西门子6ES7231-0HF22-0XA0代理直销
随着PLC在工业控制中的推广普及，PLC产品的种类越来越多，其结构型号、性能、容量、指令系统、编程方法等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择 PLC，对于**PLC在控制系统中的应用有着重要作用。
一、机型的选择
我国市场上流行的有如下几家PLC产品：
1．施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；
2．罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品；
3．西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；
4．GE公司的产品；
5．日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品，其中使用较多的是三菱公司F1、F2、FX2等系列产品。
PLC机型选择的基本原则是：在功能满足要求的前提下，选择可靠、维护使用方便以及性能价格比优的机型。通常做法是，在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，建议选用整体式结构的PLC；其他情况则好选用模块式结构的 PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带 A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现PID运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或机（其中机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等）。根据不同的应用对象，表1列出了PLC的几种功能选择。
表1 PLC的功能及应用场合
应该注意的是，同一企业应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的**和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个DCS系统，这样便于相互通信，集中管理。
二、I/O的选择
PLC在20世纪90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为微型PLC（32I/O）、小型PLC（256I/O）、中型PLC（1024I/O）、大型PLC（4.69I/O）、巨型PLC（8195I/O）五种。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。
（一）确定I/O点数
根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加 10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
表2 典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数
（二）开关量I/O
开关量I/O接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入/输出信号为24～240V，直流输入/输出信号为5～240V。尽管输入电路因制造厂家不同而不同，但有些特性是相同的，如用于消除错误信号的抖动电路等。此外，大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。在评估离散输出时，应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多，但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
（三）模拟量I/O
模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量**、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，因而可接收低电平信号，如RTD、热电偶等。一般来说，这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。
（四）特殊功能I/O
在选择一台PLC时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定（如定位、快速输入、频率等）。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使CPU从繁重的任务处理中解脱出来。
（五）智能式I/O
当前，PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的I/O模块。一般智能式I/O模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理，并将处理结果送入CPU或直接输出，这样可**PLC的处理速度并节省存储器的容量。
综上，表3归纳了选择I/O模块的一般规则。
表3 选择PLC的I/O接口模块的一般规则
三、存储器类型及容量选择
PLC系统所用的存储器基本上由PROM、EPROM及RAM三种类型组成，存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的大存储能力低于6kB，中型机的大存储能力可达64kB，大型机的大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。
PLC的存储器容量选择和计算的种方法是：根据编程使用的节点数**计算存储器的实际使用容量。第二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照表4的公式来估算。为了使用方便，一般应留有25%～30%的裕量，获取存储容量的佳方法是生成程序，即用了多少字。知道每条指令所用的字数，用户便可确定准确的存储容量。表4同时给出了存储器容量的估算方法。
表4 控制目的估算存储器容量的方法
四、编程器和外部设备的选择
在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。通常情况下，小型控制系统一般选用价格便宜的简易编程器，如果系统较大或多台PLC共用，可以选用功能强、编程方便的图形编程器。如果有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、锂电池电压下降等原因破坏RAM中的用户程序，可以选用EEP-ROM模块作为外部设备。
五、实例
（一）利用三菱PLC实现对印刷机的**控制
印刷机的一套电气设计属于系统设计，为了使产品性能稳定，易于维护，采用以PLC为主控器的控制方案。印刷机要求易于操作，精度高，输入、输出点较多，因此采用双机通讯。上位机采用三菱高性能的FX2N-80MR、FX2N-80MR自带I/O接口，可以接40点输入，40点输出，主要负责主传动的控制，各机组离合器的控制，以及气泵，气阀的控制等。下位机采用三菱FX2N-64MR、FX2N-64MR可以接32点输入，32点输出，主要负责水辊电机的控制，主传动的调速输出，调版电机数据采集等。上位机与下位机采用RS485, 通讯，通讯方便，可靠。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责水辊电机速度显示，调版显示，以及整机故障显示等。本系统运行可靠，维护方便，操作简便直观，大大**了胶印机的档次。
（二）欧姆龙（OMRON）PLC在石油加工工业中的应用
在石油加工工业中，大型旋转机组是装置设备的重要组成部分，重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统从满足工艺生产需求出发，考虑到安全性、可靠性、经济性、可扩展性等因素，采用了OMRON公司生产的CPM2AH型PLC进行系统构建，CPM2AH自带I/O接口，可以接36点输入，24点输出，输出形式是继电器，并且通过RS232C串口与PC机通讯，使生产过程表现稳定，动作可靠，在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护，杜绝了恶性事故的扩大和蔓延，取得了显著的效果。
六、结束语
随着科技的不断进步，PLC的种类日益繁多，功能也逐渐增强。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法，但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整，以便设计出满足期望的工业控制系统。
二进制接口和模拟量接口
模拟量接口和二进制接口用于在单个功能块之间进行信号交换：
• 模拟量接口用于“模拟量"信号的连接（例如：MOP 输出转速）
• 二进制接口用于数字量信号的连接（例如：指令“** MOP"）
图 A-3
二进制输入/输出和模拟量输入/输出的符号
二进制互联输出／模拟量互联输出（CO/BO）是将多个二进制输出合并成一个“字"的参数
（例如：r0052 CO/BO:状态字 1），该字中的每一位都表示一个数字量（二进制）信号。这
种合并减少了参数的数量，简化了参数设置。
二进制互联输出或模拟量互联输出（CO、BO 或者 CO/BO）可以多次使用。
信号互联
什么时候需要互联变频器中的信号？
修改了变频器中的信号互联后，可以调整变频器以适合不同的应用需求。这些不一定是高度
复杂的任务。
示例 1：重新定义一个数字量输入端。
示例 2：将固定转速设定值切换为模拟量输入。
借助 BICO 技术进行 BICO 模块连接的原理
信号互联原理：信号来自哪里？
两个 BICO 模块之间通过一个模拟量接口或二进制接口以及一个 BICO 参数进行互联。一个
功能块的输入端连到另一个功能块的输出端：在 BICO 参数中输入各个模拟量接口或二进制
接口的参数号，其输出信号会提供给 BICO 参数。
修改信号互联需要多么小心？
记录所有改动。之后只可通过分析参数列表来分析设置的信号互联。
其他信息参见何处？
• 在参数列表中可以找到所有二进制和模拟量接口。
• 功能图清晰完整地展示了所有信号互联的出厂设置及设置方法
西门子6EP1333-2BA20
每个 S7-200 SMART CPU 都提供一个以太网端口和一个 RS485 端口（端口0），标准型 CPU 额外支持 SB CM01 信号板（端口1），信号板可通过 STEP 7-Micro/WIN SMART 软件组态为 RS232 通信端口或 RS485 通信端口。
CPU 通信端口引脚分配1.S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 通信端口（端口0）是与 RS485 兼容的9针 D 型连接器。CPU 集成的 RS485 通信端口的引脚分配如表1. S7-200 SMART CPU 集成 RS485 端口的引脚分配表所示。
表1. S7-200 SMART CPU 集成 RS485 端口的引脚分配
连接器
引脚标号
信号
引脚定义
1
屏蔽
机壳接地
2
24V 返回
逻辑公共端
3
RS-485 信号 B
RS-485 信号 B
4
发送请求
RTS （TTL）
5
5V 返回
逻辑公共端
6
+ 5V
+5 V，100 Ω 串联电阻
7
+24V
+24 V
8
RS-485 信号 A
RS-485 信号 A
9
不适用
10 位协议选择（输入）
外壳
屏蔽
机壳接地
2.标准型 CPU 额外支持 SB CM01 信号板，该信号板可以通过 STEP 7-Micro/WIN SMART 软件组态为 RS485通信端口或者 RS232 通信端口。表 2. 给出了 SB CM01 信号板的引脚分配 。
表2. S7-200 SMART SB CM01 信号板端口（端口1）的引脚分配表
连接器
引脚标号
信号
引脚定义
1
接地
机壳接地
2
Tx/B
RS232-Tx/RS485-B
3
发送请求
RTS （TTL）
4
M接地
逻辑公共端
5
Rx/A
RS232-Rx/RS485-A
6
+ 5V
+5 V，100 Ω 串联电阻
使用STEP 7-Micro/WIN SMART 软件组态 SB CM01 信号板为 RS485通信端口或者RS232通信端口的过程如图 1. SB CM01 信号板组态过程所示。
图1. SB CM01 信号板组态过程
S7-200 SMART CPU 的以太网端口有两种网络连接方法：直接连接和网络连接。
直接连接 ：
当一个 S7-200 SMART CPU 与一个编程设备、 HMI 或者另外一个 S7-200 SMART CPU 通信时，实现的是直接连接。直接连接不需要使用交换机，使用网线直接连接两个设备即可，如图2.通信设备的直接连接所示。
图 2. 通信设备的直接连接
网络连接 ：
当两个以上的通信设备进行通信时，需要使用交换机来实现网络连接。可以使用导轨安装的西门子 CSM1277 4端口交换机来连接多个 CPU 和 HMI 设备，如图 3. 多个通信设备的网络连接所示。
图 3.多个通信设备的网络连接
RS485 网络的传输距离和波特率
RS485 网络为采用屏蔽双绞线电缆的线性总线网络，总线两端需要终端电阻。RS485 网络允许每一个网段的大通信节点数为 32 个，允许的大电缆长度则由通信端口是否隔离以及通信波特率大小等两个因素所决定，见表 3. RS485 网段电缆的大长度所示。
表 3. RS485 网段电缆的大长度
波特率（bit/s）
S7-200 SMART CPU 端口
隔离型 CPU 端口
9.6K~187.5K
50m
1000m
500K
不支持
400m
1M~1.5M
不支持
200m
3M~12M
不支持
100m
S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 端口以及 SB CM01 信号板都是非隔离型通信端口，允许的大通信距离为 50m，该距离为网段中通信节点到后一个节点的距离。如果网络中的通信节点数大于 32 个或者通信距离大于 50m 则需要添加 RS485 中继器拓展网络连接。
注意：
● S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 端口以及 SB CM01 信号板都是非隔离型，与网段中其它节点通信时需要做好参考点电位的等电位连接或者使用 RS485 中继器为网络提供隔离。参考点电位不同的节点通信时可能会导致通信错误或者端口烧坏。
● S7-200 SAMRT CPU 与其它节点联网时，可以将 CPU 模块右下角的传感器电源的 M 端与其它节点通信端口的 0V 参考点连接起来做到等电位连接。
RS485 中继器
RS485 中继器可用于延长网络距离，电气隔离不同网段以及增加通信节点数量。中继器的作用如下：
1.延长网络距离：
网络中添加中继器允许将网络再延长 50m ，如果两台中继器连接在一起，中间无其它节点，则可将网络延长 1000m ，一个网络中多可以使用 9 个西门子中继器。如图 4. 使用 RS485 中继器拓展网络所示。
图 4. 使用 RS485 中继器拓展网络
注意：
S7-200 SMART CPU自由口通信、Modbus RTU通信和USS通信时，不能使用西门子中继器拓展网络。
2.电气隔离不同网段：
隔离网络可以使参考点电位不相同的网段相互隔离，从而确保通信传输质量。
3.增加网络设备：
在一个 RS485 网段中，多可以连接 32 个通信节点。使用中继器可以向网络中拓展一个网段，可以再连接 32 个通信节点，但是中继器本身也占用一个通信节点位置，所以拓展的网段只能再连接 31 个通信节点。
RS485 网络连接器
西门子提供了两种类型的 RS485 网络连接器（如图 5. RS485网络连接器所示），可使用它们轻松地将多台通信节点连接到通信网络上。一种是标准型网络连接器，另一种则增加了可编程接口。带有可编程接口的网络连接器可以将 S7-200 SMART CPU 集成的 RS485 端口所有通信引脚扩展到编程接口，其中 2 号、7 号引脚对外提供 24VDC电源，可以用于连接 TD400C 。
图 5. RS485网络连接器
网络连接器上两组连接端子，用于连接输入电缆和输出电缆。网络连接器上具有终端和偏置电阻的选择开关，网络两端的通信节点必须将网络连接器的选择开关设置为 On ，网络中间的通信节点需要将选择开关设置为 Off 。典型的网络连接器终端电阻和偏置电阻接线如表 4. 网络连接器终端和偏置电阻所示。
表 4. 网络连接器终端和偏置电阻
使用 SB CM01 信号板可用于连接 RS485 网络，当信号板为终端通信节点时需要接终端电阻和连接偏置电阻，典型的电路图如图 6. SB CM01 信号板终端和偏置电阻接线图所示。
图 6. SB CM01 信号板终端和偏置电阻接线
