西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0大量供应
一、前言
当前，可编程控制器（PLC）作为一种成熟稳定的控制器，以卓越的稳定性、可靠性、抗干扰性和编程简单、容易掌握等特点在工业控制领域得到了越来越广泛的应用。在控制系统中，PLC作为主控设备，与控制对象中的各种输入信号(如：按钮、接近开关、编码器等检测信号)和输出设备（如继电器线圈、电磁换向阀等执行元件）相关联，随着控制系统的复杂程度和控制设备增多，PLC需要的输入输出点数也大量增加，这就有必要通过采用各种方法对I/O点进行优化，来减少系统占用I/O点数使用数量，tigaoI/O的利用率，降低硬件使用成本，下面以西门子PLC为例从软件和硬件两个方面进行探讨。
二、软件方法
1. 单按钮控制启动／停止
通常情况下，PLC控制的外部设备至少要有一个启动和一个停止按钮作为输入信号来控制程序的运行和停止，至少需要两个输入点，在点数紧张的情况下可采用单按钮控制进行优化，将节省下的点留作扩展功能。
图1为PLC的外部接线，SBl接输入I0.0，Q0.0接继电器输出，通常情况下，继电器应反向并联一个二极管。
图1
图2中，输入信号I0.0次短暂闭合，在正向脉冲指令下，辅助继电器M0.0输出一个周期的脉冲，则使网络3接通，输出Q0.0并实现自锁，输入信号I0.1第二次闭合，则网络2接通，使辅助继电器M0.1接通，常闭点M0.1打开，使网络3断开，输出Q0．0停止输出。
图2
除了上述的方法外还可以采用计数器，R/S指令，寄存器等方法实现。图3为采用R/S指令方式的方法。
图3
2. 典型问题和解决方法
在实际运用的过程中，如果对PLC的运行原理不了解或理解的不够透彻，那么在程序的编写上很容易出现问题，左图也为单按钮实现启动/停止的梯形图，但在实际的调试中确是不可行的，达不到为我们预期的效果，通过与图2的对比我们发现：在网络1上少一个正向脉冲指令，这个指令是关键。这样我们就清楚问题的所在：由于I0.0.接通的时间比一个扫描周期的时间长，有时为N个或N+1个，要达到我们的目的必须每次都是奇数才可以，导致调试时的不成功，加一个正向脉冲指令可解决这个问题。同样如果将图2中网络2和网络3颠倒，其结果是Q0.0没有输出，原因是：在一个扫描周期内，网络2和网络3先后接通，将运算结果存人映像寄存器当中，就不会有任何的输出。
图4
在R/S方法中，容易出现的问题是锁存器的R/S端不能采用图5这种结构，系统会提示错误，只能是图2中的结构，才能正确执行。
图5
上述是用单触点实现启动/停止方法中比较常见的典型问题，尤其是初学者容易出现，这些问题不大，但往往都是关键，如果在设计和调试中考虑到这些因素的存在，那会减少错误和缩短调试的周期。
三、硬件方法
1. 优化输入点数
在某些应用场合下有“自动控制/手动控制”的要求，并且在运行过程中，自动和手动不会进行，这样就可以将自动和手动按照不同的控制状态分组接入PLC输入端，可减少输入点，tigao输入点的利用率，图6中的示例节省了50％的I点，相当于输入点数扩充了一倍。
图6
其中SA为手动/自动切换开关，SBl，SB2，SB3为一组输入，SBl0，SB20，SB30为一组输入。
在某些联锁情况下，如果PLC内部不采集该触点信号的状态，可采用物理联锁的方式进行，即硬件连接上进行联锁(不必每一个开关量都接到PLC的输入端)，也可在一定程度上减少输入点数。
2. 优化输出点数
除了优化输入点数外还可优化输出点数，对系统整个运行过程中，输出状态完全一样的执行元件可以采用并联的方式，但要注意负载的功率情况，通常情况下采用继电器加续流二极管。还可以采用三八线译码器等方法，但需采用外部元器件，操作略微复杂一些。
四、结论
上述的几种方法比较简单，但切实可行并且容易掌握，在不同的PLC中实现的途径略微不同，但基本思路都是一致的，通过对系统的优化可以tigaoI/O的利用率，节省输入和输出点的数量，减少PLC的体积，降低硬件成本，具有很高的实用价值
随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多，功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。PLC的品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重。合理选择PLC，对于tigaoPLC在控制系统中的应用起着重要作用。
1 机型的选择
PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择可靠、维护使用方便以及性能价格比的优化机型。
在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则好选用模块式结构的PLC。
对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。
而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或机。其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。根据不同的应用对象，表1列出了PLC的几种功能选择。
表1 PLC的功能及应用场合
对于一个大型企业系统，应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的tigao和功能的开发；由于其外部设备通用，资源可以共享，配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统，这样便于相互通信，集中管理。
2 输入/输出的选择
PLC是一种工业控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，工作环境是工业生产现场。它与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。
通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程，从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要，一般情况下，PLC都有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。
2.1 确定I/O点数
根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。
表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
表2 典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数
2.2 开关量输入／输出
通过标准的输入／输出接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开／关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入／输出信号为24～240V，直流输入／输出信号为5～240V。
输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于消除错误信号的抖动电路；免于较大瞬态过电压的浪涌保护电路等。大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。
在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
2.3 模拟量输入／输出
模拟量输入／输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量liuliang、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为－10～＋10V、0～＋10V、4～20mA或10～50mA。
一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，可接收低电平信号，如RTD、热电偶等。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。
2.4 特殊功能输人／输出
在选择一台PLC时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定如定位、快速输入、频率等 。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使CPU从耗时的任务处理中解脱出来。
2.5 智能式输入／输出
当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的输入／输出模块。一般智能式输入／输出模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理，并将处理结果送入CPU或直接输出，这样可tigaoPLC的处理速度并节省存储器的容量。
智能式输入／输出模块有高速计数器（可作加法计数或减法计数）、凸轮模拟器（用作编码输人）、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、ASCII／BASIC处理器、RS—232C／422接口模块等。表3归纳了选择I/O模块的一般规则。
表3 选择 PLC 的 I/O 接口模块的一般规则
3 PLC存储器类型及容量选择
PLC系统所用的存储器基本上由PROM、E-PROM及PAM三种类型组成，存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的大存储能力低于6kB，中型机的大存储能力可达64kB，大型机的大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。
PLC的存储器容量选择和计算的种方法是：根据编程使用的节点数jingque计算存储器的实际使用容量。第二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照表4的公式来估算。为了使用方便，一般应留有25%～30%的裕量，获取存储容量的佳方法是生成程序，即用了多少字。知道每条指令所用的字数，用户便可确定准确的存储容量。表4给出了存储器容量的估算方法。
表4 控制目的估算存储器容量的方法
4 软件选择
在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能有所了解。通常情况下，一个系统的软件总是用于处理控制器具备的控制硬件的。有些应用系统也需要控制硬件部件以外的软件功能。例如，一个应用系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的选择将决定实现软件任务的难易程度。可用的指令集将直接影响实现控制程序所需的时间和程序执行的时间。
5 支撑技术条件的考虑
选用PLC时，有无支撑技术条件同样是重要的选择依据。支撑技术条件包括下列内容：
(1) 编程手段
便携式简易编程器主要用于小型PLC，其控制规模小，程序简单，可用简易编程器；
CRT编程器适用于大中型PLC，除可用于编制和输入程序外，还可编辑和打印程序文本；
由于IBM-PC已得到普及推广，IBM-PC及其兼容机编程软件包是PLC很好的编程工具。目前，PLC厂商都在致力于开发适用自己机型的IBM-PC及其兼容机编程软件包，并获得了成功。
(2) 进行程序文本处理
简单程序文本处理以及图、参量状态和位置的处理，包括打印梯形逻辑；
程序标注，包括触点和线圈的赋值名、网络注释等，这对用户或软件工程师阅读和调试程序非常有用；
图形和文本的处理。
(3) 程序储存方式
对于技术资料档案和备用资料来说，程序的储存方法有磁带、软磁盘或EEPROM存储程序盒等方式，具体选用哪种储存方式，取决于所选机型的技术条件。
(4) 通信软件包
对于网络控制结构或需用上位计算机管理的控制系统，有无通信软件包是选用PLC的主要依据。通信软件包往往和通信硬件一起使用，如调制解调器等。
6 PLC的环境适应性
由于PLC通常直接用于工业控制，生产厂都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。如此，每种PLC都有自己的环境技术条件，用户在选用时，特别是在设计控制系统时，对环境条件要给予充分的考虑。
一般PLC及其外部电路（包括I/O模块、辅助电源等）都能在表5所列的环境条件下可靠工作。
表5 PLC的工作环境
7 结束语
随着科技的不断进步，PLC的种类日益繁多，功能也逐渐增强。文章中归纳了一些选用PLC的方法，但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整，以便设计出满足期望的控制系统。
一、引言
以变频调速器为调速控制器的同步控制系统、比例控制系统和同速系统等已广泛应用于冶金、机械、纺织、化工等行业。以比例控制系统为例，一般的系统构成如图1 所示。
工作时操作人员通过控制机（可为PLC或工业PC）设定比例运行参数，控制机通过D/A转换模件发出控制变频调速器的速度指令使各个变频调速器带动电机按一定的速度比例运转。此方案对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统较合适。但对于大规模生产自动线，一方面电机数目较多，另一方面电机分布距离较远。采用此控制方案时由于速度指令信号在长距离传输中的衰减和外界的干扰，使整个系统的工作稳定性和可靠性降低；大量D/A转换模件使系统成本增加。为此我们提出了PLC与变频调速器构成多分支通讯控制网络。该系统成本较低、信号传输距离远、抗干扰能力强，尤其适合远距离，多电机控制。
二、系统硬件构成
系统硬件结构如图2 所示，主要由下列组件构成；
1、FX0N—24MR为PLC基本单元，执行系统及用户软件，是系统的核心。
2、FX0N—485ADP为FX0N系统PLC的通讯适配器，该模块的主要作用是在计算机—PLC通讯系统中作为子站接受计算机发给PLC的信息或在多PLC构成n:n网络时作为网络适配器，一般只作为规定协议的收信单元使用。本文作者在分析其结构的基础上，将其作为通讯主站使用，完成变频调速器控制信号的发送。
3、FR—CU03为FR—A044系列比例调速器的计算机连接单元，符合RS—422/RS—485通讯规范，用于实现计算机与多台变频调速器的连网。通过该单元能够在网络上实现变频调速器的运行控制（如启动、停止、运行频率设定）、参数设定和状态监控等功能，是变频器的网络接口。
4、FR—A044变频调查器，实现电机调速。
在1:n（本文中为1:3）多分支通讯网络中，每个变频器为一个子站，每个子站均有一个站号，事先由参数设定单元设定。工作过程中，PLC通过FX0N—485ADP发有关命令信息后，各个子站均收到该信息，每个子站判断该信息的站号地址是否与本站站号一致。若一致则处理该信息并返回应答信息；若不一致则放弃该信息的处理，这样就保证了在网络上只有一个子站与主站交换信息。
三、软件设计
1、通讯协议
FR—CU03规定计算机与变频器的通讯过程如图3 所示，
该过程多分5个阶段。1、计算机发出通讯请求；2、变频器处理等待；3、变频器作出应答；4、计算机处理等待；5、计算机作出应答。根据不同的通讯要求完成相应的过程，如写变频器启停控制命令时完成?～?三个过程；监视变频器运行频率时完成?～?五个过程。不论是写数据还是读数据，均有计算机发出请求，变频器只是被动接受请求并作出应答。每个阶段的数据格式均有差别。图4 分别为写变频器控制命令和变频器运行频率的数据格式。
2、PLC编程
要实现对变频器的控制，必须对PLC进行编程，通过程序实现PLC与变频器信息交换的控制。PLC程序应完成FX0N—485ADP通讯适配器的初始化、控制命令字的组合、代码转换及变频器应答信息的处理等工作。PLC梯形图程序（部分程序）如图5 所示。
程序中通讯发送缓冲区为D127～D149；接受缓冲区为D150～D160。电机1启动、停止分别由X0的上升、下降沿控制；电机2启动、停止分别由X1的上升、下降沿控制；电机3启动、停止分别由X2的上升、下降沿控制。程序由系统起始脉冲M8002初始化FX0N—485ADP的通讯协议；进行启动、停止信号的处理。以电机1启动为例，X0的上升沿M50吸合，变频器1的站号送入D130，运行命令字送入D135，ENQ、写运行命令的控制字和等待时间等由编程器事先写入D131、D132、D133；接着求校验和并送入D136、D137；后置M8122允许RS指令发送控制信息到。变频器受到信号后立刻返回应答信息，此信息FX0N—485ADP收到后置M8132，PLC根据情况作出相应处理后结束程序。
四、结语
1、实际使用表明，该方案能够实现PLC通过网络对变频调速器的运行控制、参数设定和运行状态监控。
2、该系统多可控制变频调速器32台，大距离500m。
3、控制多台变频器，成本明显低于D/A控制方式。
4、随着变频器的增加，通讯延迟加大，系统响应速度低于D/A控制方式。