西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8介绍说明

西门子模块6ES7222-1HF22-0XA8介绍说明

现在采用PLC控制的机床是越来越多，运用PLC的控制能简化电路，使设计更加简单，安全，可靠。一些的PLC具备了各种接口以实现连机，上网等功能。使得人们可以远程控制设备。那么，如何才能设计好一台由PLC控制的机床呢？以本人的经验，至少要了解以下几方面的知识：
1 知道PLC的工作原理 可编程序控制器又简称PLC，和继电器系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成，输入部分收集并保存被控制部分实际运行的数据，逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并判断那些功能需作出输出反应。输出部分提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。PLC采用大规模集成电路构成的微处理器和存储器来组成逻辑部分。尽管逻辑部分的作用与继电器控制系统类似，但是其组成，工作原理，运行方式与前者是截然不同的。通过编程，可以灵活的改变其控制程序，相当于改变了继电器的硬接线线路，这就是所谓的“可编程序”。
2掌握PLC的语言和指令 知道了PLC的工作原理后，理解它的语言就比较容易了。PLC语言常见的有梯形图和语句表两种。其中梯形图又是为直观和好用的。要详细了解可以看相关教材，要强调的是，虽然原理一样，基本指令也大同小异，但厂家不同PLC指令符号会有所不同，例如，同是上升沿微分，三菱公司的产品用PLS表示，欧姆龙公司却称为DIFU，而西门子公司则是│P│。这些具体的区别就要看各种产品的编程手册了。
3 学会使用各种编程软件一个程序编好后要把它输入PLC中，过去用的较多的是手持编程器，要人工输入，比较麻烦，容易出错。近年来年随着计算机的普及，已逐渐被各种编程软件所取代。例如三菱公司的FXG-P，欧姆公司的CX-PROGRAMMER。西门子公司的STEP-7-MICRO-WIN32等。这些工具软件都可以在bbbbbbS的环境下运行，用起来很方便，当你选定了一个厂家PLC后，一定要学会使用它的编程软件，因为这将极大的节约你的编程和调试时间。以欧姆龙推出的CX-PROGRAMMER软件为例，在编程时它能为你提供操作数的输入范围，迅速搜索特殊指令。根据梯形图自动生成语句表，并指出其中的语法错误，在调试时它通过数据线把程序快速准确传入PLC，然后监控执行状态，可以对各输入输出点强制置位/复位。还可以进行在线编辑。当你熟练掌握了编程软件的使用方法。就一定能事半功倍的完成的设计任务。
4 明白PLC控制的信号有那些 PLC是根据输入条件来控制输出信号的。输入信号就是控制台上的按钮，机床上的限位开关，压力继电器和光电开关等各类传感器，而输出点则控制继电器或接触器线圈的通断，指示灯的明灭，液压阀电磁铁的吸合及变频器的信号端子的输出。在做一个机床设计时我们经常会碰到两个问题，一个是PLC可扩展的I/O点数是有限的，另一个是增加I/O点数是要增加成本的。所以我们要知道控制的信号有那些，各是多少，统计出需要多少输入和输出点，据此选出PLC。

PLC的输出电路形式一般分为：继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出三种。弄清这三种输出形式的区别，对于PLC的硬件设计工作非常有必要。下面以三菱PLC为例，简要介绍一下这三种输出电路形式的区别和注意事项，其它公司的PLC输出电路形式也大同小异。
1、继电器输出电路 
    这是PLC输出电路常见的一种形式，其电路形式如下图所示。该种输出电路形式外接电源既可以是直流，也可以是交流。

　 图1 继电器输出     PLC继电器输出电路形式允许负载一般是AC250V/50V以下，负载电流可达2A，容量可达80～100VA（电压×电流），因此，PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一个小负载来驱动大负载，如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。 PLC
    PLC继电器输出电路的形式继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载）。此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式（可以根据场合使用下面介绍的两种输出形式）。
    当连接感性负载时，为了延长继电器触点的使用寿命，对于外接直流电源时的情况，通常应在负载两端加过电压抑制二极管（如上图中并在外接继电器线圈上的二极管）；对于交流负载，应在负载两端加RC抑制器。
2、晶体管输出电路 
    晶体管输出电路形式相比于继电器输出响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；由于晶体管是无机械触点，因此比继电器输出电路形式的寿命长。
晶体管输出型电路的外接电源只能是直接电源，这是其应用局限的一方面。另外，晶体管输出驱动能力要小于继电器输出，允许负载电压一般为DC5V～30V，允许负载电流为0.2A～0.5A。这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意。
晶体管输出电路的形式主要有两种：NPN和PNP型集电极开路输出。如下图所示：

PLC

PLC资料网

图2 NPN集电极开路输出

 PLC

图3 PNP集电极开路输出 由以上两图可看出这两种晶体管输出电路形式的区别：NPN型集电极开路输出形式的公共端COM只能接外接电源的负极，而PNP型的COM端只能接外接电源的正极。
    和继电器输出形式电路一样，在驱动感性负载时也要在负载两端反向并联二极管（二极管的阴极接电源的正极）防止过电压，保护PLC的输出电路。
3、双向晶闸管输出电路
    双向晶闸管输出电路只能驱动交流负载，响应速度也比继电器输出电路形式要快，寿命要长。其电路形式如下图所示：

 PLC

  图4 双向晶闸管输出     双向晶闸管输出的驱动能力要比继电器输出的要小，允许负载电压一般为AC85～242V；单点输出电流为0.2A～0.5A，当多点共用公共端时，每点的输出电流应减小（如单点驱动能力为0.3A的双向晶闸管输出，在4点共用公共端时，大允许输出为0.8A/4点）。
注意：为了保护晶闸管，通常在PLC内部电路晶闸管的两端并接RC阻容吸收元件（一般为0.015uF/22Ω左右）和压敏电阻，因此在晶闸管关断时，PLC的输出仍然有1～2mA的开路漏电流，这就可能导致一些小型继电器在PLC输出OFF时无法关断的情况

下文说明了一个参数设置的例子 ，按照下列步骤设置网络参数。 (a) 设置要设置的网络参数中的“所含板数” 缺省值 ：无 设置范围 ：0 到4（模块） 例）设置为1（模块）   (b) 设置主站的“起始I/O 地址” 缺省值 ：无 设置范围 ：0000 到0FE0 例）设置为0000。   (c) 用“操作设置”设置参数名。（即使没有设置参数名也不会影响CC-bbbb 系统的运行）。 缺省值 ：无 设置范围 ：8 个字母或少于8 个字母 例）设置为“CC-bbbbM”   (d) 用“操作设置”设置数据链接出错站的输入状态。 缺省值 ：清除（不选中“保持输入数据”） 设置范围 ：保持（选中“保持输入数据”） 清除（不选中“保持输入数据”） 例）设置为清除（不选中“保持输入数据”）   (e) 用“类型”设置站类型 缺省值 ：主站 设置范围 ：主站 主站（双工功能） 本地站 备用主站 例）设置为主站   (f) 用“模式”设置CC-bbbb 模式 缺省值 ：在线（远程网络模式） 设置范围 ：在线（远程网络模式） 在线（远程I/O 网络模式） 离线 例：设置为在线（远程网络模式）   (g) 用“所有连接计数”设置包括保留站在内的CC-bbbb 系统中连接的站的总数。 缺省值 ：64（模块） 设置范围 ：1 到64（模块） 例）设置为5（模块）。   (h) 用“重试计数”设置发生通信错误时的重试次数。 缺省值 ：3（次） 设置范围 ：1 到7（次） 例）设置为5（次）   (i) 用“自动重新连接站计数”设置通过一次链接扫描可以回复到系统运行的模块数。 缺省值 ：1（模块） 设置范围 ：1 到10（模块） 例）设置为2（模块）   (j) 用“备用主站号”设置备用主站的站号。 缺省值 ：空白（未指定备用主站） 设置范围 ：空白，1 到64（空白：未指定备用主站） 例）设置为空白（未指定备用主站）   (k) 用“PLC 宕机选择”设置主站PLC CPU 发生错误时的数据连接状态。 缺省值 ：停止 设置范围 ：停止 继续 例）设置为停止。   (l) 用“扫描模式设置”设置顺控扫描的链接扫描是同步的还是异步的。 缺省值 ：异步 设置范围 ：异步 同步 例）设置为异步。   (m) 用“延迟信息设置”设置链接扫描间隔。 缺省值 ：0（未指定） 设置范围 ：0 到100（单位50μs） 例）设置为10（500μs）。   (n) 用“站信息设置”设置站数据。 缺省值 ：远程I/O 站，占有站1，或者不设置保留站/出错无效站 设置范围 ：站类型－未设置 远程I/O 站 远程设备站 智能设备站（包括本地站和备用主站） 专有站计数－未设置、专有站1、专有站2、专有站3、专有站4 保留/无效站选择－未设置、保留站、无效站（出错无效站） 智能缓冲区选择（字）－未设置 发送 0，64 到4096、接收 0，64 到4096、自动 0，128 到4096 例）根据6.3 节中指定的系统配置设置站数据。 (3) 下文给出了通信缓冲区和自动更新缓冲区分配的结果 (2) 按照下列步骤设置自动刷新参数。 (a) 用“远程输入（RX）”设置远程输入（RX）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从X、M、L、B、D、W、R 或ZR中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为X1000 (b) 用“远程输出（RY）”设置远程输出（RY）刷新软元件。缺省值：无 设置范围 ：软元件名称－从Y、M、L、B、T、C、ST、D、W、R 或ZR 中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为Y1000 (c) 用“远程寄存器（RWr）”设置远程寄存器（RWr）刷新软元件。 缺省值 ：无      设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、D、W、R 或ZR 中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为D1000 (d) 用“远程寄存器（RWw）”设置远程寄存器（RWw）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、T、C、ST、D、W、R 或ZR 中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为D2000 (e) 用“特殊继电器（SB）”设置特殊继电器（SB）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、D、W、R、SB 或ZR中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为SB0 (f) 用“特殊寄存器（SW）”设置特殊寄存器（SW）刷新软元件。 缺省值 ：无 设置范围 ：软元件名称－从M、L、B、D、W、R、SW 或ZR中选择。 软元件地址号－在CPU 拥有的软元件点范围内。 例）设置为SW0     10.3.2 设置注册步骤登记 设置远程设备站设置的条件和具体步骤。 在本节中，用AJ65BT-64AD 作为注册步骤登记的例子。 设置步骤如下： 从“电压/电流”中选择电流（条件）。 选择偏置/增益值的出厂设置值（第二条件）。 设置通道2 的平均次数为50 次（第三条件）。 设置通道3 的平均时间为100ms（第四条件）。 指定通道2 和3 的平均处理设置，通道2 的次数，通道3 的时间（第五条件）。 设置数据格式为-2000～2000（第六条件）。 设置通道1～3 为允许A-D 转换状态（第七条件）。 将初始数据处理完成标志置为“ON”（第八条件）。 将初始数据设置请求标志置为“ON”（第九条件）。 将初始数据处理完成标志置为“OFF”（第十条件）。 将初始数据设置请求标志置为“OFF”（第十一条件）。     关于设置的详细信息，请参见远程设备站用户手册。   (1) 设置条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“设置新条件”。 (c) 执行条件的设置 将“条件软元件”设置为“RX”，“软元件地址”为“18”，“执行条件” 为“ON”。 (d) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RY”，“软元件地址”为“01”，“写数据”为 “ON”。 (2) 设置第二条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RY”，“软元件地址”为“00”，“写数据”为 “ON”。 (3) 设置第三条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RWw”，“软元件地址”为“02”，“写数据” 为“50”。 (4) 设置第四条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RWw”，“软元件地址”为“03”，“写数据” 为“1000”。 (5) 设置第五条件 (a) 执行标志设置 将“执行标志”设置为“执行”。 (b) 操作条件设置 将“操作条件”设置为“同前面的设置”。 (c) 执行的设置 将“写入软元件”设置为“RWw”，“软元件地址”为“00”，“写数据” 为“1540（604 H）”。 (6) 设置第六条件

当你写完梯形图，后写上END语句后，必须进行程序转换，转换功能键有两种，在下图5-8的箭头所示位置。

   在程序的转换过程中，如果程序有错，它会显示，也可通过菜单“工具”，查询程序的正确性。                                          

   只有当梯形图转换完毕后，才能进行程序的传送,传送前，必须将FX2N面板上的开关拨向STOP状态，再打开“在线”菜单，进行传送设置，如下图5-9所示：

                        图  5-9

   根据图示，你必须确定你的PLC与计算机的连接是通过COM1口还是COM2口连接，在实验中我们已统一将RS-232线连在了计算机的COM1口，你在操作上只要进行设置选择。

    写完梯形图后，在菜单上还是选择“在线”，选中“写入PLC（W）”，就出现如图5-9

                     图  5-9    

    从图上可看出，在执行读取及写入前必须先选中MAIN、PLC参数，否则，不能执行对程序的读取、写入，然后点击“开始执行”即可。

1、功能强，性能价格比高 一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
2、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。
3、可靠性高，抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为可靠的工业控制设备之一。
4、系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。
5、编程方法简单 梯形图是使用得多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 梯形图语言实际上是一种面向用户的一种语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。
6、维修工作量少，维修方便 PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。
7、体积小，能耗低 对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。 PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。学得辛苦，做得舒服