西门子6ES7211-0BA23-0XB0千万库存
随着中国工业经济的发展，PLC在中小型自动化设备的日益普及应用，对于设备制造厂商或生产技术管理部门来说，如何以快捷的方式响应现场设备维护方面的需求，迅速检测生产现场运行设备的状态，及时解决生产现场反映的问题，已是多数上位技术管理者的切实需求。如何采用经济实用的方式来实施远程PLC设备数据采集或测控，这也是探索解决此问题的初衷。
1、系统组成概述
系统硬件主要由上位计算机、TC35iGSM MODEM无线通讯模块和远程Siemens S7—200 PLC 3部分组成，具体结构如图1所示。系统软件分为上位PC和下位PLC两部分，上位PC部分提供人机交互操作界面和相应的数据选择、处理等；下位PLC则通过自由口通讯，以中断方式快速响应上位机对PLC变量存储器数据的读写操作或对I／0口读写操作需求。由于上位计算机与远程PLC的通讯载体是通过TC35i建立在GSM网络基础上的，从而打破了地域的限制，即便远端PLC设备在千里之遥，实施数据采集、测控的如同咫尺。
2 系统硬件设计
2．1 TC35i无线通讯模块
系统组成如图1所示，系统硬件主要是TC5i无线通讯模块的应用。TC35i是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块，TC35i双频工作(EGSM900／GSMl800)，电源范围在3．3～4．8 V，发送功率分别为2W(Class4 EGSM900)和lW(Classl GSMl800 MHz)，TC35i的数据接口采用串行异步收发，符合ITU-TRS-232接口电路标准。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300～115 kb／s的波特率下运行，支持的自动波特率为4．8～115 kb／s，符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口。为数据、语音和短消息提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。TC35i有40个引脚，通过ZIF连接器引出。这些引脚可划分为5类，即电源、数据输入／输出、SIM卡、音频接口和控制。TC35i内部电路如图2所示。
ZIF40PIN的引脚1～14为电源部分，其中引脚l～5为电源电压输入端VBATT+，引脚6～10为电源地GND，引脚11～12为充电端，引脚13为对外输出电压(供外部电路使用)，引脚14 ACCU／TEMP接负温度系数的热敏电阻；引脚24～29为SIM卡连接端；引脚33～40为语音接口用来接电话手柄。引脚15、30、31和32为控制部分，引脚15为启动线IGT(Ig-niTIon)。当TC35i通电后必须给IGT一个大于100 mV的低电平，模块才能启动。引脚30为RTC back up；引脚3l为掉电控制：引脚32为SYNC，引脚16～23为数据输入／输出端。TC5i无线通讯模块的主要外围电路的连接如图3所示。数据通信电路以MAX232为核心实现电平转换及串口通信。
2．2 系统硬件连接
系统硬件的连接可参考图1可知，上位计算机的串口输出与由TC35i构成的GSM MODEM中的9芯RS232口直接连接；远程的GSM MODEM与PLC连接时则必须通过RS232到RS485的转换，这是Siemens PLC的通讯口数据和PPI编程电缆连接的必要条件。另一方面必须注意的是，在与远程GSM MODEM的RS-232串口连接时，还必须将RS232串口中的RXD和TXD对换连接，否则将不能正常通讯。
2．3 远程PLC的选型
该系统选用西门子S7—200 PLC，在西门子PLC中SIMATIC S7—200是一个系列，其中包括多种型号的CPU，这里选用CPU-222，由于CPU不提供模拟量的输入输出，为检测对模拟量数据的远程读写。因此在远程PLC系统中扩展一型号为EM-235的4输入1输出模拟量模块。
3 系统软件设计
3．1 系统上位计算机人机界面
系统上位的人机界面是用VB编程，提供人机交互操作界面及数据选择和相应的数据处理等功能。系统上位的操作界面如图4所示。在操作界面的左上部是通讯链接控制框，这里只需要正确选择PC的串口并输入远程PLC所连接的电话号码后即可拨号链接，远程的无线GSM MODEM模块摘机响应一般设置为铃响后自动摘机，通讯链接建立后，当上位PC检测到串口端的数据载波DCD信号后，通讯链接控制框中的“链接状态”指示灯由红变绿，表示通讯链路已成功建立。拨号或挂机的操作均是通过对GSM MODEM模块发送AT指令执行的。
对PLC数据的读写操作如操作界面的右上部所示，在相应文本框内填写好数据的类型、地址、数值和操作方式后点击“发送”即可执行对PLC的读或写操作。界面的下半部分显示的是PC串口发送和接收的代码以及当前操作的结果。
3．2 系统上位计算机的串口设置
在上位PC的人机界面中，串口的设置是通过下拉选择框选择出所连接的串口后由程序自动读取。在使用GSM MODEM无线模块时，上位PC对远程PLC链接呼叫时采用的是AT指令。程序语句为：MSComm1．Output=“ATDT”&Trim (Text1．Text)& vbCrLf／／Text1文本框内为欲连接的电话号码。挂机的AT指令为：MSComml．Output=“ATDT”＆“+++”& vbCrLf。串口数据格式的设定语句为：MSComml．SetTIngs=“9600． N，8．1”，与TC35iGSM MODEM无线通讯模块和远程PLC自由口的串行数据通讯格式一致。
3．3 通讯数据格式的约定
由于远程PLC采用的是自由口用户通讯方式，这里对每次收发数据字节暂约定为18个字节，数据字节的多少可根据实际需要而酌情约定。本系统中18个字节的约定：Bybbb为数据的总字节数；Bvte2为数据开始特征字；Bvte3为数据读或写特征字：Byte4为数据类型特征字；Bvte5～Byte8为PLC数据地址；Bvte9～Bybbb6为PLC数据的数值；Bybbb7为收发数据的校验码；Bvbbb8为数据结束特征字。串口数据的传输除数据地址字节和数据数值字节用ASCII码表示外，其他均以十六进制方式表示。因而在上位PC的编程中需涉及大量的进制转换操作。特别要注意的是由于PLC中的实数采用32位单精度数表示，并按照ANSI／IEEE745 1985标准格式以双字长度来存取，所以无论是上位的PC或是下位的PLC在编程时对实数数据的处理均需严格遵循ANSI／IEEE7451985标准格式的规定，否则将不可能读到正确的数据。
通讯数据的校验方式采用BCC块进行XOR校验，即约定为从每次数据包的Byte2到Bybbb6的字节进行校验，Bvbbb7存放校验结果。上位或下位在接收数据时，首先对所接收的数据进行校验并将计算结果与Bvbbb7所存放的数值进行比较，如不一致时则按约定要求重发，以保障每次传输数据的正确性。
3．4 远程PLC自由口通讯初始化编程
由于远程PLC采用的是自由口用户通讯协议，所以对PLC的自由口通讯必须做如下初始化设置：
远程PLC经上述设置后，在其运行期间每当接收到一组数据后便自动产生中断请求，在中断服务的子程序中，设定一标志位(如MO．0)置位，用来表示允许进入中断服务，在主程序中通过检测M0．O的状态来确定是否转入读数据操作的子程序，读数据操作完毕后及时将接收数据标志M0．0复位，从而完成一次读数据过程。PLC数据的上传则是根据所读数据的内容来响应上位的请求，上传数据的编码和字节均依照约定的格式写入，每次的读写操作仅在PLC一个扫描周期内(数毫秒)完成，系统的响应是实时的。
3.5 远程PLC数据的读写操作
PLC数据的读写是依据约定的数据类型实施操作的。对于字节、字、双字、实数及I／0端口各自有约定的数据类型特征字，在下位PLC程序中通过对数据类型特征字的解析后来确定读取数据的字节数。对I／0端口的读写操作则是根据约定的地址编码直接读写出相应的状态信息。每组收发数据的存储单元从VBl00到VBll7共18个字节。由前述的数据发送量的约定可知，每组数据的Byte5～Byte8表示PLC数据的地址，由于每次读写的地址是不同的，所以Byte5～Byte8字节给定的就是地址指针，在PLC编程中就要以此指针采用间接寻址的方式，假设Byte5～Byte8存放在PLC的VB104～VBl07单元，其间址指令则为：
MOVD &VBl04，ACl读取该地址内容时则根据数据类型的不同而有所区别，假如读写字节时指令为：MOVB*ACl，VBl60；则读写字的指令为：MOVW *ACl，VWl60；读写双字的指令为：MOVD *ACl，VDl60；读写实数的指令则为：MOVR *ACl，VDl60
I/O刷新
在PLC（可编程控制器）中，客户所设计的用户程序通过一边读写PLC内的存储器区域（欧姆龙称「I/O存储器」）的信息一边将指令从开始到后逐个执行的方式来进行处理。另一方面，对于与PLC或I/O单元直接相连的感应器/开关等PLC外的数据，按照一定时序，会与PLC内的「I/O存储器」的数据一并更新。这种PLC外的数据与PLC内的I/O存储器的数据的一并更新，即称为「I/O刷新动作」。
了解按照怎样的时序进行I/O刷新，在研究客户所设计的FA系统和用户程序的动作时非常重要。SYSMAC PLC的情况下，该I/O刷新动作会在执行完所有的指令后马上进行。（参见下图）
周期时间
在PLC处理周期中，从I/O刷新执行（开始）到下一次的I/O刷新执行（处理）之间的时间，即周期时间。
周期时间包含共通处理（自我诊断）、用户程序执行处理、I/O刷新处理、外围服务处理等所需要的时间。
1 如周期时间过长，则与PLC外部进行数据更新的周期变长，输入输出的响应时间变长，导致无法获取比周期时间短的输入的变化。
2 如周期时间短，则输入输出的响应时间变短，可进行高速处理。
3 如更改周期时间，则命令的执行间隔及输入输出的响应时间也会改变。
SYSMAC PLC的情况下，可按照以下的步骤计算出周期时间。
周期时间（Cycle time）=共通处理时间+指令执行时间+I/O刷新时间+外围服务时间
各SYSMAC PLC机种的执行时间的计算方法，在产品手册中有记载。
中断任务
通常，在PLC的处理周期内，用户程序包括I/O刷新等其他处理，将按顺序执行。（参见「I/O刷新」项）。
在这个处理周期中能够优先执行的处理，即中断任务。如事先指定的中断条件成立，则中断处理周期，优先执行该处理。
（根据SYSMAC PLC机种的不同，也有将「中断任务」表示为「中断程序」的情况，在本文中采用CS/CJ系列中使用的「中断任务」的表示法进行说明）。
例如，在SYSMAC CS/CJ系列中，作为中断任务，可提供断电中断、定时中断、I/O中断、按内部计时器的恒定周期中断、外部中断等方式。
主要的中断任务 内容
断电中断 电源切断时执行
定时中断 按一定的时间间隔执行
I/O中断 在中断输入单元的接点上升沿处执行
外部中断 有来自高功能I/O单元、CPU高功能单元、内插板（仅CS系列）的请求时执行
I/O分配
在用户程序中，为了对PLC内装载的输入输出单元的输入、输出信号进行处理，有必要事先为其分配PLC内的I/O存储器的地址。将PLC内装载的单元的输入、输出信号分配到I/O存储器上，即为I/O分配。CPU单元即根据该I/O分配信息执行装载单元及I/O刷新动作。
将PLC内装载的单元的输入、输出信号分配到I/O存储器上，即为I/O分配。CPU单元即根据该I/O分配信息执行装载单元及I/O刷新动作。
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CPU单元的存储区域
在PLC内，进行用户程序、I/O存储器的数据及注释信息、CPU单元及高功能单元的设定信息、登录I/O表信息等各类的数据的处理。保存这些PLC所处理的全部数据的地方，即CPU单元内的存储区域。
SYSMAC PLC时，有以下3种存储区域，由电池支持。
此外，在SYSMAC CS/CJ系列，因有内置闪存，可将存储区域的内容受到支持，即使电池的电压降低，用户程序和参数区域的数据也不会消失。
用户程序区域
记录客户所设计的用户程序。
I/O存储器区域
通过指令的操作码，可以访问该区域。记录通道I/O（CIO）、内部辅助继电器、保持继电器、特殊辅助继电器、数据存储器、扩展数据存储器、计时完成标志?当前值、计数完成标志?当前值、任务标志、变址寄存器、数据寄存器、条件寄存器、时钟脉冲等的信息。
I/O存储器区域的数据中包括：断电后恢复时，内容会被清除的区域，以及可保持以前的信息的区域。
参数区域
PLC所处理的各种初始设定信息。
记录PLC系统设定、登录I/O表、路由表、CPU高功能单元系统设定等的信息。
一、填空题（每空2分，总计20分）
1、PLC输入输出接点的连接方式有 方式和 方式。
2、S7-200PLC中断优先级按从高到低的顺序是 。
a．I/O中断 b．通讯中断 c．定时中断
3、将编程器内编写好的程序写入PLC时，PLC必须处在 模式。（RUN，STOP）
4、F1-40E是F1系列PLC的 （基本单元，扩展单元）。
5、输出指令不能用于 映像寄存器。
6、PLC需要通过 电缆与微机连接。
7、AIW0是S7-200 PLC的 ，其长度是 。
8、LDI、AI、ONI等指令中的“I”表示 功能，其执行时从实际输入点得到相关的状态值。
二、简答题（每小题5分，总计20分）
1、 PLC有那些基本编程元件？
2、 可编程序控制器可以应用在哪些领域。
3、 解释图示程序中的Y430输出和Y431输出之间的关系。与X400并联的触点Y430实现什么功能？
4、 图示程序框实现什么功能？各端口的作用是什么？
三、编程练习（每小题10分，总计20分）
1、在按下按钮X400(I0.0)后Y430(Q0.0)变为“1”状态并保持，X401输入3个脉冲后[用C466(C1)计数]T451(T37)开始定时，5s后Y430(Q0.0)变为“0”状态，C466(C1)被复位，在PLC执行用户程序时C466(C1)也被复位。设计梯形图。
2、 根据图示信号灯控制系统的时序图设计出梯形图。
一. 扫描技术
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
(一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
(二) 用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
(三) 输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
一、简答（4x5分）
1．PLC主要由哪几部分组成？
2．PLC的编程元件有哪些（至少写出五种）？
3．PLC如何分类的？
4．简述FX2N-48MR型号的含义。
二、根据梯形图写出助记符。（10分）
三、根据助记符画出梯形图。（10分）
0 LD XO 6 LD X6
1 AND X2 7 OR X7
2 OR X3 8 ANB
3 OUT Y1 9 OUT Y3
4 LD X4
5 OR X5
四、设计用按钮X0控制Y0的电路，用X0输入4个脉冲，从Y0输出一个脉冲，画出梯形图，写出助记符语言（10分）
五、指出下面梯形图的错误，并改正（10分）。
六、设计出下图所示的顺序功能图的梯形图程序（10分）
七、用经验设计法设计满足下图所示波形的梯形图，写出助记符（10分）
八、抢答器控制（20分）
要求：可用于四只比赛队伍抢答。有四个抢答按钮，对应四个指示灯。还有一个复位按钮。
试：
1 写出I/O分配表
2 画出顺序功能图或梯形图。
一单项选择（30分）
共150题
1．PLC是什么控制系统基础上发展起来
A. 继电控制系统 B.单片机 C.工业电脑 D。机器人
正确答案：A
2.一般而言,PLCI/O点数要冗余多少?
A．10% B。5% C。15% D。20%
正确答案：A
3.PLC设计规范中,RS232通讯距离是多少?
A． 1300M B。200M C。30M D。15M
正确答案：D
4．PLCRS485专用通讯模块通讯距离呢?
A．1300M B。200M C。500M D。15M
正确答案：C
5.工业中控制电压一般是多少伏
A． 24V B。36V C。110V D。220V
正确答案：A
6.工业中控制电压一般是直流交流
A． 交流 B，直流 C。混合式 D。交变电压
正确答案：B
7.请写出电磁兼容性英文缩写.
A.MAC B.EMC C.CME D.AMC
正确答案：B
8.PLC自控系统中,温度控制,可用什么扩展模块
A.FX2N－4AD B.FX2N－4DA
C.FX2N-4AD-TC D.FX0N－3A
正确答案：C
9.三菱FX系列PLC普通输入点,输入响应时间大约是多少ms?
A 100 ms ，B。10ms C。15 ms D。30 ms
正确答案B
10.FX1S系列多可以有多少个点PLC?
A．30 B。128 C 256 D。1000
正确答案：A
11.FX1N系列多能扩展到多少个点
A．30 B。128 C 256 D。1000
正确答案：B
12．FX2N系列多能扩展到多少个点
A．30 B。128 C 256 D。1000
正确答案：C
13.M8013脉冲输出周期是多少?
A． 5秒，B。13秒 C。10秒 D。1秒
正确答案：D
14.M8013脉冲占空比是多少?
A． 50% B。 C。40% D。60%
正确答案：A
15. PLC外部接点坏了以后,换到另外一个好点上后,然后要用软件中哪个菜单进行操作
A. 寻找 B.替换 C.指令寻找
正确答案：B
16.PLC电池电压降低至下限,应怎么处理:
A. 没关系 B.及时更换电池 C.拆下电池
正确答案：B
17.十六进制1F,转变为十进制是多少?
A．31
18.工业级模拟量,哪一种更容易受干扰.
A． uA级 B。mA级 C。A级 D。10A级
正确答案：A
19.一般而言,FX系列PLCAC输入电源电压范围是多少?
A．DC24V B。86-264VAC
B． 220－380VAC D。24VAC－220VAC
正确答案：B
20.三菱FX型PLC一个晶体管输出点输出电压是多少
A． DC12V B。AC110V C。AC220V D。DC24V
正确答案：D
21．三菱FX型PLC一个晶体管输出点输出电流是多少
A．1A B。200 mA C.300 mA D.2A
正确答案：C
22．三菱FX型PLC输出点中，继电器一个点大电流是多少
A．1A B。200 mA C.300 mA D.2A
正确答案：D
23．PLCRS485专用通讯板通讯距离呢?
A．1300M B。200M C。500M D。50M
正确答案：D
24.PLC自控系统中,压力输入,可用什么扩展模块
A.FX2N－4AD B.FX2N－4DA
C.FX2N-4AD-TC D.FX2N－232BD
正确答案：A
25．一般公认PLC发明时间为
A．1945 B。1968 C。1969 D。1970
正确答案：C
26.十六进制F,转变为十进制是多少?
A．31 B。32 C。15 D。29
正确答案：C
27.三菱PLC中,16位内部计数器,计数数值大可设定为
A.32768 B.32767 C.10000 D.100000
正确答案：B
28.FX主机,读取特殊扩展模块数据,应采用哪种指令
A.FROM B.TO C.RS D.PID
正确答案：A
29.FX主机,写入特殊扩展模块数据,应采用哪种指令
A.FROM B.TO C.RS D.PID
正确答案：B
30. FX系列PLC中LDP,表示什么指令
A.下降沿 B.上升沿 C.输入有效 D.输出有效
正确答案：B
31. FX系列PLC,主控指令应采用
A. CJ B.MC C.GO TO D. SUB
正确答案：B
32. FX系列PLC中PLF,表示什么指令
A.下降沿 B.上升沿 C.输入有效 D.输出有效
正确答案：A
33. FX系列PLC中SET,表示什么指令
A.下降沿 B.上升沿 C.输入有效 D.置位
正确答案：D
34. FX系列PLC中RST,表示什么指令
A.下降沿 B.上升沿 C.复位 D.输出有效
正确答案：C
35. FX系列PLC中OUT,表示什么指令
A.下降沿 B.输出 C.输入有效 D.输出有效
正确答案：B
36.STL步进是顺控图中,S10—S19功能是什么
A.初始化 B.回原点 C.基本动作 D.硬质合金圆棒
正确答案：B
37. STL步进是顺控图中, S0—S9功能是什么
A.初始化 B.回原点 C.基本动作 D.通用型
正确答案：A
38. FX系列PLC中,16位加法指令应用
A.DADD B.ADD C.SUB D.MUL
正确答案：B
39. FX系列PLC中,16位减法指令应用
A.DADD B.ADD C.SUB D.MUL
正确答案：C
40. FX系列PLC中,32位加法指令应用
A.DADD B.ADD C.SUB D.MUL
正确答案：A
41. FX系列PLC中,32位减法指令应用
A.DADD B.ADD C.DSUB D.MUL
正确答案：C
42.M0—M15中,M0,M3数值都为1,其它都为0,
那么,K4M0数值等于多少
A.10 B.9 C.11 D.12
正确答案：B
43.M0—M15中,M0,M2数值都为1,其它都为0,
那么,K4M0数值等于多少
A.10 B.9 C.11 D.5
正确答案：D
44.M0—M15中,M0,M1数值都为1,其它都为0,
那么,K4M0数值等于多少
A.1 B.2 C.3 D.5
正确答案：C
45.M0—M15中,M0数值都为1,其它都为0,
那么,K4M0数值等于多少
A.4 B.3 C.2 D.1
正确答案：D
46.M8013是归类于
A.普通继电器 B.计数器 C.特殊辅助继电器 D.高速计数器
正确答案：C
47.M8002有什么功能
A.置位功能 B.复位功能 C.常数 D.初始化功能
正确答案：D
48.FX系列PL
