湛江西门子授权一级代理商变频器供应商

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PLC装备自动化模块设计

模块化设计把机器分割成多个子模块部件，每一个子模块部件是标准的、可替换的。整个产品的重复生产、销售中，成熟的模块不需要再测试，节省了设计费用以及测试带来的资金占用、材料、人工、场地、能源、管理等费用。

高成熟度、标准的部件重复使用，也避免了隐藏的产品质量风险，提高组装效率，降低组装错误，也避免了测试过程中可能出现的人员伤害、设备损坏风险。

成熟子模块部件多次重复使用中，一些缺陷得到，功能得到改进和完善，提高了产品的质量稳定性，使客户*满意。

装备自动化的模块化设计

装备的模块化设计分三个方面机械模块化、电气模块化和软件模块化，三者紧密关联，电气模块化与机械模块化进行匹配，而软件模块化与电气模块化进行匹配，共同构成了装备的模块化设计。装备模块化的三个方面如图4.1所示。

机械模块化需要考虑每个部件的功能、性能、材料、尺寸、相对位置、安装等。机械模块的划分结果影响各电气模块之间的接口。机械、电气模块的模块化设计影响软件的功能分布。机械、电气、软件模块化不是独立的，而是相互影响和支持的。

需求分析及模块划分

设计一种类型自动化装备之初，需要充分收集客户需求，确定该装备的功能、特性及性能指标。在进行模块化设计时，需要考虑如何分割各个功能模块，设立功能子模块的接口。模块分解实际上就是考虑了重用和设备整个生命周期中的使用情况，对产品功能重新分配，将原有设备结构的零部件分解后重新组合的过程。对于某些功能模块，可以设计多种成本、性能各异的方案，供客户选择。

功能模块自身功能独立，具有标准连接接口和I/O接口。另一方面，功能模块又是整个产品的一部分，不理解模块在产品中的作用和位置，就无法定义模块。这种既强调自身功能的独立性，又强调系统结构的归属性，就是功能模块的二元性。模块的划分在实际划分中可能会经历多轮的迭代才能形成满意的划分方案。

各功能模块对外的接口的标准化可以保证同一功能的不同方案可以互换。部件互换性对于用户端就是配置可选择性，是个性化和柔性化的体现。以汽车为例，汽车变速器有自动档方案，也有手动档方案，标准化接口使这些变速器与发动机、车轮之间具有统一的对外接口，便于大规模差别化组装。

PLC目前的发展现状以及未来的发展趋势

1）、PLC的发展现状

    目前，随着大规模和*大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由*初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，实现了多处理器的多通道处理。如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测*为灵活方便，随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。

    现在，世界上有200多家PLC生产厂家，400多品种的PLC产品，按地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品都各具特色。其中，美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，*的有A-B公司、通用电气（GE）公司、（MODICON）公司。欧洲PLC产品主要制造商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士等，韩国的三星（SAMSUNG）、LG等，这些生产厂家的产品占有80%以上的PLC市场份额。

    经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，国内PLC应用市场仍然以国外产品为主。国内公司在开展PLC业务时有较大的竞争优势，如：需求优势、产品定制优势、成本优势、服务优势、响应速度优势。

   2）、PLC的发展趋势

    随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。

    （1）、在产品规模方面，向两*发展。一方面，大力发展速度*快、性价比*高的小型和*小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。

    （2）、向通信网络化发展

   PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商*通用的通信标准，以构成*大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。

    （3）、向模块化、智能化发展

    为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。

    （4）、编程语言和编程工具的多样化和标准化

    多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。 PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的日益向MAP(制造自动化协议)靠拢，使PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。

6SL3255-0AA00-4JC1用途自动化

FP小型机寄存器有数据寄存器，特殊数据寄存器，定时器/计数器设定值寄存器SV，定时器/计数器经过值寄存器EV，索引寄存器IX、IY，链接寄存器LT等。寄存器每个字都是由16位组成(1字=16bit)。寄存器与继电器不同，它是纯粹的寄存器，不带任何接点。寄存器的地址编号用十进制表示。

数据寄存器DT。数据寄存器是用来存储数据的，例如常数

FPO-C10～C16有1660个数据寄存器，编号为DT0～DT1659。FP1-C56/C72有6144个数据寄存器，编号为DT0～DT6143。FP有32765个数据寄存器，编号为DT0～DT32764、数据寄存器处理32位(双字)数据时，可使用两个相邻的数据寄存器作为一组。在这种情况下，只要*某个数据寄存器D，那么D就作为低16位区，D1即作为高16位区。例如，*DT8，DT8就作为低16位区，DT9自动设定为高16位区。数据寄存器有保持和非保持两种设置，设为保持型后，PLC断电，其数据也不会丢失。

2)特殊数据寄存器DT。FP小型机内部有70个特殊数据寄存器，FPO、FP1的编号从DT9000~DT9069，FP2的编号从DT90000~DT90069。每一个特殊寄存器都有特定的功能。有作为工作状态、错误状态存储的寄存器，有作为时钟/日历的寄存器，还有高速计数器，模拟控制板的寄存器。

3)SV和EV。SV是存储定时器/计数器设定值的寄存器：EV是存储定时器/计数器经过值的寄存器。定时器接点为T，计数器接点为C。SV、EV的地址与TM、CT指令的编号相对应。当执行TM或CT指令时，寄存器EV的内容随着程序的运行而变化，当它们内容变为0时，对应编号的C或T动作。

常数

PLC指令中的常数分为整数、实数和字符常数三种。

1)整数常数。在PLC中的整数常数使用十进制和十六进制。如果在数字的冠以字母K，则为十进制;如果数字的冠以字母H，则为十六进制。K120表示十进制120，H200表示十六进制200。

①常数K。十进制常数K在PLC中使用*为频繁，主要用于PLC输入数据，如定时器/计数器的预置值等。输入到PLC的十进制常数K在PLC内部被转换为16位二进制数。PLC十进制常数K的所用范围为16位数据(单字)：K一32768～K32767;32位数据(双字)：K-2147483648～K2147483647。

②常数H。十六进制常数H可用较少的位数表示二进制数。十六进制数用1位表示4位二进制数。十六进制常数H主要用来向**指令或系统寄存器输入控制数据。输入PLC的十六进制常数，在PLC内部转换为二进制数。PLC十六进制常数H所用的范围为16位数据(单字)：H8000~H7FFF;32位数据(双字)：H8000000~H7FFFFF.

2)实数常数。用于FPO、FP≥的指令，允许使用实数进行运算。可使用的实数类型为浮点型实数(f)和BCD码型实数(H)。

①浮点型实数(f)，可用于运算的浮点型实数的范围如下。负数范围：—3.402823×10正数范围：1.175494×10-33.402823×10实数的运算包含多位数字，PLC也*多处理7位有效数字。例如，实际的运算结果为0.33333333，则有效的数据为0.333333。在使用浮点实数进行运算的指令中，每个被转换为实数的数据以双字(32位)存储，对实数进行传输及运算时，应使用双字(32位)单位的指令。

②BCD型实数(H)。可用于运算的BCD实数范围为一9999.9999.9999.999数据存储是由3个单字构成，从低位开始依次为符号部、正数部、小数部。在符号部单字中，H0表示正数，H1表示负数。整数部单字为H0～H999，小数部单字为H0～H9999。在传输或运算时，数据应以3字为单位进行操作。

系列控制单元输出端子板为两头带螺钉的可拆卸板， PLC与输出设备之间的输出信号均通过输出端子进行连接。在进行输出端子接线时，应注意以下几点：
① 输出线尽可能远离高压线和动力线等干扰源。
② 不能将输出设备连接到带“ . ”端子上。
③ 各“ COM”端均为立的，故各输出端既可立输出，又可采用公共并接输出。当各负载使用不同电压时，采用立输出方式；而各个负载使用相同电压时，可采用公共输出方式。
④ 当多个负载连到同一电源上时，应使用型号为 AFP1803 的短路片将它们的“ COM ”端短接起来。
⑤ 若输出端接感性负载时，需根据负载的不同情况接入相应的保护电路。在交流感性负载两端并接 RC串联电路；在直流感性负载两端并接二极管保护电路；在带低电流负载的输出端并接一个泄放电阻以避免漏电流的干扰。以上保护器件应安装在距离负载50cm 以内。
⑥ 在 PLC 内部输出电路中没有保险丝，为防止因负载短路而造成输出短路，应在外部输出电路中安装熔断器或设计紧急停车电路。
上述接线的示意图，参阅 FX 系列可编程控制器的用户手册。
（ 5 ）扩展单元接线。
若一台 PLC 的输入输出点数不够时，还可将 FX系列的基本单元与其他扩展单元连接起来使用。具体配置视不同的机型而定，当要进行扩展配置时，请参阅有关的用户手册。
（ 6 ） FX 系列可编程控制器的 A/D ， D/A 转换单元接线。
A/D ， D/A 转换单元的接线方法在有关已叙述，下面是连接时的注意事项。
① A/D 模块：
★ 为防止输入信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两线双绞式屏蔽电缆。
★ 建议将屏蔽电缆接到框架接地端（ F.G ）
★ 若需将电压范围选择端（ RNAGE ）短路，应直接在端子板上短接，不要拉出引线短接。
★ 应使主回路接线远离高压线。
★ 应确保使用同一组电源线对控制单元和 A/D 单元进行供电。
② D/A 模块：
★ 为防止输出信号上有电磁感应和噪声干扰，应使用两线双绞式屏蔽电缆。
★ 建议将屏蔽电缆接到负载设备的接地端。
★ 在同一通道上的电压输出和电流输出不能使用。没有使用的输出端子应开路。
★ 应使主回路接线远离高压线。
★ 应确保使用同一组电源线对控制单元和 D/A 单元进行供电。
三、可编程控制器的维护和检修
可编程控制器的主要构成元器件是以半导体器件为主体，考虑到环境的影响，随着使用时间的增长，元器件总是要老化的。定期检修与做好日常维护是非常必要的。
要有一支具有一定技术水平、熟悉设备情况、掌握设备工作原理的检修队伍，做好对设备的日常维修。
对检修工作要制定一个制度，按期执行，保证设备运行状况优。每台 PLC 都有确定的检修时间，一般以每 6 个月～ 1年检修一次为宜。当外部环境条件较差时，可以根据情况把检修间隔缩短。定期检修的内容见表 1 。
表 1 可编程控制器定期检修

    CPU是可编程控制器的控制**，相当于人的大脑。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有：它在系统监控程序的控制下工作，通过扫描方式，将外部输入信号的状态写入输入映象寄存区域，PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等，将送到输出映像寄存区域。
      CPU常用的微处理器有通用型微处理器、单片机和位片式计算机等。通用型微处理器常见的如Intel公司的8086、80186、到Pentium系列芯片，单片机型的微处理器如Intel公司的MCS-96系列单片机，位片式微处理器如AMD2900系列的微处理器。小型PLC的CPU多采用单片机或专用CPU，中型PLC的CPU大多采用16位微处理器或单片机，大型PLC的CPU多用高速位片式处理器，具有高速处理能力。

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