西门子6ES73211BH100AA0数字量模块

来源：浔之漫智控技术（上海）有限公司 时间：2024-06-16 10:02:40 [举报]

西门子6ES73211BH100AA0数字量模块

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SIMATIC S7-300，数字输入 SM 321，电位隔离， 16 个数字输入，24V DC，1个 20针， 0.05ms 输入延时

PLC控制系统有哪些类型

  在控制系统的控制要求明确以后，应根据对象的要求，确定系统的总体控制方案。一般来说，以PLC作为主体的控制系统，根据不同的应用场合，可选择如下四种基本的控制类型。

  ①单机控制

  单机控制是指一个控制对象(设备、简单生产线等)采用一台PLC进行控制的情况，适用于控制对象单一、设备的各控制部分相对集中、控制对象与其他设备间无协同控制要求的场合。单机控制在PLC应用领域的用量大，大多数采用中、小规格PLC 的控制系统均属于此类。

  单机控制系统的硬件构成主要以PLC的I/O模块、功能模块以及其他辅助控制装置(如伺服驱动器、变频器、外部传感器)为主;软件设计时着重于PLC基本指令与应用指令的编程;通信一般在PLC与人机界面(如触摸屏等)、PLC与其他辅助控制装置(如伺服驱动器、变频器等)之间进行，直接使用PLC的标准RS-232、RS-422、RS-485等接口，不需要进行通信的编程。

  ②集中控制系统

  集中控制是指利用一台PLC控制多个控制对象(如数台设备、生产线等)的情况，适用于控制对象相对集中，单台设备的动作较简单，对象动作间有协同控制要求的多对象控制的场合。

  集中控制系统与单机控制系统一样，只使用一台PLC进行控制，从某种意义上说，它只是单机控制系统的扩展，其实质相同，系统的硬件、软件构成一致。

  采用了集中控制的全部控制对象的动作由同一台PLC进行控制，对象间的动作协调性好，现场调试方便。另外，控制对象间的数据传送、状态检测无需的通信线路与通信程序，故可以降低生产成本，方便调试与维修。

  集中控制的缺点是当控制对象的某一部分发生故障时，全系统都要停止工作。因此，在PLC选择、系统设计时应特别注重系统的安全性与"冗余"条件。

  ③远程I/O控制系统

  远程I/O控制系统可以说是集中控制系统的一种，它同样是由一台PLC控制多个控制对象，但远程I/O控制系统中的部分控制对象远离PLC主机布置，需要通过远程I/O模块与主机进行连接。远程I/O控制系统适用于设备体积较大，控制对象相对分散，但对象动作间有协同控制要求的场合。

  采用远程控制的PLC系统与单机控制、集中控制的区别主要是在PLC主机与远程I/O 的通信上。远程I/O控制系统一般都需要采用现场总线(如PROFIBUS-DP、CC-Link 等)进行PLC与I/O单元间的数据通信与信息交换，它对PLC的通信功能有一定的要求。

  远程控制系统的硬件构成，需要在单机与集中控制1/O模块、功能模块以及其他辅助控制装置(如伺服驱动器、变频器、外部传感器)的基础上，增加远程I/O模块、总线接口通信模块、现场总线等必要的功能模块与硬件设施。为了更好地对控制现场进行观察与监控，系统中一般需要现场监视器、状态显示器等必要的外部设备，系统构成相对较复杂。

  远程控制系统软件设计不仅需要应用PLC基本指令与应用指令，而且还需要对现场总线的通信，现场监视器、状态显示器等外部设备进行设计与编程，用户程序较复杂，对程序存储容量要求较高;系统软件设计、现场调试的工作量较大;安装、调试的时间较长。

  ④分布式控制系统

  分布式PLC控制系统是一种以PLC为主体构成的网络控制系统。系统的一个(或相对集中的数个)控制对象由一台立的PLC进行控制，构成相对立的单机(或集中控制)控制单元;各单元PLC之间通过网络总线连接，组成生产现场控制网，并由上位机进行统一调度与管理。分布式PLC控制系统适用于柔性加工系统(FMS)、车间自动化系统、大型生产线、装配流水线等，是目前PLC应用领域的阶段。

  分布式PLC控制系统与远程I/O控制系统、集中控制系统是整体与局部的关系，系统需要对多台PLC控制单元进行集中、统一的调度与管理。因此，它事实上是单机控制系统、集中控制系统、远程ID控制系统的集成与综合。

  分布式PLC控制系统各相对立的PLC单元，同样需要使用现场总线等通信技术进行PLC与I/O单元间、PLC与PLC、PLC与上位机、PLC与I/O设备间的数据通信与信息交换，系统上位机还需要对各PLC单元间进行调度与管理，因此，对PLC的网络通信功能要求很高。

  分布式PLC控制系统的硬件构成庞大，它需要在多个立PLC单元的基础上增加网络通信，现场监控、调度管理、上位机等外部设备。系统设计往往需要通过分单元设计、总体集成设计等措施，由多人协作共同完成。

  分布式PLC控制系统的软件设计与其他类型控制系统的区别主要是在系统集成上，各单元间的网络通信、网络管理软件设计工作量较大;对PLC程序存储容量、通信功能要求较高;系统软件的集成调试工作量大;安装、调试的时间长;系统可靠性要求高;往往需要多人协作、分单元共同完成。

PLC系统设计的内容

一、输入回路的设计

1、电源回路 PLC供电电源一般为 AC85—240V（也有DC24V），适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）。

2、PLC上DC24V电源的使用各公司 PLC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施（因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行）。

3、外部DC24V电源 若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的“—”端不要与 PLC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。

4、输入的灵敏度各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列PLC的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4．5mA，关 断电流小于1．5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻（不能完全启动），或者有并联电阻或有漏电流时（不能完全切断），就会有误动作，灵敏度下降，对 此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PLC的大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的 PLC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出 PLC的输入端。

二、输出回路的设计

1、各种输出方式之间的比较

（1）继电器输出：

优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决 定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms。

（2）晶闸管输出：

带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms。

（3）晶体管输出：

大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带 DC 5—30V的负载，大输出负载电流为0．5A/点，但每4点不得大于0.8A。

当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PLC输出驱动达林顿三极管（5—10A），再驱动负载，可大大减小。

2、抗干扰与外部互锁当 PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电 路，可有效保护PLC。当两个物理量的输出在PLC内部已进行软件互锁后，在PLC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。

3、“GOM“点的选择不同的 PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流 大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的 PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PLC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝， 1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因 PLC内部一般没有熔丝。

4、PLC外部驱动电路对于 PLC输出不能直接带动负载的情况下，在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电 路，且每路有显示二极管（LED）指示。印制板应做成插拔式，易于维修。

PLC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

三、扩展模块的选用

对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足 要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请 看相关的技术手册。

各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。 PLC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

四、PLC的网络设计

当用PLC进行网络设计时，其难度比PLC单机控制大得多。你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和 用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。

后，还要向 PLC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。

五、软件编制

在编制软件前，应熟悉所选用的 PLC产品的软件说明书，待熟练后再编程。若用图形编程器或软件包编程，则可直接编程，若用手持编程器编程，应先画出梯形图，然后编程，这样可少出错，速 度也快。编程结束后先空调程序，待各个动作正常后，再在设备上调试。

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