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PLC模块的产品使用说明

可编程控制器技术主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统， 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。

二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤

1 .系统设计的主要内容

( 1 )拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据;

( 2 )选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构;

( 3 )选定 PLC 的型号;

( 4 )编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图;

( 5 )根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言(常用梯形图)进行程序设计;

( 6 )了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系;

( 7 )设计操作台、电气柜及非标准电器元部件;

( 8 )编写设计说明书和使用说明书;

2 . 系统设计的基本步骤

可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤

( 1 )深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求

a .被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。

    b .控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。

( 2 )确定 I/O 设备

根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

( 3 )选择合适的 PLC 类型

根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。6ES7322-1FH00-0AA0

( 4 )分配 I/O 点

分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

( 5 )设计应用系统梯形图程序

根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验

通过带有独立接线和自动插槽编码功能的*结构，可以在没有消防证书的情况下，简单而可靠地对每个模块进行热插拔。
除了用于实现过程工艺（基本过程控制）自动化的模拟量和数字量 I/O 模块之外，该系列电子模块还包含用于实现安全应用的安全有关 F-I/O
模块。各种类型的电子模块可以在站内混合布置。

我公司致力于专业推广西门子高性能自动化系统和驱动产品，所经营产品范围包括：LOGO!通用模块；SIMATIC S7-200、S7-300、S7-400系列可编程控制器

SIMATIC HMI面板，工控机，编程器；工业PROFIBUS、以太网及无线通讯等相关产品；正版PCS7 软件、WINCC组态软件、STEP 7编程软件；SITOP工业开关电源；通用型、工程型变频器，直流调速装置等

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。

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具有自切断功能的PLC定时器设计举例

通过切断与驱动程序的联系而自复位的定时器，常被叫做“自切断”定时器。它们是编程者“工具箱”里一个很有用的工具。下面例子不是一个完整的实际应用，而是经选择，突出“自切断”定时器的操作。

说明:

定时器T001连续运行，定时器线圈由它自己的常闭触点驱动。当定时器完成定时过程，线圈被激活，使定时器常闭触点无效，通路被打断，由此线圈不能通电。这个新状态也意味着常闭触点不能再通电。因此，后情况是定时器复位并且自动地再次开始它的定时过程。

这是一个很快的响应。定时器的复位/置位会在程序的大约一次扫描(多两次扫描)内发生。在如此短的时间内，定时器的连续置位和复位使定时器触点动作如同受脉冲激励。使用定时器T001的常开触点驱动ALT指令说明了这一点。每过20秒，Y001和Y002的输出状态互换。

在这个例子中，变化着的输出对配给杂志的线路进行切换，20秒的停顿用于杂志沿传送带下移并的停倒入等待盒中。这样能保证一个稳定的生产流程，这个过程很容易由照看杂志装箱的一个操作人员管理。

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PLC现场硬件模块的组态和软件调试

 对于各种PLC的现场硬件组态和软件调试，通常有经验的工程师应该先花一些时间对自己的现场工作进行一个简单的规划，通常应当采取如下的步骤：   

   （1） 系统的规划

      首先，必须深入了解系统所需求的功能，并调查可能的控制方法，同时与用户或设计院共同探I/O模块型式。  

    （2） I/O模块选择与地址设定  

    当I/O模块选妥后，依据所规划之I/O点使用情形，由PLC的CPU系统自动设定I/O地址，或由使用者自定I/O模块的地址。  

      （3） 梯形图程序的编写与系统配线  

      在确定好实际的I/O地址之后，依据系统需求的功能，开始着手梯形图程序的编写。同时，I/O之地址已设定妥当，故系统之配线亦可着手进行。  

      （4） 梯形图程序的仿真与修改  

      在梯形图程序撰写完成后，将程序写入PLC，便可先行在PC与OpenPLC系统做在线连接，以执行在线仿真作业。倘若程序执行功能有误，则必须进行除错，并修改梯形图程序。

      （5） 系统试车与实际运转  

     在线上程序仿真作业下，若梯形图程序执行功能正确无误，且系统配线亦完成后，便可使系统纳入实际运转，项目计划亦告完成。  

     （6）程序注释和归档  

      为确保日后维修的便利，要将试车无误可供实际运转的梯形图程序做批注，并加以整理归档，方能缩短日后维修与查阅程序之时间。这是职业工程师的良好习惯，无论对今后自己进行维护，或者移交用户，这都会带来的便利，而且是你的职业水准的一个体现。

以上工作中，复杂的系统规划可能需要几天甚至更长的时间，但一个简单的系统规划在一个具有良好的职业习惯的编程工程师手中，可能只需要几个小时。

      这里要强调一个问题，是十分简单但却几乎每个项目都会发生的，那就是对PLC的接线。这往往是经验不足的工程师常常忽略的一个问题。其实，现场调试大部分的问题和工作量都是在接线方面。有经验的工程师首先应当检查现场的接线。通常，如果现场接线是由用户或者其它的施工人员完成的，则通过看其接线图和接线的外观，就可以对接线的质量有个大致的判断。然后要对所有的接线进行一次完整而认真的检查。现场由于接线错误而导致PLC被烧坏的情况屡次发生，在进行真正的调试之前，一定要认真地检查。即便接线不是你的工作，检查接线也是你的义务和责任，而且，可以省去你后面大量的时间。

3、 硬件滤波及软件抗如果措施

由于电磁干扰的复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。

对干较低信噪比的模拟量信号．常因现场瞬时干扰而产生较大波动，若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差，为此可采用数字滤波方法。

  现场模拟量信号经A／D转换后变成离散的数字信号，然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处理，滤去噪声部分获得单纯信号， 可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值，但井不是通常的每采样。次求一次平均值，而是每采样一次就与近的m－l次历史采样值相加，此方法反应速度快，具有很好的实时性，输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节，有效地抑制了噪声干扰。

由干工业环境恶劣，干扰信号较多， I／ O信号传送距离较长，常常会使传送的信号有误。为提高系统运行的可靠性，使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误，并能排除错误的影响继续工作，在程序编制中可采用软件容错技术。

4、正确选择接地点

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楼宇空气颗粒物监测器
颗粒物是棘手的空气污染物之一，因为它会引发严重的呼吸道疾病。现在，来自西门子楼宇科技集团的专家开发出一种能够 测定室内颗粒物浓度的传感器。这种传感器不仅特别适合在中国和印度等颗粒物浓度较高的区域使用，同时亦适用于欧洲各大城市。将这种传感器集成到现有的楼宇自控系统中，有助于显著改善室内空气质量。

颗粒物（PM）来自排气管、住宅烟囱和发电站，以及明火产生的烟雾，它是我们身边危险的空气污染物之一。多年来，环保部门一直密切监测颗粒物，因为它会导致人们罹患肺部疾病。直径小于2.5微米的细小颗粒（亦称PM2.5）的危险性更为显著，人们在呼吸或吸烟时，会将它们深深吸入肺部。欧洲环境署估计，每年仅欧洲就有超过40万人死于PM2.5引起的肺部疾病。

在中国和印度等新兴经济体国家，情况更为严峻。据医学杂志《柳叶刀》近发表的一篇文章，尽管目前的欧盟标准是每立方米空气中的颗粒物含量不超过25微克，但在新兴经济体国家，许多城市的平均颗粒物浓度高达这一限值的4倍以上。因此毫不令人意外的是，在中国，颗粒物传感器是为的个人电子产品之一。直到现在，这种类型的传感器还不可用于商业建筑物自控系统。位于瑞士楚格小镇的西门子楼宇科技集团楼宇自控产品市场经理Jonathan Miles Copley表示，“中国大城市的空气质量极为糟糕，因此，西门子中国建议研发这样的传感器，以集成到我们的楼宇自控系统中。”于是便有了刚刚投放市场的PM2.5传感器。

测量多种类别颗粒物

新的传感器与烟盒一般大小，可安装在墙上，定期检查室内空气中的颗粒物浓度。位于传感器内侧的一个小风扇将空气吸入。一个激光二极管通过测定颗粒物的光散射强度，记录 的PM2.5浓度。Copley指出，“这种传感器经专门校准，以测量重要的PM2.5值。它也可估算出PM10的浓度。”PM10是直径小于10微米的颗粒物，大小接近于引发过敏的花粉，但不像PM2.5那么危险。尽管如此，它们仍然对肺部构成负担，因而也被记录下来。然后，传感器可在屏幕上以不同颜色显示这两类颗粒物的当前值——颜色取决于测得的浓度。这些值也将通过数据线，发送至楼宇自控系统。



在中国的首都北京，颗粒物污染是的一个严重问题。

目前，西门子楼宇科技集团的专家正在推出不同的App，以配合这种传感器的使用，确保改善空气质量。他们打算将这种传感器集成到现有的楼宇自控系统中，以实现这个目标。这种传感器可以与空气净化器相结合，因为在中国的许多写字楼，空气净化器已经成为标配，被污染的室内空气经它们过滤之后，再被送回办公室。未来，这些传感器将能根据PM2.5浓度来开关空气净化器，而不是像现在这样让它们不间断运行。这些传感器仅在必要时启动空气净化器，从而大幅节电。

此外，西门子楼宇科技集团的专家也在开发App，用于将颗粒物传感器与二氧化碳传感器连接起来，以便控制建筑物的通风系统。在封闭的房间里，人体呼出的二氧化碳会不断聚积。如今，这种情况下常常使用二氧化碳传感器来启动通风系统，向室内泵送新鲜空气。Copley说：“在许多大城市，空气中的颗粒物浓度非常高，因而不适宜进行通风。这时候，颗粒物传感器可以阻止通风。”



轻松更换激光模块

除 测量细小的颗粒物之外，对用户而言，西门子颗粒传感器还具备其他优点，譬如，在操作方面。随着时间的推移，颗粒物传感器吸入的空气中携带的污垢积聚在激光元件上。通常，整个传感器要断电后拆卸，再更换成新的装置。而西门子楼宇科技集团研发的这种传感器则仅需更换小小的激光模块。Copley说：“这就如同为电视遥控器更换电池一样快捷。”这种传感器还提供经济模式，所以不必频繁更换激光模块。在这种模式下，它每个小时仅执行规定次数的测量，这无形中延长了污垢积聚周期。

激光模块的使用寿命亦相应地得到延长。这种传感器还具备快速启动功能，允许用户随时获取空气质量信息。当用户靠近传感器一米以内时，它将被唤醒并快速读取数据。Copley说：“然后，短短数秒钟内，屏幕上将显示当前颗粒物浓度值。这种超快速空气分析能力，是我们的装置的*特性。”

Copley认为，除了中国、印度外，其他污染严重的区域，这种传感器也能发挥作用。如今，几乎每个城市都在一定程度上面临着颗粒物浓度问题，特别是在发生逆温现象时——这时候，被污染的空气像一口大钟笼罩在城市上空。这种情况下，伦敦或斯图加特的颗粒物浓度也会一跃冲破标准限值。

环境空气质量也是激光模块污垢积聚周期的一决定因素。Copley指出，在北京，模块的使用寿命可能仅为短短几年。而相同装置在瑞士阿尔卑斯山上的使用寿命则可能延长数倍。如果由传感器来控制空气净化器，那么，在中国的特大城市，空气净化器的使用寿命也将延长，同时确保室内空气如同瑞士群山中的空气一样清新。