| 西門子6ES7321-1FF10-0AA0DI數(shù)字里輸入模塊 |
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湖南迪碩自動化設(shè)備有限公司
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西門子6ES7321-1FF10-0AA0DI數(shù)字里輸入模塊
湖南迪碩自動化設(shè)備有限公司
6ES7 317-2AJ10-0AB0
、問題提出 近幾年來PLC新興的應(yīng)用領(lǐng)域
(1) 近年來,和利時礦用PLC產(chǎn)品的不斷推陳出新,以其可靠性、高性能等優(yōu)勢得到了用戶的廣泛認(rèn)可。和利時礦用PLC產(chǎn)品大量應(yīng)用于低壓饋電開關(guān)、高壓配電裝置、組合開關(guān)、負(fù)荷中心等產(chǎn)品,正逐步替代單片機(jī)保護(hù)器和普通PLC類產(chǎn)品,裝備和利時礦用PLC開始成為一些礦用設(shè)備公司產(chǎn)品的賣點和優(yōu)勢。
(2) 利用PLC來開發(fā)新型的集熱式太陽能熱水器,可以克服傳統(tǒng)的太陽能熱水器存在受氣候影響大、水溫不穩(wěn)定等缺陷,還可以對多個用戶集中供水。采用西門子S7-200 系列PLC 進(jìn)行控制操作,配合相應(yīng)的溫度、液位和流量傳感器及PLC的模擬量輸入擴(kuò)展實現(xiàn)對集熱式太陽能熱水器中水溫、水位和流量的控制。同時,PLC與西門子文本顯示器T D400 集成,實現(xiàn)人機(jī)交互界面,對集熱式熱水器內(nèi)部的水溫和水位進(jìn)行實時在線顯示和設(shè)置。
(3) 隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步,自動門在日常生活中也得到了廣泛的應(yīng)用。過去的自動門系統(tǒng)一般采用邏輯控制模塊控制,因故障率高、可靠性低、維修不方便等原因而逐步被淘汰。在自動門控制系統(tǒng)中選用三菱PLC作為控制器,以一個發(fā)射的超聲開關(guān)和一個接收的光電開關(guān)作為此系統(tǒng)的輸入設(shè)備,兩套不同的傳感器輸入控制信號給PLC,利用PLC對系統(tǒng)的編碼表、I/O分配表和自動門的動作過程等實施控制,從而實現(xiàn)控制門的開放或關(guān)閉( 上升或下降) 。
其他還有很多新應(yīng)用領(lǐng)域如:物聯(lián)網(wǎng),市政,新能源發(fā)電,智能樓宇電量采集,醫(yī)療系統(tǒng)配電電源等,就不一一列舉了。 PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)程序和用戶程序。(1)系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等。監(jiān)控程序又稱為管理程序,主要用于管理全機(jī)。編譯程序用來把程序語言翻譯成機(jī)器語言。診斷程序用來診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供,并固化在EPROM中,用戶不能直接存取,故也不需要用戶干預(yù)。 (2)用戶程序 用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制的需要,用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序,用以實現(xiàn)各種控制要求。用戶程序由用戶用編程器鍵入到PLC內(nèi)存。小型PLC的用戶程序比較簡單,不需要分段,而是順序編制的。大中型PLC的用戶程序很長,也比較復(fù)雜,為使用戶程序編制簡單清晰,可按功能結(jié)構(gòu)或使用目的將用戶程序劃分成各個程序模塊。按模塊結(jié)構(gòu)組成的用戶程序, 每個模塊用來解決一個確定的技術(shù)功能,能使很長的程序編制得易于理解,還使得程序的調(diào)試和修改變得很容易。 對于數(shù)控機(jī)床來說,數(shù)控機(jī)床PLC中的用戶程序由機(jī)床制造廠提供,并已固化到用戶 EPROM中,機(jī)床用戶不需進(jìn)行寫入和修改,只是當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時,根據(jù)機(jī)床廠提供的梯形 圖和電氣原理圖,來查找故障點,進(jìn)行維修。 根據(jù)具體任務(wù),上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。 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 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。 ( 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)計的最核心工作,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。 ( 6 )將程序輸入 PLC 當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時,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軟件在計算機(jī)上編程時,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)行軟件測試 程序輸入 PLC 后,應(yīng)先進(jìn)行測試工作。因為在程序設(shè)計過程中,難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前,必需進(jìn)行軟件測試,以排除程序中的錯誤,同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ),縮短整體調(diào)試的周期。 ( 8 )應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試 在 PLC 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后,就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試,如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成,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,則可先進(jìn)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 系統(tǒng)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 硬件系統(tǒng)設(shè)計 1 . PLC 型號的選擇 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、時間繼電器、計數(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)備實現(xiàn)工廠自動化聯(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,以免造成和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)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(shù)多的機(jī)型會造成一定浪費(fèi)。 要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù),再按實際所需總點數(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 的點數(shù)。 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(shù)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(qū)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(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(yīng)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(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中,可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點+輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算;計數(shù)器 / 定時器按( 3 ~ 5 )字 / 個估算;有運(yùn)算處理時按( 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 )字左右的存儲容量來估算;有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。最后,一般按估算容量的 50 ~ 100 %留有裕量。對缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者,選擇容量時留有裕量要大些。 ( 3 )對 I/O 響應(yīng)時間的選擇 PLC 的 I/O 響應(yīng)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(guān)量控制的系統(tǒng), PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求,可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。 ( 4 )根據(jù)輸出負(fù)載的特點選型 不同的負(fù)載對 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,如導(dǎo)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(qiáng),其負(fù)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(fù)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 離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個 CPU ,通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時, CPU 只為編程器,而不對現(xiàn)場進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個 CPU ,主機(jī)的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制,在每一個掃描周期末尾與編程器通信,編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī),在下一個掃描周期主機(jī)將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行控制。計算機(jī)輔助編程既能實現(xiàn)離線編程,也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機(jī),并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。 ( 6 )據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型 若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò),則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能,即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、上位計算機(jī)及 CRT 等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能,目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。 ( 7 )對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇 在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下,整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活,維修方便(換模塊),容易判斷故障等優(yōu)點,要按實際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。 2 .分配輸入 / 輸出點 一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應(yīng)的。 分配好后,按系統(tǒng)配置的通道與接點號,分配給每一個輸入信號和輸出信號,即進(jìn)行編號。 在個別情況下,也有兩個信號用一個輸入點的,那樣就應(yīng)在接入輸入點前,按邏輯關(guān)系接好線(如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián)),然后再接到輸入點。 ( 1 )確定 I/O 通道范圍 不同型號的 PLC ,其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的,應(yīng)根據(jù)所選 PLC 型號,查閱相應(yīng)的編程手冊,決不可“張冠李戴”。必須參閱有關(guān)操作手冊。 ( 2 )部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出,不能直接連接外部器件,而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。 從功能上講,內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 : 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要,應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器,在設(shè)計說明書中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途,避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊。 ( 3 )分配定時器 / 計數(shù)器 PLC 的定時器 / 計數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊。 7.3 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計方法及步驟 7.3.1 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的方法 在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后,就要具體地編制程序了。編制 PLC 控制程序的方法很多,這里主要介紹幾種典型的編程方法。 1. 圖解法編程 圖解法是靠畫圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進(jìn)順控法。 西門子SM321數(shù)字量輸入模塊6ES7321-1FF10-0AA0 STEP7-Mirco/WIN編程元素及項目組件
s7-200的三種程序組織單位(POU)指主程序、子程序和中斷程序。STEP 7-Micro/WIN為每個控制程序在程序編輯器窗口提供分開的制表符,主程序總是第一個制表符,后面是子程序或中斷程序。 一個項目(Project)包括的基本組件有程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號表、狀態(tài)圖表、交叉引用表。程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊須下載到PLC,而符號表、狀態(tài)圖表、交叉引用表不下載到PLC。 程序塊由可執(zhí)行代碼和注釋組成,可執(zhí)行代碼由一個主程序和可選子程序或中斷程序組成。程序代碼被編譯并下載到PLC,程序注釋被忽略。 2 2 在“指令樹”中 右擊“程序塊”圖標(biāo)可以插入子程序和中斷程序。 數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù)(包括初始內(nèi)存值和常數(shù)值)和注釋兩部分組成。 數(shù)據(jù)被編譯后,下載到可編程控制器,注釋被忽略。 系統(tǒng)塊用來設(shè)置系統(tǒng)的參數(shù),包括通信口配置信息、保存范圍、模擬和數(shù)字輸入過濾器、背景時間、密碼表、脈沖截取位和輸出表等選項。系統(tǒng)塊如圖1所示。 2 2 單擊“瀏覽欄”上的“系統(tǒng)塊”按鈕,或者單擊“指令樹”內(nèi)的“系統(tǒng)塊”圖標(biāo),可查看并編輯系統(tǒng)塊。 系統(tǒng)塊的信息須下載到可編程控制器,為PLC提供新的系統(tǒng)配置。
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