西門子6ES7521-1BH50-0AA0

 工業(yè)以太網(wǎng)（IEEE 802.3 和 802.11 WLAN）– 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)準(zhǔn)是占有 90% 以上*的局域網(wǎng)環(huán)境中的首要網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。通過工業(yè)以太網(wǎng)，可在分布很廣的區(qū)域內(nèi)構(gòu)建功能強(qiáng)大的通訊網(wǎng)絡(luò)。

標(biāo)準(zhǔn) PROFINET (IEC 61158/61784) 使用了工業(yè)以太網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)直至現(xiàn)場級的實(shí)時通訊，也可將企業(yè)級集成進(jìn)來。由于**利用了現(xiàn)有 IT 標(biāo)準(zhǔn)，PROFINET 還在工業(yè)以太網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動控制應(yīng)用、高效跨廠商工程組態(tài)和機(jī)器與設(shè)備的高可用性。PROFINET 支持分布式自動化和控制器之間的通訊，可實(shí)現(xiàn)故障安全應(yīng)用。

PROFIBUS (IEC 61158/61784) – Ï的布線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。¼µØλ¡£它是僅有的一種可用于在生產(chǎn)應(yīng)用和過程應(yīng)用中進(jìn)行通訊的現(xiàn)場總線。

AS-Interface (IEC 62026-2/EN 50295) – 可替代電纜束的標(biāo)準(zhǔn)連接技術(shù)，可通過兩線制總線非常經(jīng)濟(jì)地將傳感器和執(zhí)行器連接在一起。

IO 鏈路 –
用于智能化連接現(xiàn)場級到 MES 級的傳感器和執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn) KNX/EIB （EN 50090、ANSI EIA 776）是實(shí)現(xiàn)樓宇自動化的基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換通過控制器或鏈路實(shí)現(xiàn)?？梢詮墓S的任何位置執(zhí)行組態(tài)和診斷。

 根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

（ 3 ）選擇合適的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號和輸出信號的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（ 4 ）分配 I/O 點(diǎn)

分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。

（ 5 ）設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的zui核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（ 7 ）進(jìn)行軟件測試

程序輸入 PLC 后，應(yīng)*行測試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。

（ 8 ）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。

（ 9 ）編制技術(shù)文件

系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。

三、 PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。

在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個方面來考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會造成一定浪費(fèi)。

要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。

另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的 60 ％； PLC 每個輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力（ A/ 點(diǎn)）也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。

PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點(diǎn)的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇

對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘 5 字 / 點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運(yùn)算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。zui后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，選擇容量時留有裕量要大些。

（ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇

PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。

（ 4 ）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型

不同的負(fù)載對 PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進(jìn)行控制。編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個 CPU ，主機(jī)的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個掃描周期主機(jī)將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、上位計(jì)算機(jī)及 CRT 等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。

 西門子6ES7521-1BH50-0AA0

下表描述了制作非交叉電纜時， IE FC M12 Plug Pro 4x2 (X-coded) 的針腳分配和 TP FC 電纜 8種顏色導(dǎo)線之間的對應(yīng)關(guān)系。通過在一個接口上交換發(fā)送和接收線對也可以制作交叉電纜。
 

表 02

IE FC M12 Plug PRO 2x2 (D-coded)
 

工業(yè)以太網(wǎng)FC M12 Plug PRO 2x2 (D-coded)插頭用于SCALANCE X208PRO, IM 154-4 PN 和 SIMATIC RF 系統(tǒng)的電纜連接。4個集成的夾緊-穿刺接線柱使4芯雙絞FC 電纜（10 Mbit/s 和 100 Mbit/s）的安裝簡單而可靠。  清晰的連接區(qū)和不同顏色標(biāo)識的夾子使不同的導(dǎo)線接入到夾緊-穿刺接線柱變得很方便。

圖8

表 03

下表描述了制作非交叉電纜時， IE FC M12 Plug Pro 2x2 (D-coded) 的針腳分配和 TP FC 電纜 4種顏色導(dǎo)線之間的對應(yīng)關(guān)系。通過在一個接口上交換發(fā)送和接收線對也可以制作交叉電纜。