西门子孝感PLC模块总代理

PLC在生产中具有很重要的很重要的用途，主要有CPU，I/O模块，编程器，存储器，电源等几部分组成，下面就介绍一下它各个部分的作用。

　　1.CPU——是PLC的核心部分

与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能：

　　（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；

　　（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

　　（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；

　　（4）在PC进入运行状态后：

　　a）执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）

　　b）进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务

　　c）更新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）

2.存储器

　　系统程序存储器——存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令

　　解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数

　　*不能由用户直接存取

　　用户存储器用户程序存储器——存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。

　　功能存储器（数据区）——存放用户数据

　　PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。

　　注意：系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是指用户程序存储器而言。

　　3.I/O（输入/输出部件）

　　CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组件供用户选用：

　　输入/输出电平转换

　　电气隔离

　　串/并行转换

　　数据传送

　　A/D、D/A转换

　　误码校验

　　其他功能模块

　　I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。

　4.编程器等外部设备

　　编程器——PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具

　　作用：用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视

　　通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数

　　通过通讯端口与CPU联系，实现与PLC的人机对话

　　分类：简单型——只能联机编程；只能用指令清单编程

　　智能型——既可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程。常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程

　　注意：编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。

　　其他外设：磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。

　　5.电源

　　内部——开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传感器供电。

　　外部——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。

在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器(PLC)来解决自动控制问题已成为有效的工具之一，本文叙述PLC控制系统设计时应该注意的问题。

　　该文指出PLC控制系统设计，硬件要确定PLC单机还是PLC网络，80点以内的系统选用不须扩展模块的PLC单机，PLC输入输出点数要留有10％余量，存储容量和指令执行速度是重要指标，手持编程器易于现场调试，选用大公司的PLC产品；输入回路中电源为AC85—240V、DC24V时，应加装电源净化元件，PLC内、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接；输出回路中输出方式：继电器输出适用于不同公共点间带不同交、直流负载，电流达2A／点；晶体管输出适宜高频动作，响应时间0.2ms。每个“COM”点加一熔丝。用手持编程器编程先画梯形图再编程。

　　硬件选购目前市场上的PLC产品众多，除国产品牌外，国外有：日本的OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德国的SIEMENS，韩国的LG等。近几年，PLC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用PLC的重要原因。那么，如何选购PLC产品呢?

　　1．系统规模首先应确定系统用PLC单机控制，还是用PLC形成网络，由此计算PLC输入、输出点。数，并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。

　　2．确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

　　3．存储容量与速度尽管国外各厂家的PLC产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的PLC价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用PLC产品。

　4．编程器的选购PLC编程可采用三种方式：

　　一是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。

　　二是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。

　　三是用IBM个人计算机加PLC软件包编程，这种方式是效率高的一种方式，但大部分公司的PLC开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。

　　因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购PLC产品。

　　5．尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。

　　输入回路的设计

　　1．电源回路PLC供电电源一般为AC85—240V(也有DC24V)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1隔离变压器等)。

　　2．PLc上DC24V电源的使用各公司PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行)。

　3.外部DC24V电源若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的“—”端不要与PLC的DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。

　　4．输入的灵敏度各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列PLc的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4．5mA，关断电流小于1．5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PLC的大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的PLC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出PLC的输入端。

　　输出回路的设计

　　1．各种输出方式之间的比较

　　(1)继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms

　　(2)晶闸管输出：带负载能力为0．2A／点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms.

　　(3)晶体管输出：大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带DC5—30V的负载，大输出负载电流为0．5A／点，但每4点不得大于0．8A。

　　当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PLC输出驱动达林顿三极管(5—10A)，再驱动负载，可大大减小电流。

　　2．抗干扰与外部互锁当PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。

　　当两个物理量的输出在PLC内部已进行软件互锁后，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。

　　3．“GOM“点的选择不同的PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PLC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因PLC内部一般没有熔丝。

　　4．PLC外部驱动电路对于PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。

　　PLC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

　　扩展模块的选用

　　对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请看相关的技术手册。

　　各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。PLC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

　　PLC的网络设计

　　当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。

　　后，还要向PLC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。

　　软件编制

　　在编制软件前，应首先熟悉所选用的PLC产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。