較頻繁、需要進行數據處理和信息管理（有數據運算、模擬量的控制、 PID 調節等）、系統要求有較高的可靠性和穩定性、準備實現工廠自動化聯網等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內外眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經濟實用的目的。一般選擇機型要以滿足系統功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇

盲目選擇點數多的機型會造成一定浪費。

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

另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％； PLC 每個輸出點的驅動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。

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

（ 2 ）對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關量進行控制的系統中，可以用輸入總點數乘 10 字 / 點＋輸出總點數乘 5 字 / 點來估算；計數器/ 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數量粗略估算。后，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經驗的設計者，選擇容量時留有裕量要大些。

（ 3 ）對 I/O 響應時間的選擇

PLC 的 I/O 響應時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間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關量控制的系統，PLC 和 I/O 響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應問題。但對模擬量控制的系統、特別是閉環系統就要考慮這個問題。

（ 4 ）根據輸出負載的特點選型

不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優點，如導通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間;西門子S7-300安裝注意事項六) PLC輸出電路中沒有保護，因此應在外部電路中串聯使用熔斷器等保護裝置，防止負載短路造成損壞PLC;西門子S7-300安裝注意事項七) 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安裝注意事項八) 接地端子應接地，不與其它設備接地端串聯，接地線裁面不小于2mm2;西門子S7-300安裝注意事項九) 輸入、輸出
線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內或捆扎在一起，以免出現，產生誤;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;擴展電纜易受噪聲電，應遠離動力線、高壓設備等。 一、問題提出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， 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計的基本步驟1 ．設計的主要內容（ 1 ）擬定控制設計的技術條件。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 ）根據設計的要求編寫規格說明書，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，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、電氣柜及非電器元部件；（ 8 ）編寫設計說明書和使用說明書；根據具體任務，上述內容可適當。2 ． 設計的基本步驟
可編程控制器應用設計與調試的主要步驟，1 可編程控制器應用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。b ．控制要求主要指控制的基本、應完成的、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，還可將控制任務分成幾個部分，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 控制的功能要求，確定所需的用戶輸入、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、器、指示燈、電磁閥等。（ 3 ）選擇的 PLC 類型根據已確定的用戶 I/O 設備，統計所需的輸入和輸出的點數，選擇的 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。（ 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。（ 6 ）將程序輸入 PLC當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。（ 7 ）進行程序輸入 PLC 后，應*行工作。因為在程序設計中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現場設備上去之前，必需進行，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。（ 8 ）應用整體調試

在 PLC 軟硬件設計和控制柜及現場施工完成后，就可以進行整個的聯機調試，如果控制是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然后再進行整體調試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調試，然后再連接起來總調。調試中發現的問題，要逐一排除，直至調試成功。（ 9 ）編制技術文件技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖。三、 PLC 硬件設計1 ． PLC 型號的選擇在作出控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。在控制邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器、
時間繼電器、計數器等）、工藝流程和產品改型較、需要進行數據處理和信息（有數據運算、模擬量的控制、 PID 調節等）、要求有較高的可靠性和性、實現工廠自動化聯網等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。目前，眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經濟實用的目的。一般選擇機型要以功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇盲目選擇點數多的機型會造成一定浪費。

 西門子6ES7231-0HF22-0XA0

模塊化中型 PLC系統，滿足中、小規模的控制要求

• 各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應自動化控制任務

• 簡單實用的分布式結構和通用的網絡能力，使得應用十分靈活

• 無風扇設計的結構，使用戶的維護更加簡便

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SIPLUS S7-300

• 用于惡劣環境條件下的 PLC

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及食品加工等領域

• 低成本的解決方案

• 帶集成數字量輸入/輸出和PROFIBUS DP主站/從站接口的緊

湊型 CPU

• 帶有與過程相關的功能

• 可以完成具有特殊功能的任務

• 可以連接單獨的 I/O 設備

CPU 運行需要微存儲卡 (MMC)

• 帶集成數字量輸入/輸出和一個RS 422/485串口的緊湊型CPU

• 滿足處理量大、響應時間高的場合

• 帶有與過程相關的功能

CPU 運行需要微存儲卡 (MMC)

• 帶集成數字量和模擬量I/O和一個RS 422/485串口的緊湊型CPU

• 滿足對處理能力和響應時間要求較高的場合

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CPU 運行需要微存儲卡 (MMC)

• 帶集成數字量和模擬量I/O以及PROFIBUS DP主站/從站接口

的緊湊型 CPU

• 帶有與過程相關的功能

• 可以完成具有特殊功能的任務

• 可以連接單獨的 I/O 設備

CPU 運行需要微存儲卡 (MMC)

• 具有中、大規模的程序存儲容量和數據結構，如果需要，可以

供 SIMATIC 功能工具使用

• 對二進制和浮點數運算具有較高的處理能力

• PROFIBUS DP 主站 / 從站接口

• 可用于大規模的 I/O 配置

• 可用于建立分布式 I/O 結構

CPU 運行需要微存儲卡 (MMC)

• 具有大容量程序存儲器，可用于要求很高的應用

• 能滿足標準機床、特殊機床以及車間應用的多任務自動化系統

• 與集中式I/O 和分布式I/O一起，可用作生產線上的控制器

• 對二進制和浮點數運算具有較高的處理能力

• PROFIBUS DP 主站 / 從站接口

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• 在基于組件的自動化中實現分布式智能系統

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• 集成的 PROFINET 接口

• 組合了 MPI/PROFIBUS DP- 主 / 從接口

• 在 PROFINET 上實現基于組件的自動化

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

DP智能設備

• PROFINET I/O 控制器，用于在 PROFINET 上運行分布式 I/O

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

可以通過hardware中查看具體的地址。模擬量轉換的精度除了取決于A/D轉換的分辨率，還受到轉換芯片的外圍電路的影響。（5）輸入/輸出板取下前也應先關掉總電源，但如果生產需要時I/0板也可在可編程控制器運行時取下，但CPU板上的QVZ（超時）燈亮；錯誤OB的用途是什么？（3）、國內*實現真正的一拖三控制，不需要外接變頻軟起控制器，不需要外部復雜的邏輯電路，真正方便現實生活中要求的用三備一或用一備一以確保可靠的。由此可見，信息服務業發展和智慧城市建設是相輔相成、相得益彰的。Plc采用了一系列可靠性設計的方法進行設計。