西门子模块6ES7511-1AL03-0AB0技术参数

西门子模块6ES7511-1AL03-0AB0技术参数

第一节 PLC概念



1、PLC的基本概念
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 

2、PLC的基本结构 




PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图所示：
a. *处理单元(CPU)
*处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，*后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可*性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。



b、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。



C、电源 
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。



3、PLC的工作原理



一. 扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。


(一) 输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

(二) 用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

(三) 输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

比较下二个程序的异同：

程序1：


程序2：


这两段程序执行的结果完全一样，但在PLC中执行的过程却不一样。

※ 程序1只用一次扫描周期，就可完成对%M4的刷新；

※ 程序2要用四次扫描周期，才能完成对%M4的刷新。


这两个例子说明：同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，也可以看到：采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。

一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，如下图所示，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。


二. PLC的I/O响应时间

为了增强PLC的抗干扰能力，提高其可*性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。

为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式(扫描技术)。

以上两个主要原因，使得PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。


所谓I/O响应时间指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间。其*短的I/O响应时间与*长的I/O响应时间如图所示： 
第(n-1)个

扫描周期


*短I/O响应时间：



*长I/O响应时间
SIEMENS PLC在中国的产品，根据规模和性能的大小，主要有 S7-200 S7-300 和S7-400三种，下面就简单介绍一下该三种产品的一些特性。

S7-200

针对低性能要求的摸块化小控制系统，它*多可有7个模块的扩展能力，在模块中集成背板总线，它的网络联接有RS-485通讯接口和PROFIBUS两种，可通过编程器PG访问所有模块，带有电源、CPU和I/O的一体化单元设备。

其中的扩展模块（EM）有以下几种：数字量输入模块（DI）——24VDC 和 120/230VAC；数字量输出（DO）——24VDC 和 继电器；模拟量输入模块（AI）——电压、电流、电阻和热电偶；模拟量输出模块——电压和电流。   还有一个比较特殊的模块-通讯处理器（CP）——该块的功能是可以把S7-200作为主站连接到AS-接口（传感器和执行器接口），通过AS-接口的从站可以控制多达248个设备，这样就可以显著的扩展S7-200的输入和输出点数。

1. 怎么使用 MPI/DP-RS232
问：我要将CPU314与电脑连接通信应该怎么办?是否用MPI/DP-RS232连接器,要怎么用啊?

答：第一步，将适配器（PC Adapter）与RS232电缆相连。适配器的MPI/DP口插入CPU的编程口，RS232电缆与PC的串口连。
第二步，进入"开始"->"设置"->"控制面板"->"SET PG/PC Interface"。点选 “Access Point of the Application”=S7ONLINE（STEP7），“Interface bbbbbeter Assignment”=PC Adapter （MPI）。
第三步，点“Properties”进入属性设置，MPI设置内容：选中“PG/PC is the only master on the bus”，其余内容沿用默认值，或根据CPU的状态变更。 Local Connection设置：COM Port=硬件连接的串口，Transmission Rate=PC Adapter的拨码位置。 确认后退出设置，如果上下位机参数一致的话，此时连机就会成功。

2. IW和PIW有什么区别

问：STEP7在实际应用中IW和PIW有什么区别？

答：我个人理解：对于没有相应的映像缓冲区的输入地址，一定采用PIW指令，而一般外设输入，都是没有映像缓冲区的。对于有映像缓冲区的输入地址，一般使用IW，表示取映像缓冲区内数据，但也可用PIW，表示直接取地址内的数据而非映像缓冲区的数据，相当于立即读取。对于输出亦是如此。

3. 模拟信号接地问题

问：我用的SM331 8*12bit 模块信号有时正常有时不正常，后来我把COMP-跟信号的M-接起来就好了，但我同时发现他们之间接电容也可以，是怎么回事？？模块的COMP-端、各信号的M-端和模块24伏供电的M端之间电气上有什么关系？？

答：对隔离输入模板，.摸板参考地Mana与CPU的电源地M没有电连接。因此Mana与M有电位差时，必须采用隔离输入模板。但是，如果电位差超过Eiso，则必须建立Mana与M之间的连接。对SIEMENS的模板，Eiso=75VDC或60VAC。 对非隔离输入模板，则必须建立Mana与M之间的连接。 为抑止信号地M-与Mana之间的共模干扰，不同传感器的接地方式不同，限于篇幅以及图解困难，难以细说。一般原则是，建立信号地与模板的地、模板地与（CPU）系统地的连接。如果有干扰环流，则将取消模板地与系统地的连接，让模拟地悬浮。另外，屏蔽推荐双端接地，如果有干扰环流，则改为单端。

4. cp342-5的放置位置有要求吗？放在轨道的什么地方*合适

问：cp342-5的放置位置有要求吗？放在轨道的什么地方*合适？

答：CP342-5工作原理是， 首先通过硬件配置将各DP子站的分布I/O映射到CP342-5的内存，然后再通过FC1（DP_SEND）、FC2（DP_RECV）实现CPU与CP342-5的数据交换。数据传递的过程如下： FC1 CPU内存----->CP342-5 ------->DP子站的输出 FC2 CPU内存<-----CP342-5 <-------DP子站的输入 程序中我们控制的只是CPU与CP342-5之间的通讯，而子站与CP342-5的数据交换是由CP342-5根据硬件配置自动完成的。

关于cp341与MM440通讯

问：我用s7-300（cp341）与MM440的com口（29 30）通讯控制变频器 2个PZD，4个PKW具体参数设置如下： P003=3;P700=5;P1000=5;P2011=1;P2012=2;P2013=4;其他参数采用工厂设置。 USS-S7中的例程进行编程；但是只能向变频器发送PZD参数(控制字1和主设定值)，但不能返回任何参数。CP341的指示灯只显示不断发送，接受灯不亮。 在数据块dbnd（DB100）中的DBW6（通讯状态字）的值为0200;DBW8（通讯故障字）的值为0080；不知是什么意思？

答：CP341（RS422/485）采用（RS485）ASCII码协议。CP341如果采用手册中的接线方式（11+，4-）则cp341的接收发送灯同时亮，但是不能进行；如果接线为（9+，2-）则出现前述情况，即只能向变频器发送PZD参数(控制字1和主设定值)，但不能返回任何参数。 如果你只接了9、2的话，现象则说明你的参数设置没有问题。在4线方式下，9、2是发送端。11、4是接受端，没有接线自然没有数据返回。 对MM440应该用2线方式，接线是 11（CP341）-----29（mm440） 4（CP341）-----30（mm440） 且2与4、9与11要短接，你接了吗？ 此外，在PKW中你的任务识别标记ID和参数号填对了吗？

5. 315-2DP与ET200M

问：通过DP相连，CPU地址为2，ET200M地址为5，硬件上地址设置正确。 在项目管理器里把软硬件组态好了以后，把SIMATIC300 STATION传给PLC，显示SF错误，ONLINE情况下，OB1不运行。

CYCLE ：采样周期。根据物理量变化快慢定，一般要求与FB41执行的周期一致。 如果把HARDWARE再传一遍，则SF错误无，OB1可运行，现在再把SIMATIC300 STATION传给PLC，则重新有SF错误。 我原来以后，把SIMATIC300 STATION传给PLC一次，相当于软硬件组态都传一次，请问各位高手，这样正常吗？

答：我想楼上的各位可能没有看清楚royal的问题：他通过HARDWARE下载+OB下载，没有问题，这样可以排除是组态和程序的问题。他只有在用STATION下载时才出现故障，SF灯亮。所以原因不是很明确。 我个人认为是不是royal并没有将HARDWARE进行“编译保存”，因此他的程序块内没有“SYSTEM BLOCKS”，所以才出现他所说的现象。请royal在试一试！

6. S7-300PID的FB41CONT_C功能及参数设定

问：请教各位高手，本人现用到西门子S7-300（CPU315）做整流系统的PID控制，具体是由AI模块输入4-20MA信号（既A柜/B柜饱和电抗器控制电流信号反馈和机组A柜/B柜直流电流信号反馈），通过CPU调用PID功能块，实现自动闭环控制，*后由AO模块输出一个4-20MA的信号给稳流系统（既A柜/B柜电流给定反馈）。 现请教：
1、具体应调用S7的PID中的哪些功能块。我是直接在OB1里边调用FB41，不知可否。
2、PID标准块FB41的输入输出参数如何整定，PV_PER、SP_INT、PV_IN有何区别。
3、GAIN、TI、TD如何整定。
4、MAN_ON、PVPER_ON怎么用，是直接在FB41的输入端写吗？

答：原理上，PID的调节节奏应该与其采样周期一致，这是数学模型应与物理过程一致的要求。这也就是FB41要在OB35中周期调用且OB35的周期要与FB41采样周期一致的原因。 当然，在OB1或其他FC、FB中调用FB41也是可以的，此时*好将OB1参数区中扫描周期作为FB41的采样周期。 本人在管道恒流恒压的PID过程控制中，也曾在FC中无条件连续调用FB41，PID效果也还令人满意。我个人认为，精度要求不高的应用中，简单调用也是可以的。 FB41参数的设置很灵活，可根据自己的习惯或应用的方便选择。下面是一种方式。
MAN_ON ：PID手动调节给定值MAN的使能位，可用PID手自动转换位来触发。
PVPER_ON ：是PID输入输出参数“PERIPHERAL化”的使能位，即将参数看成0~27648之间的整数。换个说法，就是PID的反馈值直接取自相应AIW通道，而PID输出则直接给出到AQW通道。参数整定由FB41完成。可用调节装置的启动标志来触发本位。
MAN ：PID手动调节给定值，当“MAN_ON=1”时有效。
SP_INT：PID的设定值。注意设定值与反馈值的单位一致。为了避免错误，建议将SP_INT转换为-100.0~100.0%之间无量纲的百分数，输入到FB41时，注意只取百分号之前的数即可。
PV_PER：PID过程的反馈值，直接取自反馈量的AIW通道的A/D码。仅在“PVPER_ON =1”时有效。
GAIN：比例系数。
TI：积分时间。
TD：微分时间。