西門子模塊6ES7307-1BA01-0AA0

PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題

    一、簡述

    多年來，可編程控制器（以下簡稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運動控制、過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)字運算、人機接口和網(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)揮著越來越大的作用。

    二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類：

    1．開關(guān)量邏輯控制

    取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

    2．工業(yè)過程控制

    在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，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。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。

    3．運動控制

    PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

    4．數(shù)據(jù)處理西門子模塊6ES7307-1BA01-0AA0

    PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、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

    1．可靠性高，抗干擾能力強

    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，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(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功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。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。這樣，整個系統(tǒng)將*的可靠性。

    2．配套齊全，功能完善，適用性強

    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)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，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通信能力的增強及人機界面技術(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，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。

    4．系統(tǒng)的設(shè)計，工作量小，維護方便，容易改造

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

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)定了新標準，提高生產(chǎn)效率。無論是小型設(shè)備還是對速度和準確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置，都一一適用。SIMATICS7-1500無縫集成到TIA博途中，大提高了工程組態(tài)的效率。
性能：沒有快，只有更快！SIMATIC S7-1500的系統(tǒng)性能大縮短了系統(tǒng)響應(yīng)時間，進而優(yōu)化了控制質(zhì)量并提高了系統(tǒng)
性能。
處理速度：SIMATIC S7-1500 的信號處理速度更為快速，大縮短系統(tǒng)響應(yīng)時間，進而提高了生產(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，以實現(xiàn)信號的快速處理。
通信：SIMATIC S7-1500帶有多達3個PROFINET接口。
其中，兩個端口具有相同的IP地址，適用于現(xiàn)場級通信；第三個端口具有獨立的IP地址，可集成到公司網(wǎng)絡(luò)中。
通過 PROFINET IRT，可定義響應(yīng)時間并確保高度的設(shè)備性能。
集成：無需親臨現(xiàn)場，即可通過Internet瀏覽器隨時查看CPU狀態(tài)。過程變量以圖形化方式進行顯示，同時用戶還可以自定義網(wǎng)頁，這些都大地簡化了信息的采集操作。
西門子SIMATIC HMI 操作面板:
西門子SIMATIC HMI 操作面板:
西門子觸摸屏主要分為以下幾類：

1、西門子HMI按鍵面板

這類西門子觸摸屏便于安裝和預(yù)組裝，可以進行簡單而直接的操作，并且接線簡單，比常規(guī)觸摸屏接線節(jié)省大部分時間。防護等級IP65。

其突出特點如下：

可任意配置的大號按鍵，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，用于顯示各種機器狀態(tài)；

集成以太網(wǎng)交換機，支持線性環(huán)形拓撲網(wǎng)絡(luò)；

非常適合安裝在全防護人機界面設(shè)備的擴展單元中；

故障安全型可連接一個或兩個急停按鈕或其他故障安全信號。

2、西門子HMI移動面板

此類面板的顯著特點是既可以有線操作，也可以通過工業(yè)以太網(wǎng)方式無線操作，更加方便調(diào)試或維護，并且能移動觀察整個工業(yè)現(xiàn)場過程，在屏幕上顯示訪問相關(guān)的過程信息全局，一般應(yīng)用在十分重要的場合，是對全局進行移動操作和監(jiān)視的有力工具。面板的防護等級為 IP65，從一米以上高度墜落也安然無恙，非常適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用。無需中斷操作即可將大容量電池更換，從而確保系統(tǒng)操作順利運行。

其突出特點如下：

設(shè)計堅固，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（使用增強型接線盒）；

采用高等級安全設(shè)計，操作可靠；

連接點檢測功能；

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

通信距離。西門子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，采用標準電纜，可以達到200m，如果采用187.5kbps速率，可以達到1 000m。通信距離有兩層含義，個，是兩個節(jié)點之間不通過中繼器能夠?qū)崿F(xiàn)的距離，一般來說，距離和通信速率成反比；另一個，是整個網(wǎng)絡(luò)遠的兩個節(jié)點之間的距離。往往在廠家的介紹材料中對于此類的描述不夠清楚，在實際使用中，必須考慮整個網(wǎng)絡(luò)的范圍，電磁波信號在電纜中傳遞是需要時間的，特別在—些高速的現(xiàn)場總線中，如果增大距離，就必須對一些通信參數(shù)進行修改；

2）線纜選擇?，F(xiàn)場的環(huán)境決定現(xiàn)場總線的通信速度和通信介質(zhì)。一般而言，西門子DP總線線采用電信號傳遞數(shù)據(jù)，在傳輸?shù)倪^程中不可避免地收到周圍電磁環(huán)境的影響。大多數(shù)現(xiàn)場總線采用屏蔽雙絞線。必須注意的是，不同種類現(xiàn)場總線要求的屏蔽雙絞線可能是不同的。現(xiàn)場總線的開發(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，可能影響整個現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的工作；

3）隔離。一般來說，西門子DP總線的電信號與設(shè)備內(nèi)部是電氣隔離的?，F(xiàn)場總線電纜分布在車間的各個角落，一旦發(fā)生高電壓串入，會造成整個網(wǎng)段所有設(shè)備的總線收發(fā)器損壞。如果不加以隔離，高電壓信號會繼續(xù)將設(shè)備內(nèi)部其他電路損壞，導致嚴重的后果；

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

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

6）終端匹配。西門子DP總線信號和所有電磁波信號一樣具有反射現(xiàn)象，在總線每一個網(wǎng)段的兩個終端，都應(yīng)該采用電阻匹配，個作用可以吸收放射，第二個作用是在總線的兩端實現(xiàn)正確的電平，保證通信。因此，現(xiàn)場總線技術(shù)是控制、計算機、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、增強可維護性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化的要求。