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西门子S120控制器模块6SL3000-0CH34-8AA0  西门子S120控制器模块6SL3000-0CH34-8AA0

西门子交流电源代理商德国西门子股份公司创立于1847年，是全球电子电气工程领域的引领企业。西门子自1872年进入中国，140余年来以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持，并以出众的品质和令人信赖的可靠性、引领的技术成就、不懈的创新追求，确立了在中国市场的引领地位。2014年（2013年10月1日至2014年9月30日），西门子在中国的总营收达到64.4亿欧元，拥有超过32000名员工。西门子已经发展成为中国社会和经济不可分割的一部分，并竭诚与中国携手合作，共同致力于实现可持续发展。

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西门子S120控制器模块6SL3000-0CH34-8AA0

PLC控制系统硬件设计需要考虑的PLC产品种类

 随着PLC控制的普及与应用，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国引进的PLC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。目前在国内应用较多地PLC产品主要包括：美国AB、GE、MODICON公司，德国西门子公司，日本OMRON、三菱公司等得PLC产品。因此PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有自己的特点，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要的作用。一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。

图2 三菱FX2N系列PLC

 

图3 西门子S7-200系列

 

图4  美国AB公司SLC500型PLC

 

 

图5  国产永宏**SoC based（FBS)微型机

（1）   对输入 / 输出点的选择

要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。

PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。

（2）  对存储容量的选择

对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器 / 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。**后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。

（3）   对 I/O 响应时间的选择

PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的系统， PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。

（4）   根据输出负载的特点选型

不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。

（5）   对在线和离线编程的选择

离线编程是指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。

（6）   据是否联网通信选型

若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC、上位计算机及 CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

（7）   对 PLC 结构形式的选择

在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。

可编程自动化控制器PAC的在工控领域的特点和优势

PAC目前锁定的**应用领域仍是工控，而来自工厂的实时数据可以令管理阶层拥有更丰富的信息资源，以便借此进行决策，但是要安装能够提供工厂数据的系统可能相当困难。企业系统通常会通过ODBC、ADO及XML等标准输入来自自动化系统的数据。PLC的做法是通过OPC之类的标准提供通信能力，也就是说，必须加入PC才能使用
OPC来取得数据，并且使用ODBC、ADO和刀ilL之类的标准将数据反馈给企业。而PAC可 以有效地将工厂数据整合至ERP系统中，让控制系统能够直接和外部数据库通信。而当控制系统连接至数据库及网站时，安全性的问题开始出现。为了获得**高的安全性，许多厂商选择不要将自动化系统与企业连接。但是大致上来说，连接的优点远超过安全问题，虽然PLC可以保护它不被工厂的入侵者偷窃，但是PLC难以对抗以以太网络连接端口未受保护封包为目标的黑客。PAC可以在利用网络传输数据之际进行编码，因此而保护资料。虽然这在今天可能不是关注的焦点，但是在将来，它可能会是影响PAC进驻工厂的主要因素。
一机多用节省成本。就成本配置来看，在小型的数字控制应用中，控制器的价格可能比VO模块的价格更高。对这些应用环境而言，一个仅控制数字VO线路的微型PLC可能是理想 的解决方案。但是，如果系统需要视觉或仪器控制，就必须为这些功能另外购置独立的控制器。PLC控制器并非为了仪器控制所需的高速模拟νo或视觉应用所需的高速数据传输速度而设计，因此PLC没有视觉或仪器控制模块，必须为这些应用配置独立的控制器，从而提高成本。而以PAC的状况来看，一部控制器和机架就可以处理数字及模拟VO、动作、视觉及仪器，因此节省多部控制器的费用，每当控制系统需要多重功能时， PAC相比之下成本**。
在工厂中，震动常常是造成PC死机的原因，这也是PLC的长项，大部分的PLC是采用NEMA封装。在这种环境中，具备额外冷却设计、坚固外壳、加强震动及冲撞规格的P泪平 台可以提供近似于PLC的可靠性，不过此类的PXI平台上面无法配置硬盘，而用内存来取代，以避免震动所带来的不稳定。目前，甚至有厂商将软件刻录在FPGA上来取代硬盘，如此一来可完全将机械运作排除于PAC之外，增强稳定性。
目前自动化控制在设备的升级或变动的弹性方面也相当受重视，当厂商改用具变通性的自动化功能来满足不断变动的客户需求时，希望能够推出模块化、具有弹性而且可扩展性的控制系统。虽然在νo用途上限制于数字及操作， PLC系统也具备扩展性，但是即使想要加入视觉、仪器管制或高速模拟功能， PAC系统仍然具有扩展性。多部PC可以通过以太网络连接，并依需求向上下扩展。而在换机时，工厂的工程师必须将关机时间限制在**程度。当控制系统必须升级，或是要替换VO模块时，必须能够在**短的时间内更换或加入模块。PLC的模块化本质能够达到这个目的。
储存能力与数字模拟能力。储存能力也是PAC相对于PLC的优势之一，传统PLC仅有控制器的功能，并无内建硬盘或Flash，而PAC被视为PC的延伸，因此Storage的配置早已被视为标准规格之一，因此使用PAC时，可以决定何时、如何记录数据，以及采用何种格式对于数据进行采集、汇总、整理甚至分析。对于需要使用海量存储器的高速应用(例如机器状况监视)而言，拥有高速处理器及海量存储器是很重要的。因为PAC系统使用的是市面上现有的硬件，因此PAC控制器可以采用Pentium 4处理器配备1GB内存。
在数字与模拟的处理方面，传统的PLC是惟一能够以正确的电压及电流为工业传感器及致动器提供数字ν0的平台。但是新的模块提供24V数字VO，**高可达5∞mA电流驱动及光学隔绝，同时也提供各种功能，诸如看门狗(watchdog)定时器，可程序化的运转状态及输入过滤器，以提高安全性和稳定性，其价格可低到每个通道5美元。传统上，模拟νo一直是PC平台的强项，主要是由于PCI总线的速度。现在有些PLC提供模拟VO模块，但是在设置 时相当麻烦，而且没有高分辨率及数据流通能力， PAC提供的模拟输入速度高达每秒2亿个样本，分辨率可高达24位。
实时运算**联网。在应用部分，高数据传输速率一直是在PLC平台上加入视觉功能的绊脚石。今天，模拟、数字及FireWire摄影机的影像捕捉器已经可以供PXI平台上的视觉应用程序使用，无论是要查看汽车零件或验证药品的包装都可。形态匹配、光学字符辨识、色彩匹配、测量及色彩侦测是可以整合至控制程序中许多算法的一部分。仪器控制也是PAC锁定的重点发展对象，**近燃料处理公司开始将测试功能整合至自动化系统中，为客户提供一个完整的测试及自动化方案。需要ν0的仪器包括数字器、数据来源与任意波形产生器等等，这些vo类型需要大量的数据流通量，只有PAC平台才能提供。
具备网络功能的PLC在这几年被炒起来， PLC目前多采用各式工业总线，如FoundationFieldbus、DeviceNet、C且也 Modbus、Ethernet、Profibus及串行端口等来提供连接。而PAC不 但作为分布式νo模块的中心，也可以扮演受控制者，成为现有系统的一部分，在以太网络的连接方面， PAC也比PLC要容易。
RT Linux、PharlapS、QNX以及VxWorks都是PAC上常见的实时操作系统，实时系统 一向难以用程序设置，目前市面仍以Linux、Windows CEo net、VxWorks为主，其中WindowsCEo net因为**为用户所熟悉，所以也**为普及，不过稳定性仍是一大障碍。Linux目前也开始 有多家厂商开始采用，至于VxWorks市面上则相当少见。实时控制系统开发工具虽然传统的梯式逻辑程序设计适合用于设计数字VO，但是在处理模拟vo、动作或视觉时可能略嫌笨拙。PAC可采用C与C+十来作为程序语言，值得注意的是NI的Lab VIEW R巳al- Time一类的软件 已经改变了工程师对于实时控制系统开发的看法。

PLC系统的主要抗干扰措施

(1)电源的合理处理，抑制电网引入的干扰对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1：1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接LC滤波电路。

(2)正确选择接地点，完善接地系统良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有　　两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A，B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

安全地或电源接地：将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。

系统接地：PLC控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4 Ω，一般需将PLC设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

信号与屏蔽接地：一般要求信号线必须要有惟一的参考地即“单点接地”，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室**接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。

(3)对变频器干扰的抑制

变频器的干扰处理一般有下面几种方式：加隔离变压器，主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前；使用滤波器，滤波器具有较强的抗于扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能；使用输出电抗器，在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其他设备正常工作。

SIMATIC S7-300 可编程控制器在组合机床中的应用

喷油器是柴油内燃机的一个关键部件，是油泵油嘴行业中的主导产品之一。随着我国汽车工业的发展，对喷油器的需求无论在数量上还是质量上都有了新的要求，针对这一情况，我们设计制造了用来加工喷油器的组合机床。

    该机床的机械结构复杂，动力头均由法国制造。要求加工精度高，电气挖掘系统功能强，工件加工动作紧，生产效率高。

    为了实现该机床钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及复合钻孔等功能，我们选用了SIEMENS公司的SIMATIC S7-300可编程控制器和OP15字符操作员面板来达到电气控制的目的，使机床完成在自动方式、半自动方式和手动调零方式下的运行，并且可进行参数的设置及运行状态显示。当机床出现故障时，及时地发出报警信息，准确地排除故障，这种直观的显示方式，提供了良好的人机交互界面。

    S7-300可编程控制器的结构为导轨式模块组合，易于更换，可任意选择所需要的模块。而与之相配套的STEP BASIC软件则功能更加强大，具有多样化的编程方式，可在线调试程序或监视标志位、定时器、计数器的实际运行状态，实现PLC的故障诊断、信息查询等功能。

    OP15字符显示操作员面板可直接显示状态信息、错误住处和过程变量，这为使用者了角机床运行状态和故障住处带来了很大的方便。

    OP15的编程软件PROTOOL/LITE，用于定义OP15的功能和接口，可实现各种显示的画面。
OP15通过MPI接口与S7-300可编程控制器连接，并由S7程序通过用户数据区建立和OP15的通讯。

    有了上述的硬件和软件的支持，则非常有益于系统的软件设计。
机床的程序设计采用的是分布式编程，程序分成独立的指令块，每个块包含给定的作业组的逻辑。

    使用的编程方法是梯形图、语句表，根据实现的名作业功能编写出显示块、参数设置块、工作台运行块、自动循还块、动力注调整块等。这块程序块由组织块OB1调用，实现整体和程序的协调运行。

    该机床经过几年的运行表明，整个系统设计合理，控制精度高，运行可靠，提高了喷油器生产的自动化水平，减小了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。

西门子S120控制器模块6SL3000-0CH34-8AA0  西门子S120控制器模块6SL3000-0CH34-8AA0

S7-200移位指令和循环指令概述

一、移位指令和循环指令概述

1、功能：STEP7移位指令能够将累加器1低字的内容或者整个累加器的内容逐位向左或者向右移动。移动位数由输入值N决定。向左移位相当于累加器的内容乘以2的幂次方；向右移位相当于累加器的内容除以2的N次方。循环指令能够将累加器1整个内容逐位向左或者向右循环移位。

2、分类：

移位指令：字左移指令SHL_W

字右移指令SHR_W

双字左移指令SHL_DW

双字右移指令SHR_DW

整数右移指令SHR_I

双整数右移指令SHR_DI

循环指令：双字左循环指令ROL_DW

双字右循环指令ROR_DW

二、指令功能

1、移位指令功能

2、循环指令功能

电器控制线路中常用的电压型保护环节

失压保护

失压保护:防止电源电压消失后，电压恢复时电动机自起动的保护

自起动的危害:

1)造成人身事故、设备事故。

2)多台电动机自起动造成电网不允许的过电流及电压降。

失压保护装置:按钮和接触器(自锁)

2、欠电压保护

欠电压保护:电源电压降低到(0. 6一0. 8U_N)时，切断电源。

欠电压保护:防止电网电压的降低使电器释放，造成电路不正常而进行的保护。

欠压保护装置:按钮和接触器(自锁)、电压继电器。

电压继电器的吸合电压整定:0.8一0.85U_RT

电压继电器的释放电压整定:0.5一0.7U_RT.

3、过电压保护

过电压保护: 为感性负载提供放电回路

                           过电压继电器

影响电器控制线路的温升因素主要有:电流大小、散热条件、通电时间

1、短路保护(几倍到几十倍的额定电流)

危害: 高温绝缘损坏、强大的电动应力产生机械性损坏。

保护特性: 可靠、瞬动断开电源。

注意:短路保护不应受起动电流的影响而动作。

短路保护装置:熔断器、自动开关

说明:1)、自动开关把测量元件和执行元件装在一起，直接切断电源。

      2)熔断器的熔体本身就是测量和执行元件，直接切断电源。

2、过电流保护(不超过2. 5倍的额定值 )

保护特性:瞬动断开电源。

过载保护装置:过电流继电器

说明:过电流继电器的过电流保护通过接触器(执行元件)完成，为了能切断过电流，接触器的触点容量需加大。

3、过载保护(通常1. 5倍的额定值以内)

  保护特性:反时限特性。

  过载保护装置:热继电器

说明:热继电器动作后不能马上复位。

热敏电阻作为测量元件的热继电器，嵌在电机的绕组或发热元件中，以便更准确地测量温升的部位。当被测部件达到指定的温度时，切断电路进行保护。

4、欠电流保护(一般在直流电路中)

  保护特性:瞬动断开电源。

  欠电流保护装置:欠电流继电器

5、断相保护(三角形接法)

  保护特性:反时限特性。

  断相保护装置:带断相保护的热继电器

PLC的存储器、I/O单元、I/O扩展接口、外设接口和电源简介

1. 存储器
    可编程控制器的存储器由只读存储器ROM、随机存储器RAM和可电擦写的存储器EEPROM三大部分构成，主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 
    只读存储器ROM用以存放系统程序，可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中，用户是不可改变的。用户程序和中间运算数据存放的随机存储器RAM中，RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池做备用电源。它存储的内容是易失的，掉电后内容丢失；当系统掉电时，用户程序可以保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，用来存放需要长期保存的重要数据。
2. I/O单元及I/O扩展接口
（1）I/O单元
    PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光电耦合电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1~15ms之间。根据输入信号形式的不同，可分为模拟量I/O单元、数字量I/O单元两大类。根据输入单元形式的不同，可分为基本I/O单元、扩展I/O单元两大类。
（2）I/O扩展接口
   可编程控制器利用I/O扩展接口使I/O扩展单元与PLC的基本单元实现连接，当基本I/O单元的输入或输出点数不够使用时，可以用I/O扩展单元来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。
3. 外设接口
    外设接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能通过外设接口组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口与计算机连接，可以实现编程、监控、连网等功能。
4. 电源
     电源单元的作用是把外部电源（220V的交流电源）转换成内部工作电压。外部连接的电源，通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（直流5伏、正负12伏、24伏），并为外部输入元件（如接近开关）提供24V直流电源（仅供输入端点使用），而驱动PLC负载的电源由用户提供。