西门子模块6ES7321-1BH02-0AA0参数详细

嵌入式PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好表现：德国赫优讯推出的将现场总线技术和PLC技术结合的netPLC很有特色；国内几年前就有华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件，作为硬件平台，开发了多模人通道的嵌入式PLC；还有一种发展路径是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台，充分利用了CASE工具，结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库，专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。

而在我国嵌入式PLC的发展空间，首先在于它十分有利于发挥我国自动化行业发展的两大特点：有相当雄厚的为机电设备配套的市场基础，并拥有足够的、性价比优的设计开发队伍。我们可以以的成本、较高的质量，并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的嵌入式PLC，来代替通用PLC。

同时，嵌入式PLC的硬件、软件、人机界面、通信等各方面的功能设计灵活，易于剪裁，更贴近各种档次的机电设备的要求。嵌入式PLC基于嵌入式系统的技术基础，拿来就可用。SOC芯片、嵌入式操作系统与符合工EC61131-3编程语言标准的编程环境等优势，使得其在市场上很容易找到

PLC的基本工作方式是顺序执行用户程序，每一时钟周期执行一条指令。对用户程序的执行一般有循环扫描和定时扫描两种，扫描过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，如图1所示。

（1）输入采样阶段。PLC在输入采样阶段以扫描方式顺序读人所有输入端子的状态，存人输人寄存器，接着转入程序执行阶段。

（2）程序执行阶段。PLC在程序执行阶段中顺序对每条指令进行扫描。先从输人寄存器读人所有输入端子的状态。

  图 PLC程序执行过程

（3）输出刷新阶段。所有指令执行完毕后，将输出寄存器中所有的输出状态送到输出电路，成为PLC的实际输出。

PLC执行完上述的三个阶段称为一个扫描周期

优点

缺点

继电器控制

用于小规模、简单控制时价格低

抗干扰能力强

需要动作确认

控制内容修改困难

PLC控制

可编程控制器

适于小～大规模、高性能、通用性好

程序修改简便

快速投入使用

大量生产时与专用控制器相比价格较高

专用电路

单片机等

大量生产时价格低

需要开发时间和技术

程序修改困难

西门子6ES7313-6BG04-0AB0

　　图5-1电压比较器

　　如图5-1所示的电压比较器电路，参考电压VREF可以是正值也可以是负值。当VREF=0，则输入电压Vi每次过零时，输出电压就要产生跳变。这种比较器称为过零比较器。

　　当输入信号Vi为一正弦波时，Vi每过零一次，比较器的输出Vo将产生一次电压跳变，输入Vi，输出Vo，经RC微分电路后的输出Vo’如下图所示：

　　图5-3输入Vi，输出Vo，经RC微分电路后的输出Vo’波形图

　　过零比较器就是翻转阈值为零的比较器。无工作区域之说，比较器实质就是开环状态工作的误差放大器，以阈值为界，小于阈值则输出一个逻辑，大于则输出与刚才相反的逻辑，达到区分比较结果的目的。至于是不是单值要看是否有迟滞量存在。

　　1）R11作为上拉电阻，作用不大，取值范围很宽，当运放使用LM358的时候，不用也可以。不过，有些比较器是集电极开路的，当使用集电极开路的比较器的时候，这个上拉电阻是必须的。

　　2）运算放大器组成一个施密特触发器（也叫做滞回触发器），使触发信号有一个滞回，从而使触发后能够可靠翻转，避免小的干扰信号造成触发器误动作。R10叫做滞回电阻，也可以称作正反馈电阻。

　　由于有了R10，电路才有了滞回特性。调节R10的大小，可以调节滞回的深浅。当R10无穷大（开路）的时候，电路就失去了滞回特性，从而变成了一个单纯的比较器。

　　为了更好地说明R10的作用，我们假定VCC是10伏。那么，当没有R10的时候（R10开路），输入到2脚的电压低于5负的时候，1脚输出为高电平。2脚高于5伏的时候，1脚输出低电平。这里没有滞回特性。运放就是作为一个比较器。如果在5伏左右，有一个零点几伏的干扰信号叠加进来，就会使比较器产生误动作，频繁地来回翻转。

　　由于集成运放的净输入电压和净输入电流均近似为零，从而保护了输入级；

　　由于集成运放并没有工作到非线性区，因而在输入电压过零时，其内部的晶体管不需要从截止区逐渐进入饱和区，或从饱和区逐渐进入截止区，所以提高了输出电压的变化速度。

PLC编程时经常用到逻辑运算，下表列出了逻辑运算关系，可供PLC设计时使用。

图 1基本逻辑运算

1．步进顺控概述：

一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态或者步。状态与状态之间由转换条件分隔。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现状态转换。状态转移只有一种流向的称作单流程顺控结构。

2．FX系列PLC的状态元件

   每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是否到位。其它为工作步。

状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。 FX2N 共有 1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。

表1 FX2N的状态元件注：①状态的编号必须在范围内选择。

②各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。

③在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。

④通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。

3．状态转移图（SFC）的画法

状态转移图（SFC）也称功能表图。用于描述控制系统的控制过程。

状态转移图的三要素：驱动动作、转移目标和转移条件。其中转移目标和转移条件，而驱动动作则视具体情况而定，也可能没有实际的动作。

步与步之间的有向连线表示流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。图中流程方向始终向下，因而省略了箭头

1．  PLC硬件配置   

控制系统中的硬件配置如下：

序号

名称

型号说明

数量

1

CPU

CPU313

1

2

电源模块

PS307

1

3

开关量输入模块

SM321

1

4

开关量输出模块

SM322

1

5

前连接器

20针

2

表3-10-1

2．分析控制要求进行输入输出点分配，并根据分配画出外部接线图。资源分配表如表。

序号

输入信号名称

地址

1

开始按钮SB1（常开）

I0.0

2

停止按钮SB2（常开）

I0.1

序号

输出信号名称

地址

序号

输出信号名称

地址

1

彩灯HL1

Q5.0

9

彩灯HL9

Q4.0

2

彩灯HL2

Q5.1

10

彩灯HL10

Q4.1

3

彩灯HL3

Q5.2

11

彩灯HL11

Q4.2

4

彩灯HL4

Q5.3

12

彩灯HL12

Q4.3

5

彩灯HL5

Q5.4

13

彩灯HL13

Q4.4

6

彩灯HL6

Q5.5

14

彩灯HL14

Q4.5

7

彩灯HL7

Q5.6

15

彩灯HL15

Q4.6

8

彩灯HL8

Q5.7

16

彩灯HL16

Q4.7

西门子6ES7313-6CG04-0AB0

共模干扰与差模干扰

共模干扰（Common-mode）：两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者 称为共模干扰。

差模干扰（Differential-mode）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反 称为差模干扰。

电压电流的变化通过导线传输时有二种形态，我们将此称做“共模"和“差模"。设备的电源线、等的通信线、与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号。但在这两根导线之外通常还有第三导体，这就是“地线"。干扰电压和电流分为两种：一种是两根导线分别做为往返线路传输；另一种是两根导线做去路，地线做返回路传输。前者叫“差模"，后者叫“共模"。

串模干扰（差模干扰）与共模干扰（接地干扰）。以主板上的两条PCB走线（连接主板各元件的导线）为例，所谓串模干扰，指的是两条走线之间的干扰；而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。

抑制共模干扰的主要方法是应用共模扼流圈。共模扼流圈是共模插入损耗中起主导作用的电感元件。它是在一个磁环/闭合磁路的上下两个半环上，分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。

差模干扰指的是干扰电压存在于信号线及其回线之间。干扰回路则是在导线与回线构成的回路中流动。

抑制差模干扰的主要方法是应用共差扼流圈。差模扼流圈是差模插入损耗中起主导作用的电感元件。它采用单个绕组结构绕制，而不像共模扼流圈那样在一个磁芯上采用两个相同绕组的结构。

什么是共模残压

共模电压(common mode voltage):在每一导体和所规定的参照点之间（往往是大地或机架）出现的相量电压的平均值。或者说同时加在电压表两测量端和规定公共端之间的那部分输入电压。

差模电压（symmetrical voltage）：一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。使差模电压又称对称电压。

在规定波形，标称放电电流冲击氧化锌阀片，阀片两端测到的电压峰值，称为残压。 残压与压敏电压的比值，残压比。雷击，闪电会在输入/输出电源线上产生瞬间高压，大电流，影响用户设备稳定运行，严重时会造成设备损坏。避雷器按接法分可分为共模接法和差模接法两种：避雷器接在相线之间或相线与零线之间称为差模接法，即所谓横向保护。避雷器接在相线与地线之间或零线与地线之间称为共模接法，即所谓纵向保护