西门子6ES7314-6EH04-0AB0

模块化PLC，代表了当前PLC发展的*高水平，是目前世界上*具有竞争力的控制系统之一，Controllogix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、IO技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，*大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。 

Controllogix采用框架式结构，所有得模块都插在框架的背板上，背板支持模块的热插拔。下图展示了典型的网络架构：

从图中可以看出，Controllogix的网络能力可以使控制器的IO端子不必放在本地，而是可以放在工艺现场，cpu框架可以通过总线（controlnet）来完成信息的传递，有点像传统的dcs结构，这种方式大大的拓展了Controllogix的应用范围。在上图的基础上可以方便的构建成AB典型三层结构的网络，这种网络可以把所有的系统设备有机地结合为一个整体，成为当前的ERP系统中的一个组成部分。 

鉴于工业现场的高可靠性要求，Controllogix可以提供完善的控制器冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个框架采用完全相同的配置，之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络也可以采用相似的方式进行热备，如下图：

除以上的部分可以热备外，控制器的电源也可以进行热备，这样大大提高了控制器的运行的可靠性。 

在组建通讯网络时，Ethernet/ip、controlnet是比较常用的通讯协议，除此之外，Controllogix还支持devicenet、DH+、RS232、DH485等。使用Ethernet/IP可以很方便的把控制器接入到通常所说的局域网中，和局域网的计算机协同工作。Controlnet则是一个高速总线协议，可以支持5M/S的通讯速率，主要用于控制器之间控制器和IO框架之间的信息交换，具有多点发送/多点接收的能力，通讯介质可以为同轴电缆或光缆，距离*远可以达30公里，在使用第三方通讯适配器的情况下，可以和其他的总线协议实现无缝连接，如和modbus. 

Controllogix的编程软件是Rslogix5000,在Rslogix上可以使用梯形图方式进行编程，图形化的界面使繁重的编程开发成为了一种乐趣，完成后只要将程序下载到控制器模块之上就可以了，大大缩短了开发周期。Rsview32提供了基于组件的监视控制功能，它的强大的功能不仅可以用于Controllogix的人机界面的组态，而且也可以用于对其他的PLC的监控，功能可以和intouch相媲美。Rsnetworx是一个网络调度软件，如果使用了controlnet，就必须使用rsnetwors对网络的有关参数进行设置，否则网络不能正常工作。上述三个软件都是基于RSLINX的，RSLINX是所有的Controllogix模块的驱动，也支持所有的AB的总线协议。关系如下：

这些软件都具有良好的界面，无论是专家，还是新手，都可以很快的使用这些软件为工业现场服务。

通信功能

　　通过系统内集成的块，可以建立与 S7/C7 伙伴之间的通信服务。

　　这些服务包括：

　　通过 MPI 进行 S7 基本通讯。

　　通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网进行的 S7 通信。

　　可以使用 S7-300：

　　用作服务器时，使用MPI、C总线和PROFIBUS

　　作为服务器或客户端，通过集成的 PROFINET 接口通讯

　　通过可加载的块，可以建立与 S5 通信伙伴和西门子设备之间的通信服务。

　　这些服务包括：

　　通过PROFIBUS和工业以太网进行S5兼容通讯

　　通过 PROFIBUS 和工业以太网进行的标准通讯（非西门子系统）

　　与全局数据不同的是，必须建立通信连接才能实现通信功能。

　　集成到 IT 环境中

　　通过 SIMATIC S7-300，可以简单地将现代 IT 环境与自动化工程环境相连。使用CP 343-1 Advanced，可以实现以下信息技术功能：

　　IP路由；

　　借助IP访问列表，将IP V4报文以不低于Gigabit的速度转发至受控PROFINET接口。

　　Web 服务器；

　　使用标准浏览器，可以浏览大至30 MB可自由定义的HTML网页；通过FTP处理自己的文件系统中的数据

　　标准诊断页；

　　无需额外工具，就可以在工厂内完成插装在安装机架上的所有模块的快速诊断工作。

　　电子邮件；

　　发送直接从用户程序认证的电子邮件。电子邮件客户端设计有通知功能，可以在控制程序中直接通知用户。

　　通过 FTP 进行通信；

　　大多数操作系统平台上都提供了开放协议

　　设计有30 MB RAM文件系统，可以用作动态数据的中间存储器。

　　S7-300 PROFINET CPU 集成有一个 Web 服务器。因此，可以使用标准 Web 浏览器读出 S7-300 站的信息：

　　优点

　　可靠

　　PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。Plc采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：冗余的设计。断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。

　　易操作

　　PLC有较高的易操作性。它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不容生操作的错误。对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。程序的输入直接可接显示，更改程序的操作也可以直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或程序寻找，然后进行更改。PLC有多种程序设计语言可供使用。用于梯形图与电气原理图较为接近。容易掌握和理解。PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位

PLC指令系统的特点:

(1)图形式指令结构

程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件**已把工业控制中所需的*立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也很受用户欢迎。

(2)明确的变量常数

图形符相当于操作码，规定了运算功能，6ES7331-7KF02-0AB0西门子操作数由用户填入，如K400、T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。

(3)简化的程序结构

PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。

(4)简化应用软件生成过程

使用汇编语言和**语言编写程序，完成编辑、编译和链接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行，不要求用户有高深的软件设计能力。

(5)强化调试手段

无论是汇编程序，还是**语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单

1 PLC的应用领域

目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。在运城电厂主要有化学制水、生活污水处理、工业废水处理、凝结水精处理等。有关PLC的使用情况主要分为如下几类。

1．1 开关量逻辑控制

取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机**。如水泵的启停、阀门的开关、制水系统顺控、干除灰系统等。

1．2 工业过程控制

在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC采用相应的A／D和D／A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工等场合有非常广泛的应用，运城电厂主要应用在**空调、采暖加热系统。

1．3 运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

1．4 数据处理

PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表等功能，可以完成数据的采集,分析及处理。

1．5 通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

2 PLC的应用特点

2．1 可靠性高，抗扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统的可靠性*。

2．2 配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

2．3 易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。

2．4 系统设计的工作量小，维护方便，容易改造

(1) 设计与维护

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。特别适合多品种、小批量的生产场合。

(2) 安装与布线

动力线、控制线以及PLC的电源线和I／O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I／O之间应采用双绞线连接。将PLC的I／O线和大功率线分开走线，如必须在同槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走线好，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将干扰降到低限度。

PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200 mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、接触器的线圈，应并联RC消弧电路。

PLC的输入与输出好采用分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。模拟量信号的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1／10。

交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。

(3)I／O端的接线

输入接线：输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些；输入／输出线不能用同一根电缆，输入／输出线要分开；尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图*，便于阅读。

输出连接：输出端接线分为*立输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压，但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。PLC的输出负载可能产生干扰，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管及双向晶闸管输出的旁路电阻保护。

3 PLC应用中需要注意的问题

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题。

3．1 工作环境

(1)温度：PLC要求环境温度在0～55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

(2)湿度：为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85％(无凝露)。

(3)震动：应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55 Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶