西門子EM222數字量輸出模塊6ES7222-1HF22-0XA8

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控制繼電器存在的缺點

今天繼電器已應用到家庭及工業控制的各個領域。他們比以往的產品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大多數控制繼電器都是長期磨損和疲條件下進行的，容易損壞。而且繼電器的觸點容易產生電弧，甚至會熔在一起產生誤操作，引起嚴重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調試。

二、可編程序控制器的優勢、特點及功能

可編程控制器以體積小功能強大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數控制、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產機械數字量和模擬量的聯系，從而實現生產過程的自動控制。特別是現在，由于信息、網絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯網通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業。

1、順序控制

順序控制是PLC*基本、應用較廣泛的領域。所謂的順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使得生產過程的各個執行機構自動地按照順序動作。由于它還具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、成本低、便于維護等優點，所以在實現單機控制、多機**制、生產流程控制中可以*取代傳統的繼電器接觸器控制系統。它主要是根據操作按扭、限位開關及其它現場給來的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應的操作，從而達到了自動化生產線控制。比較典型應用在自動電梯的控制、管道上電磁伐的自動開啟和關閉、皮帶運輸機的順序啟動等。例如我分廠的原料混料系統就是利用了PLC的順序控制功能。

2、閉環過程控制

以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調節器來實現開、閉環控制。而現在*可以采用PLC控制系統，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統的精度由位數決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數。例如生產過程中的溫度、流量、壓力、速度等。

3、運動位置控制

PLC可以支持數控機床的控制和管理，在機械加工行業，可編程控制器與計算機數控（CNC）集成在一起，用以完成機床的運動位置控制，它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息，經處理與計算，發出相應的脈沖給驅動裝置，通過步進電機或伺服電機，使機床按預定的軌道運動，以完成多軸伺服電機的自控。目前以用于控制無心磨削、沖壓、復雜零件分段沖裁、滾削摸削等應用中。

4、生產過程的監控和管理

PLC可以通過通迅接口與顯示終端和打印機等外設相連。顯示器作為人機界面（HMI）是一種內含微處理芯片的智能化設備，它與PLC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈，及生產流程模擬屏和電控柜內大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行。PLC可以方便、快捷地對生產過程中的數據進行采集、處理，并可對要顯示的參數以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現場設備的運行狀態，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態等。PID回路控制用數據、棒圖等綜合方法反映生產過程中量的變化，操作人員通過參數設定可進行參數調整，通過數據查詢可查找任一時刻的數據記錄，通過打印可保存相關的生產數據，為今后的生產管理和工藝參數的分析帶來便利。

5、網絡特性

PLC可以實現多臺PLC之間或多臺PLC與一臺計算機之間的通訊聯網要求，從而組成多級分布式控制系統，構成工廠自動化網絡。

(1)  通過通訊模塊、上位機以及相應的軟件來實現對控制系統的遠距離監控。

(2)  通過調制解調器和公用網與遠程客戶端計算機相連，從而使管理者可通過線對控制系統進行遠距離監控。

S7-300 PLC的選型原則是據生產工藝所需的功能和容量進行選型，并考慮維護的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴展和有無特殊功能等要求。選型時具體注意以下幾方面：

(1)有關參數確定。一是輸入/輸出點數(I/O點數)確定。這是確定PLC規模的一個重要依據，一定要根據實際情況留出適當余量和擴展余地。二是PLC存儲容量確定。注意當系統有模擬量信號存在或要進行大量數據處理時，其存儲容量應選大一些。

(2)系統軟硬件選擇。一是擴展方式選擇，S7-300 PLC有多種擴展方式，實際選用時，可通過控制系統接口模塊擴展機架、Profibus-DP現場總線、通信模塊、運程I/O及PLC子站等多種方式來擴展PLC或預留擴展口；二是PLC的聯網，包括PLC與計算機聯網和PLC之間相互聯網兩種方式。因S7-300 PLC的工業通信網絡淡化了PLC與DCS的界限，聯網的解決方案很多，用戶可根據企業的要求選用；三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統資源的關鍵，選擇時必須根據控制系統對CPU的要求(包括系統集成功能、程序塊數量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有 

     PROFIBUS-DP主從接口、RAM容量、溫度范圍等)，并在西門子公司的技術支持下進行，以獲得合理的選型；四是編程軟件的選擇，這主要考慮對CPU的支持狀況，我們的體會是：STEP7 V4.0對有些型號的CPU不支持，硬件組態時會發生故障出錯，而STEP7V5.0則不存在這種問題。 

二 設計及使用

1. 設計注意事項

設計時主要應注意以下幾方面：

(1)PLC輸出電路中沒有保護，因此在外部電路中應設置串聯熔斷器等保護裝置，以防止負載短路造成PLC損壞。熔斷器容量一般為0.5A。

(2)PLC存在I/O響應延遲問題，因此在快速響應設備中應加以注意。MPI通信協議雖簡單易行，但響應速度較慢。

(3)編制控制程序時，用模塊式結構程序。這樣既可增強程序的可讀性，方便調試和維護工作；又能使數據庫結構統一，方便WinCC組態時變量標簽的統一編制和設備狀態的統一顯示。

(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統可靠性。如PLC電源配電系統要配備冗余的UPS不間斷電源，以排除停電對全線運行的不利影響。又如對電機的控制回路要進行繼電器隔離，以消除外部負載對I/O模塊的可能損壞。另外，系統設備要采用獨立的接地系統，以減少雜波干擾。

2. 使用要點

(1)抗干擾措施。來自電源線的雜波，能造成系統電壓畸變，導致系統內電氣設備的過電壓、過負荷、過熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設備誤動作。所以，在電源入口處應設置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設施。其中，電源濾波器的地要以*短線路接到中央保護地。對于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。

(2)保護接地。可采取用不小于10mm2的保護導線接好配電板的保護地；相鄰的控制柜也應良好接觸并與地可靠連接。同時要做好防雷保護接地，通常可采取總線電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地，或模擬信號電纜采取兩層屏蔽，外層屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應雷進入系統，可采用浪涌吸收器。

(3)做好信號屏蔽。信號的屏蔽非常關鍵，一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號。注意對多個模擬信號共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時，信號間一定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。

(4)當現場沒有或無法設置硬點時，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方式選擇等問題。此外，與變頻器、智能儀表等的連接，還是采用信號線直接相連的方式。

(5)應合理配置PLC的使用環境，提高系統抗干擾能力。具體采取的措施有：遠離高壓柜、高頻設備、動力屏以及高壓線或大電流動力裝置；通信電纜和模擬信號電纜盡量不與其他屏 (盤)或設備共用電纜溝；PLC柜內不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業現場，但使用中也應盡量避免直接震動和沖擊、陽光直射、油霧、雨淋等；不要在有腐蝕性氣體、灰塵過多、發熱體附近應用；避免導電性雜物進入控制器。

三 調試要點及注意事項

(1)常規檢查。在通電之前要耐心細致地作一系列的常規檢查(包括接線檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序對所有模塊進行檢查)。