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西門子6ES7323-1BL00-0AA0

不同型號的PLC具有不同的硬件組成和性能指標。它們的基本I／O點數和擴展范圍，程序存儲容量往往差別很大。因此，在進行PLC程序設計之前，要對所用PLC的型號，硬件配置（如內裝型PLC是否要增加附加I／O板，通用型PLC是否要增加I／O模板等）作出選擇。
    （1）輸入／輸出點  輸入點是與機床側被控對象有關的按鈕、開關、繼電器和接觸器觸點等連接的輸入信號接口，以及由機床側直接連接到NC的輸入信號接口（如減速信號：*DECX，*DECY…，跳過信號：SKIP等）。
輸出點包括向機床側繼電器，指示燈等輸出信號的接口。設計者對被控對象的上述I／O信號要逐一確認，并分別計算出總的需要數量。選用的PLC所具有的I／O點數應比計算出的    I／O點數稍多一些，以備可能追加和變更控制性能的需要。
    （2）存儲容量  一般來說，普通CNC車床順序程序的規(guī)模約1000步，小型加工中心約2000步。程序規(guī)模隨機床的復雜程度變化，設計者要根據具體任務對程序規(guī)模作出估算，并據此確定合理的存儲容量。   
    另外，所選擇PLC的處理時間，指令功能，定時器、計數器、內部繼電器的技術規(guī)格、數量等指標也應滿足要求。內裝型PLC有如下特點：
 1）內裝型PLC實際上是CNC裝置帶有的PLC功能，一般是作為一種基本的或可選擇的功能提供給用戶。
 2）內裝型PLC的性能指標（如：輸入／輸出點數，程序大步數，每步執(zhí)行時間、程序掃描周期、功能指令數目等）是根據所從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機床的類型等確定的。其硬件和軟件部分是被作為CNC系統(tǒng)的基本功能或附加功能與CNC系統(tǒng)其他功能一起統(tǒng)一設計、制造的。因此，系統(tǒng)硬件和軟件整體結構十分緊湊，且PLC所具有的功能針對性強，技術指標亦較合理、實用，尤其適用于單機數控設備的應用場合。
 3）在系統(tǒng)的具體結構上，內裝型PLC可與CNC共用CPU，也可以單獨使用一個CPU；硬件控制電路可與CNC其他電路制作在同一塊印刷板上，也可以單獨制成一塊附加板，當CNC裝置需要附加PLC功能時，再將此附加板插裝到CNC裝置上，內裝PLC一般不單獨配置輸入／輸出接口電路，而是使用CNC系統(tǒng)本身的輸入／輸出電路；PLC控制電路及部分輸入／輸出電路（一般為輸入電路）所用電源由CNC裝置提供，不需另備電源。
 4）采用內裝型PLC結構，CNC系統(tǒng)可以具有某些高級的控制功能。如：梯形圖編輯和傳送功能，在CNC內部直接處理NC窗口的大量信息等。
 自70年代末以來，世界上*的CNC廠家在其生產的CNC產品中，大多開發(fā)了內裝型PLC功能。隨著大規(guī)模集成電路的開發(fā)利用，帶與不帶PLC功能，CNC裝置的外形尺寸已沒有明顯的變化。一般來說，采用內裝型PLC省去了PLC與NC間的連線，又具有結構緊湊、可靠性好、安裝和操作方便等優(yōu)點，和在擁有CNC裝置后，又去另外配購一臺通用型PLC作控制器的情況相比較，無論在技術上還是經濟上對用戶來說都是有利的。
國內常見的外國公司生產的帶有內裝型PLC的系統(tǒng)有：FANUC公司的FS-0（PMC-L／M），FS-0 Mate（PMC-L／M），FS-3（PLC-D），FS-6（PLC-A、PLC-B），FS-10／11（PMC-1）；FS-15（PMC-N）；Siemens公司的SINUMERIK 810，SINUMERIK 820；A-B公司的8200，8400，8600等。
658 ~ 540 hPa (+3500 ~ +5000 m) 降額運行 20 K
可編程控制器（PLC）的工作有兩個要點：入出信息變換、可靠物理實現，入出信息變換主要由運行存儲于PLC內存中的程序實現。這程序既有系統(tǒng)的（這程序又稱監(jiān)控程序，或操作系統(tǒng)），又有用戶的。系統(tǒng)程序為用戶程序提供編輯與運行平臺，同時，還進行必要的公共處理，如自檢，I/O刷新，與外設、上位計算機或其它PLC通訊等處理。用戶程序由用戶按照控制的要求進行設計。什么樣的控制，就有什么樣的用戶程序。 
      可靠物理實現主要通過輸入（I， INPUT）及輸出（O， OUTPUT）電路。每一輸入點或輸出點就有一個I或O電路。而且，總是把若干個這樣電路集成在一個模塊（或箱體）中，然后再由若干個模塊（或箱體）集成為PLC完整的I/O系統(tǒng)（電路）。盡管這些模塊相當多，占了PLC體積的大部分，但由于它們都是由高度集成化的，所以，PLC的體積還是不太大的。
輸入電路時刻監(jiān)視著輸入點的（通、ON或斷、OFF）狀態(tài)，并將此狀態(tài)暫存于它的輸入暫存器（還可能有別的稱謂）中。每一輸入點都有一個與其對應的輸入暫存器。
      輸出電路有輸出鎖存器（還可能有別的稱謂）。它也有兩個狀態(tài)，高、低電位狀態(tài)，并可鎖存。同時，它還有相應的物理電路，可把這個高、低電位的狀態(tài)傳送給輸出點。每一輸出點都有一個與其對應的輸出鎖存器。
      這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際是PLC的I/O電路的寄存器。它們與PLC內存交換信息通過PLC I/O總線及運行PLC的系統(tǒng)程序實現。
      把輸入暫存器的信息讀到PLC的內存中，稱輸入刷新。PLC內存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應位（bit）稱為輸入繼電器，或稱軟觸點，或稱為過程映射輸入寄存器（the process-image input register）。這些位（bit）置成1，表示觸點通，置成0為觸點斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的，所以，它反映的就是輸入點的狀態(tài)。
      輸出鎖存器與PLC內存中的輸出映射區(qū)也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內存位（bit）與其對應，這個位稱為輸出繼電器，或稱輸出線圈，或稱為過程映射輸出寄存器（the process-image output register）。通過PLC I/O總線及運行系統(tǒng)程序，輸出繼電器的狀態(tài)將映射給輸出鎖存器。這個映射的完成也稱輸出刷新。
      PLC除了有可接收開關信號的輸入電路，有時，還有接收模擬信號的輸入電路（稱模擬量輸入單元或模塊）。只是后者先要進行模、數轉換，然后，再把轉換后的數據存入PLC相應的內存單元中。
      如要產生模擬量輸出，則要配有模擬量輸出電路（稱模擬量輸出模塊或單元）?？克鼘LC相應的內存單元的內容進行數、模轉換，并產生輸出。
這樣，用戶所要編的程序只是，PLC輸入有關的內存區(qū)到輸出有關的內存區(qū)的變換。這是一個數據及邏輯處理問題。由于PLC有強大的指令系統(tǒng)，編寫出滿足這個要求的程序是*可能的。
 圖1對以上敘述作了說明。其中框圖代表信息存儲的地點，箭頭代表信息的流向及實現信息流動的手段。這個圖，既反映了PLC實現控制的兩個基本要點，同時也反映了信息在PLC中的空間關系。
      簡單地說，PLC工作過程是：輸入刷新---運行用戶程序---輸出刷新，再輸入刷新---再運行用戶程序---再輸出刷新??*停止地循環(huán)反復地進行著。
      圖2所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息間的時間關系。
a- 簡化工作流程圖              b – 實際工作流程圖
圖2 PLC工作流程圖
     有了上述過程，用PLC實現控制顯然是可能的。因為：有了輸入刷新，可把輸入電路監(jiān)視得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū)；經運行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過輸出電路產生相應的輸出。又由于這個過程是*停止地循環(huán)反復地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化。只是響應的時間上，略有滯后。但由于PLC的工作速度很快，所以，這個“略有滯后"的時間是很短的，一般也就是幾毫秒、幾十毫秒，多也不會超過100到200毫秒。
圖2a所示的是簡化的過程，實際的PLC工作過程還要復雜些。除了I/O刷新及運行用戶程序，還要做些其它的公共處理工作。公共處理工作有：循環(huán)時間監(jiān)視、外設服務及通訊處理等。
      監(jiān)視循環(huán)時間的目的是避免用戶程序“死循環(huán)"，保證PLC能正常工作。為避免用戶程序“死循環(huán)"的辦法是用“看門狗"（Watching dog），即設一個定時器，監(jiān)測用戶程序的運行時間。只要循環(huán)超時，即報警，或作相應處理。獨立型PLC有如下特點：   
1）獨立型PLC具有如下基本的功能結構：CPU及其控制電路，系統(tǒng)程序存儲器，用戶程序存儲器、輸入／輸出接口電路、與編程機等外部設備通信的接口和電源等（參見圖5-2）。
2）獨立型PLC一般采用積木式模塊化結構或籠式插板式結構，各功能電路多做成獨立的模塊或印刷電路插板，具有安裝方便，功能易于擴展和變更等優(yōu)點。例如，可采用通信模塊與外部輸入輸出設備、編程設備、上位機、下位機等進行數據交換；采用D／A模塊可以對外部伺服裝置直接進行控制；采用計數模塊可以對加工工件數量、*使用次數、回轉體回轉分度數等進行檢測和控制，采用定位模塊可以直接對諸如刀庫、轉臺、直線運動軸等機械運動部件或裝置進行控制。
3）獨立型PLC的輸入、輸出點數可以通過I／O模塊或插板的增減靈活配置。有的獨立型PLC還可通過多個遠程終端連接器構成有大量輸入、輸出點的網絡，以實現大范圍的集中控制

數字量輸入/輸出模塊具有下列機械特性：
緊湊型設計，堅固的塑料機殼里包括：
綠色 LED，用于指示輸入/輸出的信號狀態(tài)
前連接器插座，通過前門保護
前門上的標簽區(qū)。
連接器針腳分配，用于在前門內部進行配線。
安裝方便，模塊安裝在 DIN 導軌上并通過總線連接器連接到相鄰模塊。沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
當在 ET 200M 分布式 I/O 系統(tǒng)中與有源總線模塊一起使用時，可以對數字量輸入/輸出模塊進行熱插拔，而不會有任何反應。其它模塊繼續(xù)工作。
方便用戶接線，裝置單元通過連接器連接。當連接模塊時，編碼設備鎖定在連接器中，這樣該連接器只能適合于同樣類型的模塊。更換模塊時，對于新的同類型模塊，可原封不動保持前連接器的接線狀態(tài)。這樣可以避免在更換模塊的過程中將已接線的前連接器插入到錯誤模塊中。

數字量模塊可能具有各種不同的屬性。 可以對某些模塊的屬性進行編程。
數字量輸入模塊 SM 321；DI 16 x DC 24 V 具有過程和診斷中斷、等時同步功能；(6ES7321-7BH01-0AB0)
數字量輸入模塊 SM 321；DI 16 x DC 24 V/125 V 具有過程和診斷中斷功能 (6ES7321-7EH00-0AB0)
數字量輸出模塊 SM 322；DO 16 x DC 24 V/0,5 A (6ES7322-8BH10-0AB0)
數字量輸出模塊 SM 322；DO 8 x DC 24 V/0,5 A 具有診斷中斷功能 (6ES7322?8BF00-0AB0)
數字量輸出模塊 SM 322；DO 8 x AC120/230 V /2A ISOL (6ES7322-5FF00-0AB0)
數字量輸出模塊 SM 322；DO 8 x Rel. AC230V /5A (6ES7322-5HF00-0AB0)
數字量輸入/輸出模塊 SM 327；DI 8/DO 8 x DC 24 V/0,5 A (6ES7327-1BH00-0AB0)
編程工具
僅當CPU處于STOP模式下，才能在STEP 7中對數字量模塊編程。
定義全部參數后，請將這些參數從PG下載到CPU。 CPU在STOP → RUN切換過程中將各參數傳送至相關數字量模塊。
靜態(tài)和動態(tài)參數
按靜態(tài)屬性和動態(tài)屬性組織參數。
如前文所述，在CPU處于STOP模式時設置靜態(tài)參數。
也可使用SFC在S7 PLC激活的用戶程序中編輯動態(tài)參數。 但是，在CPU經過RUN → STOP、STOP → RUN轉換之后，將再次使用STEP 7中設置的參數。 附錄信號模塊的參數集對模塊參數在用戶程序中的分配進行了說明。

可編程和非可編程診斷消息
將診斷消息區(qū)分為可編程診斷消息和非可編程診斷消息。
如果在相關參數中啟用了診斷功能，則只能獲得可編程診斷消息。 在STEP 7中為“診斷"參數塊編程。
無論是否啟用診斷功能，數字量模塊都始終返回非可編程診斷消息。
STEP 7 對診斷消息的反應
由診斷消息啟動的操作：
將診斷消息輸入到數字量模塊的診斷數據，然后送入 CPU。
數字量模塊上的 SF LED 指示燈點亮。
當在 STEP 7 中設置了“啟用診斷中斷"后，系統(tǒng)將觸發(fā)一個診斷中斷并調用 OB82。
讀取診斷消息
可在用戶程序中使用 SFC 讀取詳細的診斷消息（請參見附錄“信號模塊診斷數據"）。
在 STEP 7 中，可以通過讀取模塊診斷數據查看出錯原因（請參見 STEP 7 在線幫助）。
使用 SF LED 指示燈指示診斷消息
帶有診斷功能的數字量模塊將通過其 SF LED 指示燈（組出錯 LED 指示燈）指示錯誤。 當數字量模塊生成診斷消息時，SF LED 指示燈點亮。 清除所有錯誤狀態(tài)后，該 LED 指示燈熄滅。
無論 CPU 操作狀態(tài)如何（通電時），SF LED 指示燈都將點亮，以便指示外部錯誤（傳感器電源處短路）。

以下 SIPLUS S7-300 數字量模塊可在惡劣環(huán)境條件下使用：
SIPLUS S7-300 SM 321；
數字量輸入
SIPLUS S7-300 SM 322；
數字量輸出
SIPLUS S7-300 SM 323；
數字量輸入和數字量輸出
SIPLUS S7-300 數字量模塊可在以下惡劣環(huán)境條件下使用：
溫度范圍寬：-25°C 至 +60/+70 °C
在需要較高抗化學腐蝕性以及需能夠承受較高機械和生物負荷和鹽霧的場合
相對濕度 100%
符合標準 EN 50155

電感釋放時將出現過電壓。 繼電器線圈和接觸器都屬于這種情況。
集成過電壓保護
S7-300 的數字量輸出模塊具有集成過電壓保護設備。
附加過電壓保護
在下列情況下，只有通過附加的過電壓保護設備才能組態(tài)電感：
如果可以通過適合的附加觸點（如繼電器觸點）切斷 SIMATIC 輸出電流電路。
如果感抗不是通過 SIMATIC 模塊激活。
注意： 請向感抗供應商詢問應使用何種大小的過電壓保護設備。

下圖顯示了需要附加過電壓保護設備的輸出電流電路。

圖片: 輸出電流電路中用于急停的繼電器觸點

下圖顯示了組態(tài)有二極管或 Z 二極管的直流電工作線圈。

圖片: 直流線圈的組態(tài)

二極管/Z 二極管電路的屬性：

可避免截止電流。 Z 二極管能承受截止電壓。

高截止延時（比沒有保護電路時高 6 到 9 倍）。

相比二極管電路，穩(wěn)壓二極管的截止速度更快。

下表顯示數字量 IO 模塊的基本屬性：