西门子模块6ES7511-1AK02-0AB0

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分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

（ 5 ）设计应用梯形图程序

根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用设计的核心工作，也是比较困的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践。

（ 6 ）将程序输入 PLC

当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。

（ 7 ）进行

程序输入 PLC 后，应*行工作。因为在程序设计中，免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

（ 8 ）应用整体调试

在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个的联机调试，如果控制是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可*行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。

（ 9 ）编制技术文件

技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。

三、 PLC 硬件设计

1 ． PLC 型号的选择

在作出控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC 进行控制。

在控制逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较、需要进行数据处理和信息（有数据运算、模拟量的控制、 PID 调节等）、要求有较高的可靠性和性、实现工厂自动化联网等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC 产品，使用户眼花缭乱、无所适从。所以权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。一般选择机型要以功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。机型的选择可从以下几个方面来考虑。

（ 1 ）对输入 / 输出点的选择

盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。

要先弄控制的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为的改造等留有余地）后确定所需 PLC 的点数。

另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％； PLC 每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC 的允许输出电流随温度的升高而有所等。在选型时要考虑这些问题。

PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出之间不需要隔离，则应选择前两种输出的 PLC 。

（ 2 ）对存储容量的选择

对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 / 点来估算；计数器 / 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 / 输出的中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。对的设计者，选择容量时留有裕量要大些。

（ 3 ）对 I/O 响应时间的选择

PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路、输出电路和扫描工作引起的时间（一般在 2 ～ 3 个扫描周期）等。对开关量控制的， PLC 和 I/O 响应时间一般都能实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的、特别是闭环就要考虑这个问题。

（ 4 ）根据输出负载的特点选型

不同的负载对 PLC 的输出有相应的要求。例如，通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。所以不的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。

（ 5 ）对在线和离线编程的选择

离线编程示指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时， CPU 只为编程器服务，而不对现场进行控制。专用编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的 CPU 完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。在线编程需购置计算机，并配置编程。采用哪种编程应根据需要决定。

（ 6 ）据是否联网通信选型

若 PLC 控制的需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、计算机及 CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。

（ 7 ）对 PLC 结构形式的选择

在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC 的结构形式。

2 ．分配输入 / 输出点

一般输入点和输入、输出点和输出控制是一一对应的。

分配好后，按配置的通道与接点号，分配给每一个输入和输出，即进行编号。

在个别情况下，也有两个用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或并联），然后再接到输入点。

（ 1 ）确定 I/O 通道范围

不同型号的 PLC ，其输入 / 输出通道的范围是不一样的，应根据所选 PLC 型号，查阅相应的编程手册，决不可“张冠李戴"。必须参阅有关操作手册。

（ 2 ）部辅助继电器

内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器 / 计数器时作数据存储或数据处理用。

从功能上讲，内部辅助继电器相当于电控柜中的中间继电器。

未分配模块的输入 / 输出继电器区以及未使用 1 ： 1 链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。根据程序设计的需要，应合理安排 PLC 的内部辅助继电器，在设计说明书中应详细列出各内部辅助继电器在程序中的用途，避免重复使用。参阅有关操作手册。

（ 3 ）分配定时器 / 计数器

PLC 的定时器 / 计数器数量分别见有关操作手册。

7.3 PLC 设计及步骤

7.3.1 PLC 设计的

在了解了 PLC 程序结构之后，就要具体地编制程序了。编制 PLC 控制程序的很多，这里主要介绍几种典型的编程。

  在日常工作生产中应该使每位生产人员懂得电器元件的名称、型号、符号、作用与结构，而且还要弄清楚原理，如电压互感器、电流互感器。电压互感器将高压电变为标准的低压电（100V）。电流互感器，将高压电流或低压大电流变为标准的低压小电流（5A、1A）。对计量仪表，对系统的电压、电流、电能等进行测量及与继电器配合，对系统和设备的过电压、过电流、单相接地等故障进行保护，使二次电路与一次电路隔离，保护二次电路安全运行。同时经互感器变成了标准的低电压、低电流，从而使得电器测量仪表和继电器的电压等级与电流等级有了统一的标准。电压互感器相当于一个电压源，基本处于开路运行，所接负载均为阻值很大的负载，如电压表、电压继电器的线圈等等。这些负载元件均为并联连接，所以不能短接，否则将烧坏互感器，因此电压互感器二次侧不允许短路并应装熔断器（除计量回路外）。电流互感器相当于一个电流源，所接负载阻值极小，如电流表、电流继电器等，这些元件均为串联连接，所以电流互感器二次侧不能开路，否则将会产生高电压，互感器二次侧不安装熔断器、开关之类的元件，当需要切换时，应采取短接，在安装接线中应注意互感器的极性。

    继电器：继电器目前在国内来讲种类繁多，有控制继电器与保护继电器，用于保护装置称保护继电器；用于控制称控制继电器。

    继电器根据功能的不同分为度量继电器和有或无继电器：

    1.度量继电器指能度量（或压力等）大小，并与预定值相比后而动作的继电器。电压继电器：当电路中电压超过或低于整定值而动作的继电器；功率方向继电器：当电流流向某一方向的功率超过整定值而动作的继电器；阻抗继电器：反应故障点至保护装置安装地点距离阻抗，并根据距离远近（阻抗大小）而确定动作时间的继电器；差动继电器：电路中不同地点的电流差值超过整定值而动作的继电器。

    2.有或无继电器：有或无继电器是接受度量继电器动作之后发出命令而动作，作用于开关跳闸延时、信号等功能的继电器，或者说它是一种接通电源（有电）就动作的继电器，不具备度量电路参数功能。如时间继电器：除信号以外，其触点经过一定延时而闭合或断开的继电器；中间继电器：用来增加信号数量或将信号放大的继电器；信号继电器：用来发出信号或作用于信号系统显示的继电器。

    在控制辅助回路中，保护回路除继电器外，少不了控制开关，其作用主要用来接通、切断主开关，如控制按钮、开关、万能开关LW5、LW12等，除以上控制保护元件，还有电工仪表、指示仪表、记录仪表、积算仪表，对发电机来说还需要装有频率表。
    指示仪表有：电流、电压、功率、相位等。
    记录仪表：用来记录电量或经过变换将非电量转为电量的仪表。其记录方式有笔录式、打点式、积算仪表、电度表等。
    信号设备：其种类一般分为正常运行显示设备、信号设备、事故信号设备、指挥信号设备等。正常运行信号设备一般为不同颜色的信号灯。光示牌常用于电源指示，并有通断位置指示，设备运行与停止状态。事故信号设备包括事故预告信号设备与事故信号设备。事故信号在某些情况下又称中央信号，当电器设备或系统出现某些事故预兆或某些不正常情况，如绝缘不良、中性点不接地。三相系统中一相接地故障、轻度过负荷、设备温度升高，但尚未造成设备或系统即刻不能运行的严重程度所发出的信号称事故预告信号系统，当设备或系统的故障已经发生，自动开关已跳闸所发出信号为事故信号，事故预告信号和事故信号一般由灯光信号和音响信号来组成，音响信号可唤起值班或操作人员注意，灯光信号可指示事故的类别、性质、事故发生的地点等。事故信号、预告信号可采用不同音响的信号设备，如事故信号采用蜂鸣器、电笛、电喇叭等，预告信号采用电铃。

     作为一个成套设备生产厂家的技术人员及员工必须能看懂会应用电器图形的名称、型号、形式、作用及电器元件的型号、符号、作用、性能等相应的技术参数。了解清楚主电路的组合方案与形式、进出线路的方案与方式（架空、出线电缆出线）、设备的安装状况、排列形式（有靠墙离墙）、一排安装或面对面安装；主要元器件的型号、规格、用途；安装时必须理解内部的结构，以便在安装前构成一个完整的、合理的、正确的安装方案。在装配前参照一次方案、结合规范书及有关资料，将所装配的元器件认真核对（型号、技术数据、电压、电流等级数、数量及型式等）。确定安装方案、元器件的排列、摆放；布局一定要合理、美观，层次要分明，直观性要强，给客户一种美的感觉，并要尽可能考虑维修及进出线所需空间。在装配前首先要参照一次方案图，结合规范书及有关资料，如用户有特殊要求，除认真校对所选的元件的型号、规格、数量外，并应将其说明书、合格证等妥善整理保管，并及时交给有关部门，以利有一个完整的随机资料提供给客户。在装配时，应考虑到元器件的电器间隙、爬电距离、飞弧距离，及主母线、分支母线走向布局等，高压元件装配时应注意对地及相间有效的安全距离。安装时所采用标准件的规格一定要匹配，一定要采用度锌件，留纹一定要标准，即1—5扣，并必须有防松措施。元件接地的部件应保持良好的接地连续性，接地部位不应有喷涂物在其表面，并应涂上防锈油，以确保保护措施的可靠性。开关柜上操作电器主体高不得大于2M，低不得小于0.4M。所安装好的开关、断路器要做到三相同步性一致，分合要到位，并要符合其本体的技术参数，操作机构一定要轻、灵活、无卡位，操作力小；防误装置要安全可靠，操作程序要合理并要反复操作验证，以确保产品到用户安装使用时无异议。同一批产品元器件安装的位置、方式、方案要尽可能一致。柜、屏、箱进入车间装配工作区时，摆放一定要整齐、美观，以体现企业、员工的技术形象与素质，装配时一定要注意保护元器件的完整，如有损坏，要及时向有关人员说明原因，更不能隐瞒以免引起严重的事故，并立即申报供应部门及时补添损坏了的元件。母线的制作、母线的选择一定参照用户的图纸（即一次方案）及规范书要求规格选配（除无注明外），如无图纸要求，按厂部有关工艺守则所编制规格选配。制作加工一定要符合工艺要求，弯曲处不准出现裂纹，侧弯处皱纹高度不超过厚度的1%，母线表面不应有明显的锤痕、凹坑等缺陷；搭接面要平整，做到能自然吻合、连接紧密可靠、接触良好、并有防松措施。母线排列要层次分明、整齐美观。用绝缘导线连接时应符合有关压接标准要求（冷压或压后搪锡）。导线绝缘层剥离的长度及线鼻间隙应符合工艺要求。不同层次的母线连接的端面应有防电腐蚀的措施。搪锡或涂导电膏，并应保证载流部件间连接时有足够的持久压力，母线的涂漆应均匀，无流痕、刷痕、起泡、皱纹等缺陷；搭接面不得涂漆，同一柜、屏内涂漆应一致，左右高低的差额不能超过5mm,所涂的颜色参照（GB12681-81）电工成套装置中的导线颜色：A、黄；B、绿；C、红。零线或中性线淡蓝色，安全接地线用黄、绿双色线；直流、正极棕色；负极蓝色；接地中性线用淡蓝色，母线的排列层次，交流垂直，A、B、C、N；上、中、下、下，水平；左、中、右、右，前后排列；远、中、近、近，直流；正负垂直；排列上下，水平、左右，前后、远近排列，特殊情况特殊处理，即可倒相。母线折弯尽可能小于90°，三根母线的搭接应分支为前后、主为中。选用的螺钉一定要匹配，母线的打孔应参照有关工艺守则要求制作。母线载流的选择，以经验计算，600A以下（包括600A）铝为3A；铜为5A（平方毫米）铜线排载流量是铝的1.3倍。