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西門(mén)子模塊6ES7307-1BA01-0AA0

PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題

    一、簡(jiǎn)述

    多年來(lái)，可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

    二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類(lèi)：

    1．開(kāi)關(guān)量邏輯控制

    取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

    2．工業(yè)過(guò)程控制

    在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。

    3．運(yùn)動(dòng)控制

    PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。

    4．?dāng)?shù)據(jù)處理西門(mén)子模塊6ES7307-1BA01-0AA0

    PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

    5．通信及聯(lián)網(wǎng)

    PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

    三、PLC的應(yīng)用特點(diǎn)

    1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

    高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了*的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將*的可靠性。

    2．配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

    PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

    3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

    PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。

    4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造

    PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。

新型的SIMATICS7-1500控制器除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，提高生產(chǎn)效率。無(wú)論是小型設(shè)備還是對(duì)速度和準(zhǔn)確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置，都一一適用。SIMATICS7-1500無(wú)縫集成到TIA博途中，大提高了工程組態(tài)的效率。
性能：沒(méi)有快，只有更快！SIMATIC S7-1500的系統(tǒng)性能大縮短了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而優(yōu)化了控制質(zhì)量并提高了系統(tǒng)
性能。
處理速度：SIMATIC S7-1500 的信號(hào)處理速度更為快速，大縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)而提高了生產(chǎn)效率。
高速背板總線：新型的背板總線技術(shù)采用高波特率和高效傳輸協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速處理。
通信：SIMATIC S7-1500帶有多達(dá)3個(gè)PROFINET接口。
其中，兩個(gè)端口具有相同的IP地址，適用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信；第三個(gè)端口具有獨(dú)立的IP地址，可集成到公司網(wǎng)絡(luò)中。
通過(guò) PROFINET IRT，可定義響應(yīng)時(shí)間并確保高度的設(shè)備性能。
集成：無(wú)需親臨現(xiàn)場(chǎng)，即可通過(guò)Internet瀏覽器隨時(shí)查看CPU狀態(tài)。過(guò)程變量以圖形化方式進(jìn)行顯示，同時(shí)用戶(hù)還可以自定義網(wǎng)頁(yè)，這些都大地簡(jiǎn)化了信息的采集操作。
西門(mén)子SIMATIC HMI 操作面板:
西門(mén)子SIMATIC HMI 操作面板:
西門(mén)子觸摸屏主要分為以下幾類(lèi)：

1、西門(mén)子HMI按鍵面板

這類(lèi)西門(mén)子觸摸屏便于安裝和預(yù)組裝，可以進(jìn)行簡(jiǎn)單而直接的操作，并且接線簡(jiǎn)單，比常規(guī)觸摸屏接線節(jié)省大部分時(shí)間。防護(hù)等級(jí)IP65。

其突出特點(diǎn)如下：

可任意配置的大號(hào)按鍵，具有觸摸反饋，即使戴著手套也能可靠操作；

LED背光照明具有五種可選顏色，用于顯示各種機(jī)器狀態(tài)；

集成以太網(wǎng)交換機(jī)，支持線性環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)；

非常適合安裝在全防護(hù)人機(jī)界面設(shè)備的擴(kuò)展單元中；

故障安全型可連接一個(gè)或兩個(gè)急停按鈕或其他故障安全信號(hào)。

2、西門(mén)子HMI移動(dòng)面板

此類(lèi)面板的顯著特點(diǎn)是既可以有線操作，也可以通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)方式無(wú)線操作，更加方便調(diào)試或維護(hù)，并且能移動(dòng)觀察整個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程，在屏幕上顯示訪問(wèn)相關(guān)的過(guò)程信息全局，一般應(yīng)用在十分重要的場(chǎng)合，是對(duì)全局進(jìn)行移動(dòng)操作和監(jiān)視的有力工具。面板的防護(hù)等級(jí)為 IP65，從一米以上高度墜落也安然無(wú)恙，非常適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用。無(wú)需中斷操作即可將大容量電池更換，從而確保系統(tǒng)操作順利運(yùn)行。

其突出特點(diǎn)如下：

設(shè)計(jì)堅(jiān)固，適合工業(yè)應(yīng)用；

操作舒適，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕；

支持熱插拔，使用靈活；

啟用和停用不中斷急停電路（使用增強(qiáng)型接線盒）；

采用高等級(jí)安全設(shè)計(jì)，操作可靠；

連接點(diǎn)檢測(cè)功能；

集成接口：串口、MPI、PROFIBUS 或 PROFINET/以太網(wǎng)口；

通信距離。西門(mén)子DP總線的通信距離一般有一定的要求，例如，PROFIBUS/DP在12Mbps速率時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)電纜，可以達(dá)到200m，如果采用187.5kbps速率，可以達(dá)到1 000m。通信距離有兩層含義，個(gè)，是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不通過(guò)中繼器能夠?qū)崿F(xiàn)的距離，一般來(lái)說(shuō)，距離和通信速率成反比；另一個(gè)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離。往往在廠家的介紹材料中對(duì)于此類(lèi)的描述不夠清楚，在實(shí)際使用中，必須考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的范圍，電磁波信號(hào)在電纜中傳遞是需要時(shí)間的，特別在—些高速的現(xiàn)場(chǎng)總線中，如果增大距離，就必須對(duì)一些通信參數(shù)進(jìn)行修改；

2）線纜選擇。現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境決定現(xiàn)場(chǎng)總線的通信速度和通信介質(zhì)。一般而言，西門(mén)子DP總線線采用電信號(hào)傳遞數(shù)據(jù)，在傳輸?shù)倪^(guò)程中不可避免地收到周?chē)姶怒h(huán)境的影響。大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線采用屏蔽雙絞線。必須注意的是，不同種類(lèi)現(xiàn)場(chǎng)總線要求的屏蔽雙絞線可能是不同的。現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)發(fā)者一般規(guī)定一種特制的線纜，在正確使用這種線纜的條件下才能實(shí)現(xiàn)規(guī)定的速率和傳輸距離。在電磁條件極度惡劣的條件下，光纜是合理的選擇，否則局部的干擾，可能影響整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的工作；

3）隔離。一般來(lái)說(shuō)，西門(mén)子DP總線的電信號(hào)與設(shè)備內(nèi)部是電氣隔離的。現(xiàn)場(chǎng)總線電纜分布在車(chē)間的各個(gè)角落，一旦發(fā)生高電壓串入，會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)段所有設(shè)備的總線收發(fā)器損壞。如果不加以隔離，高電壓信號(hào)會(huì)繼續(xù)將設(shè)備內(nèi)部其他電路損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果；

4）屏蔽。西門(mén)子DP總線采用的屏蔽電纜的外層必須在一點(diǎn)良好接地，如果高頻干擾嚴(yán)重，可以采用多點(diǎn)電容接地，不允許多點(diǎn)直接接地，避免產(chǎn)生地回路電流；

5）連接器?，F(xiàn)場(chǎng)總線一般沒(méi)有對(duì)連接器做嚴(yán)格的規(guī)定，但是如果處理不當(dāng)，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)通信。例如，現(xiàn)場(chǎng)總線一般采用總線型菊花鏈連接方式，在連接每一個(gè)設(shè)備時(shí)，必須注意如何不影響在現(xiàn)有通信的條件下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備插入和摘除，這對(duì)連接器就有一定的要求；

6）終端匹配。西門(mén)子DP總線信號(hào)和所有電磁波信號(hào)一樣具有反射現(xiàn)象，在總線每一個(gè)網(wǎng)段的兩個(gè)終端，都應(yīng)該采用電阻匹配，個(gè)作用可以吸收放射，第二個(gè)作用是在總線的兩端實(shí)現(xiàn)正確的電平，保證通信。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成，它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了控制領(lǐng)域?qū)档统杀?、提高可靠性、增?qiáng)可維護(hù)性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化的要求。