西门子6ES7321-1BL00-0AA0性能参数
一、矩阵输出应用：
我公司是一家从事服装染整机械研究生产的公司。在实际生产中由于考虑到设备的自动控制要求，经常要用到plc对设备进行控制。在使用plc的过程中，例如：在配方称量滴料机中要用到plc对120多个电磁阀进行控制，如果采用传统控制方式进行控制的话就回占用很多个plc输出点。这样就增加了设备的成本。而plc输出的矩阵控制可以很好的解决这个问题。
二、 plc输出矩阵控制的原理：
plc输出矩阵控制是一种对plc输出端采用控制负载公共端的接线方式，下面用三菱fx系列为例，其原理图如下：
1、工作原理：
下面本章将采用八点输出plc做为解释，plc输出端用y0~y3作为输出控制电磁阀dt1~dt16，y4~y7输出控制ka1～ka4，通过ka1到ka4的常开触点输出矩阵控制信号与y0～y3结合控制电磁阀的动作。按钮sb1～sb7为信号输入按钮。
当需要电磁阀dt1动作时按下按钮sb1plcy0端输出一个信号使电磁阀处于准备状态。按下按钮sb2则y4有输出，中间继电器ka1动作，直流模块24v电经过ka1常开触点与dt1正端接通dt1动作。同样，当需要电磁阀dt2动作时只需断开y4输出接通y5输出即可。
plc输出端y0～y3可以采用四孔排线将它并联到电磁阀dt1～dt4，dt5～dt8，dt9～dt12，dt13～dt16的负端其连接方式如下：
如图可知，电路是依靠两个点的通断来达到控制的目的，这就如矩阵一样采用4x4就可以控制16个元件，如果采用8x8就可以控制64个元件。这样输出的控制元件就会成倍的被扩展。
本人公司使用三菱fx系列plc做为设备生产的控制，plc的点数越多价格就越贵，采用plc输出的矩阵输出后就可以有效减轻了设备的成本，使的设备的布线、维修等方面可以更加美观和方便。
三、
通过实验可以知道，plc输出采用矩阵控制可以很好的节省
plc输出点，使的设备的生产成本和维护成本的到很好的控制。
PLC脉冲控制步进电机技术
一、步进电机、脉冲与方向信号
步进电机作为一种常用的电气执行元件，广泛应用于自动化控制领域。步进电机的运转需要配备一个专门的驱动电源，驱动电源的输出受外部的脉冲信号和方向信号控制。每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度，这个角度称为步距角。脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了旋转的速度。方向信号决定了旋转的方向。就一个传动速比确定的具体设备而言，无需距离、速度信号反馈环，只需控制脉冲的数量和频率即可控制设备移动部件的移动距离和速度；而方向信号可控制移动的方向。对于那些控制精度要求不是很高的应用场合，用开环方式控制是一种较为简单而又经济的电气控制技术方案。
步进电机的细分运转方式非常实用，其步距角受到机械制造的限制，不能制作得很小，但可以通过电气控制的方式使步进电机的运转由原来的每个整步分成m个小步来完成，以提高设备运行的精度和平稳性。控制步进电机电源的脉冲与方向信号源常用数控系统，但对于一些在运行过程中移动距离和速度均确定的具体设备，采用PLC（可编程控制器）是一种理想的技术方案。
二、控制方案
图1 PLC脉冲控制步进电机系统示意图
在操作面板上设定移动距离、速度和方向，通过PLC的运算产生脉冲、方向信号，控制步进电机的驱动电源，达到对距离、速度、方向控制的目的，见图1。操作面板上的位置旋钮控制移动的距离，速度旋钮控制移动的速度，方向按钮控制移动的方向，启/停按钮控制电机的启动与停止。
在实际系统中，位置与速度往往需要分成几挡，故位置、速度旋钮可选用波段开关，通过对波段开关的不同跳线进行编码，可减少操作面板与PLC的连线数量，也减少了PLC的输入点数，节省了成本。一个n刀波段开关的多挡位可达到2n。在对PLC选型前，应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和大脉冲数量。
根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出时需要的频率，根据脉冲数量可以确定PLC的位宽。考虑到系统响应的及时性、可靠性和使用寿命，PLC应选择晶体管输出型。
步进电机细分数的选择以避开电机的共振频率为原则，一般可选择2、5、10、25细分。
编制PLC控制程序时应将传动系统的脉冲当量、反向间隙、步进电机的细分数定义为参数变量，以便现场调整。三、应用实例
笔者应用PLC脉冲控制步进电机的技术，对生产上引法无氧铜管的设备进行了电气控制。
上引法无氧铜管的生产过程是：将电解铜加入工频感应炉，使其熔化成铜液，在铜液中浸入1个通有冷却水的结晶器，流入结晶器的铜液经过0.5～3s后，便结晶成了固态铜管。一边由引棒将固态铜管从结晶器中导出，一边重复上述结晶过程，慢慢地将固态铜管牵引至摩擦压轮，以后根据工艺间隔时间由步进电机带动摩擦压轮，将固态铜管源源不断地从结晶器中牵引出来。牵引出来的铜管依次进入校直、轧管、盘管、冷拉等工序，生产出不同规格的自来水管或空调、冰箱的热交换器用铜管。设备应满足如下的生产工艺要求：引管距离6挡/（mm·次-1）：2、2.5、3、3.5、4、5；引管速度7挡/（mm·min-1）：115、130、140、150、160、170、180；牵引与结晶时间比：1∶1；引管方式：间歇式；牵引方向：不变；设备运行：连续。可见，距离开关为6挡，速度开关为7挡，组合后共有42种牵引方式。根据计算，距离、速度信号各需3个输入点就能达到设定的挡数要求，启/停按钮需1个输入点。根据工艺要求，牵引方向不变，故操作面板上不设置方向按钮，步进电机的旋转方向不通过PLC来控制，而是采用直接跳线来完成设置。脉冲信号需1个输出点，信号灯需2个输出点。步进电机采用25细分工作模式，以避开电机的共振频率区。PLC选用了具有8个数字量输入点、6个数字量输出点的SIEMENS公司生产的SIMATICS7-200 CPU222。在控制程序中用多段管线操作设计了电机的升降过程，以满足大负载启动的要求。电气控制原理见图2。
图2 电气控制原理
制作时，将面板上的距离、速度波段开关按图2进行跳线，完成二进制编码，这样节省了7个PLC输入点，简化了连接，提高了系统可靠性，也降低了设备的制造成本；将各波段开关、按钮的输出与PLC相连。设备运行时，PLC根据操作面板上各开关的设定位置，由控制程序产生某一频率和数量的高速脉冲，并将其输出至PCB，由PCB完成电平转换。转换后的电平信号送至步进电机驱动器，拖动步进电机按设定的速度旋转相应的角度，终达到控制距离和速度的目的。
四、结论
该设备经3个多月的运行考核，证明将PLC脉冲控制步进电机技术应用于中、小功率牵引设备中，具有控制简单、稳定、成本低等特点，是一种切实可行的电气控制方案。
利用PLC进行程序编制时，为了减少指令条数，节省内存和提高运行速度，应掌握以下编程技巧。
(1)把串联触点多的电路编在上方，如图8-4所示，可见（b）形式减少使用ORB指令或多重输出指令等。
(2)并联触点多的电路放在左边，如图8-5所示，可见（b）形式减少使用ANB指令。
(3)多重输出电路，好将串联接点多的电路放在下边，如图8-6所示，可以不使用MPS、MPP指令等。
(4)如果电路复杂，采用ANB、ORB等指令实现比较困难时，可以重复使用一些触点改成等效电路，再进行编程，如图8-7所示。
顺序控制是生产现场常见的一类控制任务，步进指令是指令库中专用于顺序控制的。步进指令编程时，根据工艺流程将程序划分为一个个独立的程序段，执行时，cpu严格按梯形图编程顺序，只有执行完前一段程序后才能激活下一段程序，并在下一段程序执行之前，将前面程序段复位。并且在语法上要求各程序段所使用的输出不允许重复。这在解决顺序控制任务中有多步同输出的情况时，就带来了一定的困难。借助于内部通用可方便解决这一难题。如某一顺序控制任务如以下流程图（图8）所示。
图8 某机械手动作流程图
从机械手动作流程图可以看出，这个控制任务每个循环的工作可以划分为八步，其中第1步与第5步动作相同，均为上升；第3步和第7步动作相同，均为下降。在利用步进指令进行编程时，这两个工步所对应的程序段的输出不能直接设置为y3、y4，同一个输出使用两次则会出现语法错误。这时应考虑使用用于存储中间状态的内部通用继电器rn来解决这个问题。如图7所示梯形图程序，其中r1、r5分别被定义为第1步与第5步的输出，r3、r7分别被定义为第3步与第7步的输出，在步进结束后再将r1、r5的状态输出到上升y3，将r3、r7的状态输出到下降y4，通过这样的方法可方便解决顺序控制任务中若干工步输出相同的问题。
图9 机械手控制梯形图