6ES7350-1AH03-0AE0参数方式

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PLC控制系统与电器控制系统相比，有许多相似之处，也有许多不同。不同之处主要在以下几个方面：

1）从控制方法上看，电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。

2）从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。

3）从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快， 程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。

4）从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。

5）从性和可维护性上看，由于电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧等，寿命短，系统的连线多，所以性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、性高，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

和利时公司LK系列PLC自2006年面世以来，已经经受住了现场恶劣环境的考验、满足了复杂的用户需求。经过多年在水利水电行业的产品销售、系统集成应用的经验，和利时公司总结出了LK在水利水电行业应用的解决方案。

LK在水利水电行业的应用主要包括：水电厂计算机监控系统、泵站计算机监控系统、闸门计算机监控系统、灌区调度计算机监控系统等的应用。

LK在水利水电行业的应用特点如下：

? 开放式的系统设计

LK产品充分考虑了系统改造和扩建的系统集成问题，LK提供了多种开放式的通讯协议和接口，包括Modbus RTU主从站串行接口、串行自由协议接口、Modbus Tcp以太网接口、OPC通讯接口软件。

? 合理的通讯接口配置

PLC的CPU集成Ethernet接口、RS232、RS485串行接口。而对于PLC控制系统通常配置的CANopen，DeviceNet，AS-i等端口由于在水利水电中的没有应用，减少这些通讯接口的配置，大大降低了PLC无效的系统消耗和内存消耗，提高CPU的运行效率。

? 站间通讯

泵站、水电厂计算机监控系统中各机组现地控制单元PLC间以及与公用现地控制单元PLC间有大量数据通讯，以实现全泵站机组的协调控制。LK提供了站间通讯功能，通过站间引用通讯数据功能块方便实现各站之间数据的交换。

? 高性价比冗余控制

LK单机架冗余方案，即满足了水利水电项目高性的要求，又有具有竞争力的价格，为水利水电监控系统提供了具有性价比的选择。LK单机架冗余方案每套PLC选用一个有双CPU插槽的冗余机架，两个支持冗余系统的LK210 CPU。两个CPU互为热备，当一个CPU出现故障，或与上位组态软件通讯故障时，系统切换到热备的CPU上，CPU切换的时间为一个扫描周期，保证控制系统的不中断。除了CPU冗余，LK单机架冗余系统还支持电源冗余、网络冗余以及总线冗余。

关于和利时

和利时集团始创于1993年，是集研发、生产、销售、技术服务为一体的自动化公司。现有员工3000多人，年经营额过30亿元人民币。被的美国ARC咨询集团评为过程自动化50强，是中国本土入选的企业。公司于2008年在美国纳斯达克上市（HOLI）。

集团在北京、杭州、西安、新加坡等地设立基地，并在全国和世界各地设有服务机构60余处。集团在北京拥有建筑面积8万平米的研发和生产基地，配备3条电子装联生产线，专门用于生产等级（SIL4级）的高铁产品，同时也生产核电仪控产品、DCS和PLC等产品；在杭州拥有建筑面积2.5万平米的成套制造基地；在西安设有大型研究。位于北京的性试验，已获得德国TUV莱茵认证，成为符合标准的性试验基地，可以对电子产品按标准进行严格的电磁兼容、电气、温度、湿度、腐蚀、振动等项目进行试验。

集团的主要业务有高速铁路自动化、核电站自动化、过程自动化、工厂自动化、机器自动化。

在高速铁路自动化领域，和利时是时速350公里高铁和时速250公里动车的列车控制系统主力供应商。郑西线、广深港350公里时速的高速铁路采用和利时的列车控制系统。目前国内在运行的250公里时速的动车组大部分采用了和利时的产品。2012年美国动车实验室也选用和利时自主开发的列车控制系统设备。

在核电站自动化领域，和利时从1997年开始为巴基斯坦300MW核电机组提供自主开发的核电仪控系统以来，业绩已经覆盖到全国在建的所有核电站，成为核电自动化领域在建业绩的厂家。当前正在建设中的红沿河、宁德、阳江等14台1000MW核电机组的仪控系统均采用和利时的产品。和利时已成为世界范围内在建核电站控制系统大的供应商。

在过程自动化领域，和利时在火力发电、石油化工、冶金建材、食品饮料等国计民生行业，成功推广自主开发的DCS控制系统12000套以上，国内外客户数量过7000家，成为中国DCS市场主力供应商，了长期以来我国DCS依赖进口的局面。

在工厂自动化和机器自动化领域，和利时从2003年开始，先后推出自主开发的LM小型PLC、LK大型PLC、MC系列运动控制器，产品通过了CE认证和UL认证。其中LK大型PLC是国内具有自主知识产权的大型PLC，并获得国家四部委联合颁发的“国家新产品”。和利时的PLC和运动控制产品已经广泛应用于地铁、矿井、油田、水处理、机器装备控制行业。

1968年，美国通用汽车公司(GM)根据市场形势与生产发展的需要，提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车型号”的战略。要实现这个战略决策，依靠原有的工业控制装置显然不行，而有一种新的工业控制装置，它可以随着生产品种的改变，灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。

1969年，的美国数字设备公司(DEC)根据GM的功能要求，研制出了这种新的工业控制装置，并在GM公司的一条汽车自动化生产线上运行成功。由于这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及专门用于逻辑控制的情况，人们称这种新的工业控制装置为可编程序控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC。

从此以后，PLC正式登上历史的舞台，而它，也成为了世界工业控制技术的革新之剑，一个由PLC开启的工业控制新时代由此形成。

从1968年至今，PLC已经走过45年的历程。这45年间，无论是技术、市场还是应用，PLC都发生了翻天覆地的变化，不变的是，PLC自诞生之日起，就成为了工业控制市场的宠儿，始终占据重要的位置。

PLC市场：兵家必争之地

PLC在我国的发展已有长达30余年的历史，中国PLC市场规模从2006年的44.3亿元发展到2012年的79亿元，随着“十二五”提升装备自动化的提出，业内预计PLC市场将处于持续增长状态，2013年市场规模有望达90亿元。如此规模，使得中国PLC市场早已成为各自动化厂商的兵家必争之地。

中国PLC市场早已成为各大自动化厂商的兵家必争之地。在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界上所有的，称其为群雄逐鹿，一点也不为过。但这些在行业上都有各自的范围。大中型系统采用欧美PLC居多，比如西门子、罗克韦尔自动化等;小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多，三菱、欧姆龙等。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。近年来国产及中国PLC凭借良好的性价比也了较快的发展，但也大多主要应用在小型控制系统。

OEM市场或成下一竞争高地?

当前我国工业领域的能源消耗占中国总能源消耗的51%，其中OEM行业占9%，而各种机器则至少提率达6%，才能达到国家“十二五规划”的节能目标，与高能耗相对应的还有低的利润值。如此窘境令中国OEM厂商迫切需要提高机械的自动化水平，来改变现在的市场格局。PLC作为典型控制产品，自然成为了OEM提高机械自动化水平的重要工具。OEM市场也成为PLC产品的应用市场，其中纺织、包装及机床在PLC市场中占有较大比重。然而，OEM市场主要使用的是小型及微型PLC，使用大型PLC的比例几乎为零。所以，长久以来，日系、国产及中国一直占据OEM市场的主流。但从2012年开始，我们开始发现，一些原本主要倾力项目型市场，以大中型PLC为主要产品的厂商也开始将目光锁定在OEM市场。

2012年， 罗克韦尔自动化推出与ControLogix系列产品一脉相承的CompactLogix系列产品，该系列产品不仅具有灵活性高、开发时间短、简便易用的特点，而且其简化的功能、紧凑型的设计使其将罗克韦尔自动化集成架构的优势扩展到中、小型应用，为OEM客户提供优选择。

无有偶，2013年，施耐德电气隆重推出“睿易”系列，特别针对OEM客户在自动化生产及成本投入方面的诉求，具备性能、、简单应用与高性价比等协同优势。"睿易"系列包含可编程控制器、变频器、运动控制、人机界面等产品，一经推出就得到了暖通空调、电梯、包装等的普遍认可。OEM是否会成为下一个PLC的竞争高地?还需拭目以待。

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 

作为离散控的制的产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分。综合相关资料，2004年PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。 

PLC是由摸原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周期在1微几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。 

相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 

近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分。随着的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。 

通用PLC应用于设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有高的性和好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。

什么是PLC?

它是一种即时系统有别於个人电脑 传统式以继电器为主的电机控制系统中, 每当变设计时,整个系统几乎都要重新制作, 不但费时又费力;同时由於继电器还有接点接触不良、磨损、体积大之缺点, 因此造成成本升高、性低、不易检修等问题.为了改善这些缺点, 美国DEC在1969年度发表：可程式控制器(Programmable Controller). 

程式控制器在发表初期被称为(Programmable Logic -Controller)简称PLC, 的目的是取代继电器,执行继电器逻辑及其他计时或计数等功能的顺序控制为主, 所以也称顺序控制器,其结构也像一部微电脑,所以也可称为微电脑可程式控制器(MCPC),直到,美国电机制造协会正式给予命名为Programmable Controller, 即可程式控制器,简称PC,由於目前个人电脑(Personal Computer)较为普遍, 加上常与可程式控制器配合使用,为了区分两者, 所以一般都称可程式控制器为PLC 以加以分别. 目前市面上之PLC种类繁多,依照制造厂商及适用场所的不同而有所差异, 但是每种厂牌可依机组复杂度分为大、中、小型;而一般工厂及学校通常使用小型PLC, 其中以日系MITSUBISHI三菱F系列及我国士林电机所生产之A系列PLC较受国人爱用. 而本CAI将以三菱FX2 PLC 为主加以介绍,望使用者能对PLC有深的瞭解, 在使用PLC时能得心应手. 可程式控制器内部基本结构可用下图来表示, 其内部处单元包括CPU、输入模组、输出模组三大部门, PLC的CPU 会经由输入模组输入元件所产生的讯号, 再从记忆体中逐一取出原先以程式书写器中输入的控制指令, 经由运算部门逻辑演算後,再将结果过输出模组加以驱动外在的输出元件. 

PLC 内部结构图 

程式输入装置: 负责提供操作者输入、修改、监视程式用作的功能 

处理单元(CPU): 负责PLC管理、执行、运算、控制等功能. 

程式记忆体: 负责储存使用者设计的顺序程式参数及注解等. 

资料记忆体: 负责储存输入、输出装置的状态及顺序程式的转换资料. 

系统记忆体: 储存PLC执行顺序控制所需的系统程式. 

输入回路: 负责接收外部输入元件信号. 

输出回路: 负责接收外部输出元件信号. 

在工业用途非常广范,如半导体晶圆厂的各种自动化设备的控制 大楼电梯 机械停车设备 路边的红绿灯变换控制 自动化生产线

PLC的基本结构 

PLC实质是一种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．

a. 处理单元(CPU)

处理单元(CPU)是PLC的控制。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，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。

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。

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，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。

PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

开关量的逻辑控制

这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

数据处理

现代PLC具有数*算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

PLC未来展望

21世纪，PLC会有大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度快、存储容量大、智能强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向小型及大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会丰富、规格齐全，的人机界面、完备的通信设备会好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着竞争的加剧而，会出现少数几个市场的局面，会出现通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。