西门子6ES71555AA000AC0代理商

?西门子模块程序控制器已广泛使用各个领域，因其内部由大量的电子元器件组成，较易受一些周围电气元件的干扰、强磁场电场、环境温湿度、振动幅度大等因素影响到PLC控制器的正常工作，这点往往被许多人忽略。即使程序编制再好，按装环节不注重，曰后调试、运行会带来很多的故障。疲于奔命地维护。

a，环境温度在0~55度，过高过低会导致内部电了元器件运行不正常。必要时采取降温或升温措施

b，环境湿度在35%~85%，湿度过大会使电子元器件导电性增强，易使元件器耐压降低，电流过大而击穿损坏。

c，不能按装在振动频率50Hz、幅度为0.5mm以上，因振动幅度过大会造成内部电路板的电子元器件脱焊、脱落。

d，在电器箱内外应尽可能远离强磁场电场〈如控制变压器、大容量的交直接触器、大容量的电容器等）电气元器件，还有易产生高次谐波（如变频器、伺服驱动器、逆变器、可控硅等）控制器件。

e，避免按装在金属粉尘多、腐蚀、可燃气体、潮湿等场所

f，在电气箱内较好放至于上部，远离热源的电气元器件，必要时考虑降温及向外排风处理。

2、电源

a，要正确接入PLC电源，有交直之分。如三菱plc有DC24V；有AC的其电压较灵活输入，范围在100V~240V（允许范围85~264），频率为50/60Hz，*拔动开关。较好使用隔离变压器提供给PLC电源。

b，对于PLC输出的DC24V一般供于扩展功能模块电源、外部三线式传感器电源或作它用，虽然输出的DC24V电源有过载和短路保护装置且容量有限。建议外部三线式传感器用独立的开关电源，以防短路，造成PLC损坏，引来不必要的麻烦。

3、接线布线及走向

压接后再接入PLC的输入输出端子上。应紧固牢靠

当输入为直流信号时，如周围干扰源又多，应考虑带有屏蔽的电缆或采用双绞线，在线的走向尽量不要与动力线平行且不能放置在同*槽、线管内，以防干扰

4、接地

有效地接地可以避免浪涌信号的冲击干扰，其接地电阻不应大于100欧，电气箱中如有接地铜排，应直接接到接地排上，不可与其他控制器（如变频器）的接地连接后再接入接地排上

5、其他

a，PLC不可垂直、平卧按装，如PLC是紧固式的，按装时螺丝要拧紧，不可松动，以防产生振动，损坏内部电子元器件，如是卡轨式的，一定要选择合格的卡轨，先拉开锁扣后再置入卡轨上，再将锁扣推进，卡死后的PLC控制器不能上下左右移动。

b，如是继电器输出型，它的输出点电流容量在2A，所以在带大负载时（如直流离合器、电磁阀），即使电流小于2A，应考虑用继电器过渡为好。

模块产品介绍首先要清楚伺服电机的用途，相对于普通的电机来说，伺服电机主要用于精确定位，因此大家通常所说的控制伺服，其实就是对伺服电机的位置控制。其实，伺服电机还用另外两种工作模式，那就是速度控制和转矩控制，不过应用比较少而已。

速度控制一般都是有变频器实现，用伺服电机做速度控制，一般是用于快速加减速或是速度精准控制的场合，因为相对于变频器，伺服电机可以在几毫米内达到几千转，由于伺服都是闭环的，速度非常稳定。转矩控制主要是 控制伺服电机的输出转矩，同样是因为伺服电机的响应快。应用以上两种控制，可以把伺服驱动器当成变频器，一般都是用模拟量控制。

西门子模块与伺服电机较主要的应用还是定位控制，位置控制有两个物理量需要控制，那就是速度和位置，确切的说，就是控制伺服电机以多快的速度到达什么地方，并准确的停下。

伺服驱动器通过接收的脉冲频率和数量来控制伺服电机运行的距离和速度。比如，我们约定伺服电机每10000个脉冲转一圈。如果PLC在一分钟内发送10000个脉冲，那么伺服电机就以1r/min的速度走完一圈，如果在一秒钟内发送10000个脉冲，那么伺服电机就以60r/min的速度走完一圈。

所以，PLC是通过控制发送的脉冲来控制伺服电机的，用物理方式发送脉冲，也就是使用PLC的晶体管输出是较常用的方式，一般是低端PLC采用这种方式。而中高端PLC是通过通讯的方式把脉冲的个数和频率传递给伺服驱动器，比如Profibus-DP CANopen,MECHATROLINK-II,EtherCAT等等。这两种方式只是实现的渠道不一样，实质是一样的，对我们编程来说，也是一样的。这也就是我想跟大家说的，要学习原理，触类旁通，而不是为了学习而学习。

对于程序编写，这个差别很大，日系PLC是采用指令的方式，而欧系PLC是采用功能块的形式。但实质是一样的，比如要控制伺服走一个**定位，我们就需要控制PLC的输出通道，脉冲数，脉冲频率，加减速时间，以及需要知道伺服驱动器什么时候定位完成，是否碰到限位等等。无论哪种PLC，无非就是对这几个物理量的控制和运动参数的读取，只是不同PLC实现方法不一样。

?PLC的发展也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等**的发展息息相关，正是这些**的发展推动了可编程控制器的发展。

??本文主要介绍的就是可编程控制器的基础知识，首先介绍了可编程控制器的发展历程及特点、其次介绍了可编程控制器的原理、较后阐述了可编程控制器的应用。

??一、什么是可编程控制器

??可编程控制器（Programmble Controller）简称PC或PLC是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入（I）和输出（O）接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程控制器是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。

??二、可编程控制器的基本组成

??可编程控制器主要由*处理单元、输入接口、输出接口、通信接口等部分组成，其中cpu是可编程控制器的核心，Ｉ／Ｏ部件是连接现场设备与cpu之间的接口电路，通信接口用于与编程器和上位机连接。对于整体式可编程控制器，所有部件都装在同一机壳内；对于模块式可编程控制器，各功能部件独立封装，称为模块或模板，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上。不同厂商生产的不同系列产品在每个机架上可插放的模块数是不同的，一般为３－１０块。可扩展的机架数也不同，一般为２－８个机架。基本机架与扩展机架之间的距离不宜太长，一般不**过１０M.。

??cpu通过输入装置读入外设的状态，由用户程序去处理，并根据处理结果通过输出装置去控制外设。一般的中型可编程控制器多为双微处理器系统，一个是字处理器，它是主处理器，由它处理字节操作指令，控制系统总线，内部计数器，内部定时器，监视扫描时间，统一管理编程接口，同时协调位处理器及输入输出。另一个为位处理器，也称布尔处理器，它是从处理器，它的主要作用是处理位操作指令和在机器操作系统的管理下实现可编程控制器编程语言向机器语言转换。

??输入／输出部件又称Ｉ／Ｏ模块。可编程控制器通过Ｉ／Ｏ接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为可编程控制器对控对象进行控制的信息依据。同时可编程控制器又通过Ｉ／Ｏ接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制。

??三、可编程控制器的发展历程

??1、初级阶段：从**台PLC问世到20世纪70年代中期

??由于**代PLC是为了取代继电器的，因此，主要功能是逻辑运算和计时、计数功能。CPU由中小规模数字集成电路构成。主要产品有：MODICON公司的084，AB公司的PDQ-IL，DEC公司的PDP-14，日立公司的SCY-022等。**阶段就采用了梯形图语言作为编程方式，尽管有些枯燥，但却形成了工厂的编程标准。

??2、扩展阶段：从20世纪70年代中期到70年代末期

??这一阶段PLC产品的控制功能得到很大扩展。扩展的功能包括数据的传送、数据的比较和运算、模拟量的运算等功能。这一阶段的产品有MODICON的184，284，384，西门子公司的SIMATICS3系列，富士电机公司的SC系列产品。

??3、通信阶段：20世纪70年代末期到80年代中期

??这一阶段产品与计算机通信的发展有关，形成了分布式通信网络。但是，由于各制造商各自为政，通信系统也是各有各的规范。由于在很短的时间内，PLC就已经从汽车行业*扩展到其它行业，作为继电器的替代品进入了食品、饮料、金属加工、制造和造纸等多个行业。其次，产品功能也得到很大的发展。同时，可靠性进一步提高。这一阶段的产品有西门子公司的SIMATICS6系列，GOULD公司的M84，884等，富士电机的MICRO和TI公司的TI530等。

??4、开放阶段：从20世纪80年代中期开始

??由于国际标准化组织提出了开放系统互连的参考模型OSI，使PLC在开放功能上有较大发展。主要表现为通信系统的开放，使各制造厂商的产品可以通信，通信协议开始标准化，使用户得益。此外，PLC开始采用标准化软件系统，增加高级语言编程，并完成了编程语言的标准化工作。这一阶段的产品有西门子公司的S7系列，AB公司的PLC-5，SLC500，德维森的V80和PPC11，加拿大ONLINECONTROL公司与合控电气公司所开发的OPENPLC等。

四、可编程控制器的特点

??1、可靠性高、抗干扰能力强

??可靠性高、抗干扰能力强是PLC较重要的特点之一。

??2、编程简单、使用方便

??目前，大多数PLC采用的编程语言是梯形图语言，它是一种面向生产、面向用户的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似，形象、直观，不需要掌握计算机知识，很*让广*程技术人员掌握。当生产流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活。同时，PLC编程器的操作和使用也很简单。

??3、功能完善、通用性强

??现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网以等许多功能。同时，由于PLC产品的系列化、块化，有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，可以组成满足各种要求的控制系统。

??4、设计安装简单、维护方便

??由于PLC 用软件代替了传统电气控制系统的硬件，控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。PLC 的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试，缩短了应用设计和调试周期。在维修方面，由于PLC 的故障率较低，维修工作量很小; 而且PLC 具有很强的自诊断功能，如果出现故障， 可根据PLC 上指示或编程器上提供的故障信息， *查明原因，维修较为方便。

??5、体积小、重量轻、能耗低

??由于PLC 采用了集成电路，其结构紧凑、体积小、能耗低，因而是实现机电一体化的理想控制设备。

五、可编程控制器原理

??1、扫描工作原理

??当PLC 运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU 不可能同时去执行多个操作， 它只能按分时操作（串行工作） 方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU 的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时（并行） 完成的。这种串行工作过程称为PLC 的扫描工作方式。

??用扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从**条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。

??PLC 的扫描工作方式与电器控制的工作原理明显不同。电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式，如果某个继电器的线圈通电或断电，那么该继电器的所有常开和常闭触点不论处在控制线路的哪个位置上，都会立即同时动作; 而PLC 采用扫描工作方式（串行工作方式），如果某个软继电器的线圈被接通或断开，其所有的触点不会立即动作，必须等扫描到该时才会动作。但由于PLC 的扫描速度快，通常PLC 与电器控制装置在I/0 的处理结果上并没有什么差别。

??2、PLC 扫描工作过程

??PLC 的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程中还要完成内部处理、通信服务工作。如图2-11所示，整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新五个阶段。整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。扫描周期与CPU 运行速度、PLC 硬件配置及用户程序长短有关，典型值为1~100ms.

??可编程控制器基本知识_可编程控制器原理及应用

??在内部处理阶段，进行PLC 自检，检查内部硬件是否正常，对监视定时器（WDT） 复位以及完成其它一些内部处理工作。

??在通信服务阶段，PLC 与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。

??当PLC 处于停止（STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当PLC 处于运行（RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。

??PLC 的扫描工作方式简单直观，便于程序的设计，并为可靠运行提供了**。当PLC扫描到的指令被执行后，其结果马上就被后面将要扫描到的指令所利用， 而且还可通过CPU内部设置的监视定时器来监视每次扫描是否**过规定时间，避免由于CPU 内部故障使程序执行进入死循环。

??六、可编程控制器的应用领域

??目前， 在国内外PLC 已广泛应用冶金、石油、 化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业， 随着PLC性能价格比的不断提高， 其应用领域不断扩大。从应用类型看，PLC 的应用大致可归纳为以下几个方面：

??1、开关量逻辑控制

??利用PLC 较基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制， 可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如： 机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC较基本的应用，也是PLC较广泛的应用领域。

??2、运动控制

??大多数PLC 都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备， 如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。

??3、过程控制

??大、中型PLC 都具有多路模拟量I O模块和PID控制功能，有的小型PLC 也具有模拟量输入输出。所以PLC 可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC 可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。

??4、数据处理

??现代的PLC 都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能， 可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。

??5、通信联网

??PLC 的通信包括PLC 与PLC、PLC 与上位计算机、PLC 与其它智能设备之间的通信，PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，满足工厂自动化（FA） 系统发展的需要。

柯马的数字化革新 ——西门子PLM团队全面提升柯马（上海）核心竞争力

??进入中国16，柯马（上海）工程有限公司（以下简称“柯马”）的管理者们每天都在感受着中国汽车市场的变化。

??经历了前几年的迅猛加速时期，到2012年中国**过美国和欧洲，跃升至****，中国汽车市场的发展可以用“惊叹”一词来形容。

??市场的巨大需求加速了**汽车成员们在华建厂的步伐，推动了本土汽车制造业的蓬勃发展，当然也为柯马这样的车身焊接、动力总成装配和加工设备供应商带来了巨大的商机。柯马的**执行官Stefan Sack博士曾对外公布过这样一个数字，“柯马在中国的业务每年平均增长近50%。”

??然而，这样**的业绩并非一蹴而就。

??多年前的一天，当**的汽车制造商要求其在华工厂建设的生产线能够实现3D规划及模拟测试时，柯马的工程师们一筹莫展了。此时，柯马较核心的技术支持团队都在总部意大利，而当时的柯马使用的生产线规划工具仅仅是简单的Office软件，并不具备模拟仿真功能。

??这时，柯马遇到了西门子——后者的数字化制造软件解决方案组合Tecnomatix已经是**诸多汽车制造商的生产线规划模拟工具。柯马决定引入Tecnomatix用于项目中生产线和作业单元的模拟测试，而事实证明，这成为了柯马此后走上技术革新之路的重要引擎。

??从开始合作的2008年至今，柯马携手西门子成为了其**所有分支机构中的新技术参与者，不但成功交付了多家**汽车成员在华工厂的车身焊接、动力总成等项目，还为推动中国本土汽车制造商的技术升级做出了不可忽视的贡献。

??应用Tecnomatix进行汽车生产线和作业单元的规划模拟，对于柯马的工艺工程师们来说是一件开心的事情。

??首先，Office软件中生硬的二维线条变成了屏幕上生动形象的3D场景，设计与规划实现了真正的“所见即所得”。而Tecnomatix更为强大的还是它的模拟功能。“通过使用Tecnomatix工具，我们能模拟更多的生产场景。”柯马机械工程部工艺工程经理Riccardo Piegaia表示。

??对于生产线的模拟仿真有助于发现设计中存在的缺陷及问题，以便在投产前就加以校正。据Siemens PLM Software大*区市场总监权奎奭告诉记者，Tecnomatix具有补偿调校功能，可以保证生产线模拟的精准度达到98%，有助于减少车间中的返工次数。

??柯马**执行官Stefan Sack博士如此评价利用Tecnomatix为其带来的巨大收益：“Tecnomatix工具不仅能帮助我们向客户交付同类的生产线，而且还能节省工程时间，降低柯马对资源的消耗。”

??由于与客户采用了统一的生产线规划与模拟平台，柯马可以实现规划、模拟、调试各阶段与汽车制造商的数据交换和协同，既满足了客户的要求，又将项目周期缩短了20%~30%。

??而由此带来的是柯马整体竞争力的提升。2011年，柯马（上海）完成了当年较大的项目——为菲亚特（中国）制造一条完整的白车身生产线，这其中包括250个柯马机器人。20名工程师使用Tecnomatix工具仅花了近半年的时间就完成了一系列的模拟测试，无论是项目交付周期还是技术的复杂程度都在业界居良好地位，而这在与西门子合作之前是无法想象的。

??据柯马机械工程部工艺工程经理Riccardo Piegaia介绍，在该项目中，Tecnomatix的仿真模拟工具即发挥了巨大的作用。“我们模拟了所有的白车身作业单元，从点焊开始，一直到螺柱焊、激光焊等更加先进的技术。虽然激光焊接的成本远远**点焊，但在汽车制造完成后的车身可见区域，前者比后者更加美观。通过模拟测试，我们向客户交付了一个车顶焊接工作站，其中两个机器人进行点焊作业，而另外两个机器人进行焊接作业，兼顾美观同时控制了成本。”

??柯马通过模拟仿真为客户提供了的解决方案，赢得了客户的信任与认可。如今，柯马即将模拟和调试菲亚特项目的二期工程，通过缩短生产周期和成倍增加机器人工作站，将该生产线的产能提升近一倍。