6ES7231-0HC22-0XA8详细使用
到了现场进行PLC系统安装前，需要考虑安装环境是否满足PLC的使用环境要求，此时可以参考各类PLC产品的使用手册。本文介绍了PLC现场安装的注意事项及安装方式。
需要注意的是无论是什么PLC都不能装设在下列场所：
含有腐蚀性气体之场所，阳光直接照射到的地方，温度上下值在短时间内变化急遽的地方，油、水、化学物质容易侵入的地方，有大量灰尘的地方，振动大且会造成安装件移位的地方。
如果必须要在上面的环境使用，则要为PLC制作合适的控制箱，采用规范和必要的防护措施。如果需要在野外极低温度下使用，可以使用有加热功能的控制箱。如何做这些防护箱或控制箱，各制造商和和资格的系统集成商将会为客户提供相应的供应和设计。
在使用控制箱时，在控制箱内OpenPLC安装的位置要注意如下事项：
控制箱内空气流通是否顺畅（各装置间须保持适当的距离），变压器、马达控制器、变频器等是否与PLC保持适当距离，动力线与信号控制线是否分离配置，组件装设之位置是否利于日后之检修，是否需预留空间，供日后系统扩充使用。
除了上述注意事项之外，还有其它注意事项要留意。
比较重要的是静电的隔离。静电是无形的杀手，但可能因为不会对人造成生命危险，许多人常常忽视它。在中国的北方、干燥的场所，人体身上的静电都是造成静电损坏电子组件的因素。你被静电打到的话，只是轻微的酥麻，但这对PLC和其它任何电子器件就足以致命了。
PLC现场安装的注意事项及安装方式
要避免静电的冲击有下列三种方式：
在进行维修或更换组件时，请先碰触接地的金属，以去除身上的静电；不要碰触电路板上的接头或是IC接脚；电子组件不使用时，请用有隔离静电的包装物，将组件放置在里面。想象PLC里的元器件是一个娇嫩的婴儿，而那些静电会导致这个婴儿死亡，你就会更容易以正确的态度对待这个问题了。
基座安装（RACK）时，在决定控制箱内各种控制组件及线槽位置后，要依照图纸所示尺寸，标定孔位，钻孔后将固定螺丝旋紧到基座牢固为止。在装上电源供应模块前，必须注意电源线上的接地端有无与金属机壳连结，若无则须接上。接地不好的话，会导致一系列的问题，静电、浪涌、外干扰，等等。由于不接地，往往PLC也能够工作，不少经验不足的工程师就误以为接地不那么重要了。这就像登山的时候，没有系上保护缆绳一样，你正常前进的时候，保护缆绳没有任何作用，但一旦你失足的时候，没有那根绳子，你的生命就完结了。PLC的接地，就相当于给PLC系上保护缆绳。
在I/O模块安装时，须注意如下事项：
I/O模块插入机架上的槽位前，要先确认模块是否为自己所预先设计的模块；
I/O模块在插入机架上的导槽时，务必插到底，以确保各接触点是紧密结合的；
模块固定螺丝务必锁紧；接线端子排插入后，其上下螺丝必须旋紧。由于现场的变压器、电机等影响，多少会有振动，如果这些螺丝钉松动了，会导致模块从机架中松开。
PLC的安装
PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：
（1）环境温度超过0 ~ 50℃的范围；
（2）相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；
（3）太阳光直接照射；
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等；
（5）有打量铁屑及灰尘；
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10 ~ 55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）；
（7）超过10g（重力加速度）的冲击。
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55C，要安装电风扇，强迫通风。
为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。
当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至损坏。
根据实践中的摸索，出两种解决PLC输入点不足问题办法
其一是把多个要输入的信号，先通过外部元件的逻辑组合，再接入到PLC的一个输入点上；其二是不需要增加任何元件，通过运用PLC内部的逻辑组合，把连接到输入端的开关变成双稳态开关，来实现我们节省输入点的目的。
下面以工业控制中常见到的电动机的启动停止控制为例，具体来探讨这两种方案的实现方法。为了叙述的方便，我先做这样的假定：PLC系统采用西门子公司的S7-200系列；电动机启动按钮为SB1,定义号为I0.0；停止按钮为SB2，定义号为I0.1；控制电动机的接触器定义为KM1;控制接触器KM1的PLC输出点定义为Q0.0。
方案1：启动、停止按钮SB1和SB2不是单独接到PLC的输入端，而是先把SB1与SB2进行串联再连接到输入模块，这样就节省了一个输入点。控制流程是这样的：按下启动按钮SB2，I0.0输入高电平，Q0.0有输出信号，带动接触器KM1吸合，启动电动机旋转，接触器的辅助触点吸合，维持I0.0的高电平，从而电动机的旋转得以保持；按下停止按钮SB1，I0.0变为低电平，Q0.0便由高电平变为低电平，从而使KM1失电，电动机停止旋转。
一种解决输入点不足的方法是通过软件来实现，这种方案的接线非常简单，直接把一个按钮连接到PLC输入端，我把它定义为I0.0,但按下这个按钮，可以启动电动机旋转；若再按下这个按钮，又可以使电动机停止，即这个按钮是双稳态的。
我们来看它是如何实现的：按下按钮，I0.0为高电平，由于初始状态下M0.0是逻辑0，只有网络1中有电流流过，M0.1置位，从而在按钮释放后，Q0.0点输出，Q0.0激励KM1，使电动机旋转；M0.0变为逻辑1，为M0.1复位做好准备。如果此时再按下按钮，又只能使网络2中有电流流过，M0.1复位。它的复位使Q0.0失电，电动机停止，使M0.0复位，又为M0.1置位做好准备。再按下按钮，又会重复上述循环。之在网络3支路中串入I0.0，是为了取一个瞬时信号，保证按下按钮并等释放了以后，才使状态发生改变。如果您持续按着按钮不释放，PLC仍维持原来的状态不改变。
以上两套方案都是切实可行的，具体采用哪一种，那还要根据您实际的使用条件来决定，切莫盲目套用。
1 引言
传统的军民用飞机的发动机起动程序控制系统普遍采用机电相结合的方式,由于采用机电式的定时机构去控制相关的继电器、接触器以实现发动机起动程序控制,不仅使控制系统的体积增大、重量加重、耗电多、可靠性差,采用固定接线的硬件设计使系统不具有通用性,更突出的问题是由于机械磨损还会使系统的控制精度逐渐降低。由于PLC把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强等优点结合起来,而其本身又具有体积小、重量轻、耗电省等优点,用PLC取代机电式的定时机构来完成发动机的起动程序控制,将极大地改善发动机起动控制系统的性能。
2 发动机起动程序控制原理
发动机由静止状态转变到能自行发出功率的低转速状态叫发动机的起动。为了使发动机涡轮(转子)能由静止状态柔和地、无撞击地转动起来,定时机构必须对起动机的起动转矩进行分级调节,使起动机的转矩逐级增大,并适时地控制对发动机燃烧室进行喷油点火。
定时机构的程序控制把起动机的工作过程划分为以下几个阶段:
阶段:即按下起动按钮后的1S~3.6S内,使起动机以复励状态且电枢串联起动降压电阻工作,起动机转矩被限制在很小的范围内,起动机能柔和地通过
传动装置带动发动机涡轮旋转。
第二阶段:即按下起动按钮后的3.6S~9S内,短接起动降压电阻,起动机两端电压升高,起动机转矩迅速增大,随之涡轮转速迅速上升。
第三阶段:即按下起动按钮后的9S~15S内,起动电源车内的两组电瓶由并联转为串联,起动机两端的电压由28V升高到56V,起动机转矩急剧增大,从而使涡轮转速急剧上升。
第四阶段:即按下起动按钮后的15S~22S内,起动机并励线圈串联降压电阻使起动机的激磁磁通减小,反电势减小,电枢电流增大,转矩又一次增大,从而使涡轮加速。
3 PLC控制系统
3.1 系统硬件设计及I/O地址的分配
在发动机起动机程序控制系统中PLC采用三菱FX2系列中的FX2N－48MR－001型,该系列PLC可靠性高,抗干扰能力强,适合于在军民用飞机上使用,且配置灵活,[1]。从图1中可以看出:为了实现起动机的四个阶段控制,自按下起动按钮起,接触器KM1、KM2的吸合时间均为9S~21S,KM3为3.6S~22S,KM4为1S~3.6S,KM5为1S~15S,KM6为15S~22S,根据系统的控制要求,PLC控制系统需引入与停止按钮和起动按钮分别相对应的两个输入继电器、与四个接触器和两个继电器分别相对应的六个输出继电器、以及控制上述四个接触器和两个继电器分时段工作的四个通电延时时间继电器和两个断电延时时间继电器。
软件设计采用使用广泛的PLC梯形图图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似,直观易懂,很容易被熟悉电器控制的电气人员掌握,特别适用于开关量逻辑控制[2]。该控制系统梯形图如图3所示。
图3中:X0、X1为输入继电器;Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6为输出继电器;T1、T2、T3、T4为通电延时时间继电器;T5、T6为断电延时时间继电器;M0、M1、M2、M3、M4为中间继电器。
在保护材料生产行业，配料通常是将原材料按某种比例均匀混合在一起，用以形成一种新的材料，配料是这类行业生产的重要组成部分。在生产过程中，各种原料要严格按比例进行均匀混合，就必须靠配料机械来完成，目前工厂一般使用两种方法，种方法采用人工称重，将成比例的各种原材料放入配料机中搅拌。另一种方法是自动称重，自动搅拌。由于很多原始材料为粉状或颗粒，人工配料时，人体容易吸入粉尘等杂物，导致职业病出现，增加了生产风险和劳动力成本，配料品种繁多，数量巨大，人工配料难以现场管理，很容易出现误配，不但质量难以保证，也增加了管理成本。为了保证产品质量，提高生产效率，要求采用准确、可靠的自动配料系统。
2 基于 PLC、 工控机和称重仪表的配料系统
在河南西峡保护材料集团现有的配料系统中，工人将材料运送到称重车间，称重完之后，再将材料手动送到配料机上进行配料，称重车间使用了杭州四方的称重仪表进行称重，通过RS232口和工控主机相连，位于中控室的工控主机负责记录称重结果，显示称重数据，控制人员可以在中控室通过控制电路手动控制配料过程的起停。
这种方式效率低下，主机上运行的是C语言开发的DOS程序 [1]，可扩性差，人机交互困难，不能完成自动配料的所有要求。为了提高生产率，降低成本，需要采用全自动配料系统。
新系统采用主从式结构。 以工控机为上位主机，以西门子PLC [2] 、变频器和称重仪表为下位从机。主机处于主导地位，实现对各从机的通信管理和控制，将工控机的RS-232异步通信口经电平转换后与PLC相连，形成上、下位机通信的一个物理通道；将主机的另一个RS-232口和称重仪表的通信口相连，构成第二个物理通道。上位机采用轮询方式，逐个与从站通信。上位机把任务规划的结果传送给PLC，在PLC进行控制的过程中，上位机使用上位机连接命令监视下位机的运行状态和数据区内容，实时读取PLC的内部状态以及称重仪表的实时数据，在上位机上显示。
总体上讲，系统具有如下功能：
①全自动配料，在设定好配方之后，系统自动按照配方称重配料，无需操作人员干预；
②具有报表功能，可以产生日报表，实时报表和月报表、年报表等；
③动态增加和修改报表，系统通过设定权限，赋予技术人员或操作人员修改，增加配方的权利，记录该次修改的日期和操作人员编号；
④断电恢复功能，系统能够在突然断电的情况下， 恢复断电前的测量记录；
⑤局域网共享功能， 主机在局域网内可以共享数据，方便车间主管了解工程进度和其他情况。
2.1 系统的组成
整个全自动配料混合系统由工控机、PLC、工业称重仪表、变频器、振动电机、混料机、传感器、传送带等部分组成。
上位工控机提供人机交互界面， 完成控制信息输人、数据管理、进行数据显示、存储、统计和报表等功能，上位机采用IPC810工控机，它的主要工作如下： 工控主机根据操作人员的指令， 读取某个编号的配方， 根据配方中配料的比例及先后顺序，向PLC发出开始配料的指令，使得PLC能够起动特定的变频器。在配料过程中，工控主机以轮询的方式，一方面实时读取PLC的状态字，了解PLC及PLC下级设备的运行状态； 另一方面实时读取安装在配料机上的称重仪表的称重数据， 按照配料策略， 当称重接近配方中的设定值时， 主机向PLC发出停止本次配料的指令。 当一个配方上的所有材料都配完后， 整个配料过程暂停，等待操作人员的指令。
系统运行过程中，PLC与上位机实时通信，从而保证界面上显示的数据与现场实际数据的一致性，操作人员在上位机上发出的操作命令和设定参数都可以实时送到PLC，PLC的主要工作有：①接收上位机发送来的命令，通过变频器控制振动电机的起、停和快慢；②将变频器的运行状态实时写入内存数据区，供工控机读取；③将自身的各种状态以状态字的形式准备好，共工控机实时读取。
2.2 控制策略及配料过程
通过对配料过程的特点进行分析，得到配料过程具有如下特点：
（1）被控对象是单向的不可逆系统。原料没有办法从配料机中重新回到传送带上。
（2） 具有明显的时滞性。 当配料达到设定值时，PLC控制电机停止传送原料，这时传送带上具有部分原料无法回收，系统具有明显的时滞性。
（3）受控特性是开关性的。系统的起、停控制等都是开关量。
（4）配料系统在正常工作区内是线性的。
我们考虑采用快速、慢速、提前发出停止加料指令等控制策略， 利用PLC的互锁技术确保配料的顺利进行。系统起动后，工控机向PLC发出开始加料信号，PLC控制变频器驱动电机进行快速加料， 工控主机通过串口持续不断的读取称重仪表的称重数据， 当重量值接近设定值时， 工控主机向PLC发出停止加料的控制指令，此时，PLC控制变频器进行慢加，通过事先估计出传送机构上原料的残余， 设定值和实际加料的差值和传送机构上原料的残余相当时，PLC真正发出停止指令，该指令由变频器执行， 从而控制电机停机， 停机后传送机构上的原料无残余，配料精度符合要求。
3 工控主机软件设计
工控机主要完成的任务如下：
（1）提供配料过程的动画显示。
（2） 向PLC发出控制指令， 读取PLC的运行状态。
（3）读取称重仪表上的称重信号，并将称重值在显示器上显示，根据称重数据，向PLC发送指令。
（4） 数据库和报表， 保存配料数据， 打印报表。
（5）配方的增加与修改。
（6）配料故障辅助报警等其他功能。
3.1 配料软件的界面设计
上位工控机使用紫金桥组态软件设计人机界面，工业控制组态软件实际上是一种能由用户根据自己的需要进行二次开发的软件开发平台。我们可以根据工艺要求在该平台上对整个监控系统开发出友好的人机界面，操作员通过该界面可以与现场设备进行实时交互。 紫金桥软件是HMI/SCADA工业自动化组态软件，它提供了一个高度集成化、可视化的开发环境。
该软件具有如下一些特点：
（1）多种通信功能。 紫金桥组态软件 [3] 支持如下通信功能：
1）支持RS232、RS422、RS485等串口通信方式，并支持无线电台、电话拨号、电话轮询拨号等方式。
2）以太网通信支持有线以太网和无线以太网。
3）所有设备的驱动程序均支持GPRS、CDMA、GSM等移动网络标准。
（2）方便的开发系统。丰富的组件和控件构成强大的HMI开发系统；增强的过渡色与渐进色功能，从根本上解决了很多同类软件在过多使用过渡色、 渐进色时严重影响画面刷新速度和系统运行效率的问题； 更加灵活多样的矢量子图， 使得制作工程画面更快捷；提供面向对象编程方式，内置间接变量、中间变量、数据库变量，支持自定义函数和自定义菜单。
（3）开放性。紫金桥组态软件的开放性表现在如下几个方面：
1）支持Excel以VBA的方式访问数据库。
2）软件为开放式体系结构，全面支持DDE，OPC， ODBC/SQL， ActiveX，DNA标准。以OLE，COM/DCOM、 动态链接库等多种形式提供外部访问接口， 便于用户利用各种常用开发工具 （如： VC++、VB等）进行深层的二次开发。
3）紫金桥组态软件I/O驱动程序的体系结构为开放式结构，其接口部分源代码完全公开，用户可以自行开发新的驱动程序。
（4）数据库功能.紫金桥组态软件内置了实时数据库，实时数据库又内置多种功能块，来完成数据处理与存储，可实现累计、统计、控制、线形化等多种功能。
（5）支持多种设备及总线。支持国内外大部分厂家生产的PLC、调节器、智能仪表、智能终端、智能模块；还支持Profibus，Can，LonWorks和Modbus等标准的现场总线。
3.2 系统的 I/O 点数
紫金桥组态软件用实时数据库点来表示I/O点。经过分析，系统需要三个I/O点，两个数字控制点用来通过PLC控制电机的起、停，这两个点的数据链接选择分别为PLC的两个数字量输入输出通道。一个模拟点用来表示从称重仪表上读取的实时数据，该点的数据链接为称重仪表的测量值。
4 通信程序设计
通信程序设计主要包含三部分，部分为主机与PLC的通信；第二部分为主机与称重仪表的通信；第三部分为PLC与变频器之间的通信。
4.1 主机与 PLC 的通信
组态软件一般都内置了主流PLC的驱动程序，在紫金桥组态软件中新建一个PLC虚拟设备，该虚拟设备的型号必须和使用的真实PLC的型号一致，如果在组态软件中找不到所需的PLC的型号，则可以委托软件厂家免费开发一个新的该型号PLC驱动。虚拟设备用来映射真实的设备，这里，我们使用的PLC是SimensS7-300，设定主机通过串口1和PLC通信。
4.2 主机与称重仪表的通信
针对称重仪表，我们使用的是杭州四方的称重仪表，为了使仪表和组态软件很好的通信，我们特别委托紫金桥公司为该仪表开发了驱动程序。我们从组态软件的驱动列表中选择一个我们需要的设备类型，并针对该类型，建立一个虚拟设备，用来映射真实的称重仪表，设定仪表与计算机的通信端口及通信协议。
可编程逻辑控制器（PLC）和现在的可编程自动化控制器（PAC）是离散工厂自动化的主流产品，并且它们在过程控制中的应用也在变得越来越普遍。了解软件许可的赚钱方法，可以帮助您认识到在软件上花费的费用可能是硬件的10倍。
软件许可控制着软件的使用和分销。软件厂商可以在销售软件的时候收费，并且控制软件在多少台计算机上安装。对于使用PLC作为控制系统的机器制造商来说，一般每向客户销售一台新的机器就要购买一个软件许可。软件许可还可以从其他方面限制用户，比如限制数据点、功能或者可以接触到机器控制数据的工作站的数量。用户还需要每年购买这些许可的维护合同或者技术支持，周期性的升级版本以及其他一切用来榨干机器制造商和用户血汗的周边服务。
购买PLC编程软件，只是实现自动化系统启动和运行一系列高昂软件程序开销的开始.
供应商不允许用户和机器制造商拷贝软件或者将其下载在其他计算机上。当然，如果有任何的软件可以复制，你就能把它拷贝在其他计算机上面。就和微软防止“盗版”的方式一样，这些软件无法在其他机器上运行。防止盗版的方法包括需要插入加密狗（软件保护器），或者一个产品激活程序。加密狗是一个包含软件运行需要的电子序列号的硬件密匙，而产品激活则需要用户确认许可，一般都是输入产品密匙或者序列号来激活并使用软件。
软件许可的成本取决于软件供应商的定价策略、开发许可的数量、数据点的数量、附加部件、运行许可的数量、年度维护费用以及其他一些因素。这些费用在一开始的时候并不会在价格中体现出来。说，软件的初始报价实际上是一个缩水的费用，如果想使用任何服务，都需要加钱。
需要的软件成本
典型的PLC应用一般需要购买：PLC编程软件、HMI开发软件、SQL/数据库许可、数据I/O服务器、附加工具和部件以及HMI运行许可。当然，这其中的每一项都有独立的软件许可。软件开发商需要将其技术、经验和创造力都融入到产品之中，才能开发出用户需要的程序。
运行许可费用是软件厂商的一项主要的收入来源。运行许可是软件厂商控制分销的重要方法，并为之创造了又一个利润源泉。基本上，软件厂商对每创造一项应用都会收取费用，并且会限制你创建应用的类别，再根据你的使用情况收费。
还有一些供应商提供一种开源软件解决方案。让用户和机器制造商谈论如何通过购买替代软件来避免这些成本，是非常困难的。很多情况下，他们只是同PLC供应商建立了一些关系，并且实现了PLC硬件的标准化。
举例来说，一家主要的自动化供应商提供一款基于OPC的软件解决方案，可以连接HMI软件包和PLC。如果用户使用这款HMI开发工具建立了一个接口应用，软件就会提供驱动以及其他便于PLC通讯的连接部件。用户就需要为每一台他们希望运行软件的机器购买副本，并且为每一个副本缴纳每年的软件维护费用。
供应商提供的软件都是专利型的，需要许可，并且用户不能修改，这些软件大多数都是使用微软的VisualStudio编写的。任何供应商能做的事情，机器制造商或者终用户也可以做。关于HMI/SCADA、数据通讯、SQL以及其他很多软件包来说，并没有什么秘密的、专利性的或者困难的事情存在。在开源市场上的非PLC供应商那里，可以买到很多这一类的软件包。有经验的微软VisualStudio编程人员可以完成任何相关的工作。
如果PLC与HMI终端连接，那么终用户就可能必须要为每一个终端购买运行许可，费用是每个1100美元。
机器制造商需要从PLC供应商那里购买的，就只有PLC和I/O硬件，也许还有程序包（现在已经有了IEC61131程序包）。其他所有的东西都可以分开采购。很多情况下，这些程序包并不包括昂贵的软件和运行许可。例如，PLC驱动软件包括一系列的PLC程序库，编程人员可以通过这个程序库使用微软VisualStudio来创建客户自己的应用。这样的软件可以连接PLC内存、数据库、I/O和通讯，让程序员能够获取需要的PLC信息，在计算机上进行处理，再将其发给PLC进行控制。一些这样的软件并没有运行许可费用，系统集成商或者机器制造商可以在不需要任何附加成本的情况下开发应用。
因为有替代方案存在，不需要向PLC供应商支付许可费用。