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西門子PLC200系列與300系列的通訊連接問題

西門子的小型PLC諸如SMART 200最近在市面上銷量很火，而300系列PLC更是西門子在控制領(lǐng)域的強(qiáng)項(xiàng)，但是令很多工程師感到頭疼的是，200Smart與300PLC之間的通訊連接很難解決。在這里，向大家介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，既省時(shí)又省力。

　　200Smart與300PLC建立以太網(wǎng)連接通訊，只需要在300 PLC這一邊編程，200Smart不需要做編程。

　　1、 新建工程、添加硬件在此不再特殊說(shuō)明，著重配置和編程方法。

　　2、 打開硬件組態(tài)，設(shè)置314C-2PN/DP的IP地址，本工程314C-2PN/DP的IP地址為192.168.1.4，同時(shí)添加一條以太網(wǎng)。

　　3、打開網(wǎng)絡(luò)組態(tài)視圖，選中CPU，右鍵選擇“插入新連接”，

　　4、連接伙伴選中“(未)”，連接類型選中“S7 連接”，點(diǎn)擊確定。

　　5、在下圖的伙伴地址欄手動(dòng)寫入200Smart 的IP地址，192.168.1.3，點(diǎn)擊“地址詳細(xì)信息”，伙伴的插槽號(hào)修改為1，即本地TSAP為10.02，伙伴的TSAP為03.01，點(diǎn)擊確定。

　　6、新建FB功能塊，調(diào)用FB14“GET”和FB15“PUT”這兩個(gè)塊，ID為W#16#1，ADDR_1為遠(yuǎn)程站數(shù)據(jù)地址，RD_1為本地存放數(shù)據(jù)地址，編寫完成后，將所有程序及硬件下載到PLC中，然后在線監(jiān)視即可發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)正常傳輸。

PLC控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因

  雖然工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給PLC的開關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤，模擬量信號(hào)出現(xiàn)較大偏差，PLC輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求動(dòng)作，這些都可能使控制過(guò)程出錯(cuò)，造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。

    影響現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)出錯(cuò)的主要原因有：

    1)造成傳輸信號(hào)線短路或斷路（由于機(jī)械拉扯，線路自身老化，特別是鼠害），當(dāng)傳輸信號(hào)線出故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)法傳送給PLC，造成控制出錯(cuò)；

    2)機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次，PLC卻認(rèn)為閉合了多次，雖然硬件加了濾波電路，軟件增加微分指令，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果；

    3)現(xiàn)場(chǎng)變送器，機(jī)械開關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良，變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會(huì)使控制系統(tǒng)不能正常工作。

    影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有：

    1)控制負(fù)載的接觸不能可靠動(dòng)作，PLC發(fā)出了動(dòng)作指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒按要求動(dòng)作；

    2)控制變頻器起動(dòng)，由于變頻器自身故障，變頻器所帶電機(jī)并沒按要求工作；

    3)各種電動(dòng)閥、電磁閥該開的沒能打開，該關(guān)的沒能關(guān)到位，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒能按PLC的控制要求動(dòng)作，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。要提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性，必須提高輸入信號(hào)的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的準(zhǔn)確性，否則PLC應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，用聲光等報(bào)警辦法提示給操作人員，盡快排除故障，讓系統(tǒng)安全、可靠、正確地工作。

可編程控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　1 ． 單元式
　　單元式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊。它將所有的電路都裝入一個(gè)模塊內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，這樣體積小巧、成本低、安裝方便。
FX2 系列可編程控制器由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊適配器等四種產(chǎn)品構(gòu)成。僅用基本單元或?qū)⑸鲜龈鞣N產(chǎn)品組合起來(lái)使用均可。
　 　基本單元（ M ）：內(nèi)有 CPU 與存貯器，為*裝置。
　　擴(kuò)展單元（ E ） : 要增加Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)時(shí)使用的裝置。
　　可利用擴(kuò)展模塊，以 8 為單位增加輸入／輸出點(diǎn)數(shù)。也可只增加輸入點(diǎn)數(shù)或只增加輸出點(diǎn)數(shù)，因而使輸入／輸出的點(diǎn)數(shù)比率改變。
　　2 ．模塊式
　　模塊式可編程控制器采用搭積木的方式組成系統(tǒng)，在一塊基板上插上 CPU 、電源、Ｉ／Ｏ模塊及特殊功能模塊，構(gòu)成一個(gè)總Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)很多的大規(guī)模綜合控制系統(tǒng)。
　　這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)是 CPU 為獨(dú)立的模塊 , 輸入、輸出也是獨(dú)立模塊。
　　3 ．疊裝式
　　它的結(jié)構(gòu)也是各種單元、 CPU 自成獨(dú)立的模塊，但安裝不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間聯(lián)接，且各單元可以一層層地疊裝。
　　FX2 系列 PLC 是單元式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。

PLC節(jié)省輸入點(diǎn)數(shù)的方法

  一般認(rèn)為輸入點(diǎn)數(shù)是按系統(tǒng)輸入信號(hào)的數(shù)量來(lái)確定的。但在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)以下措施可達(dá)到節(jié)省PLC輸入點(diǎn)數(shù)的目的，下面以FX1N系列PLC來(lái)介紹。

（1）分組輸入  如圖1所示，系統(tǒng)有“手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種工作方式。用X000來(lái)識(shí)別使用“自動(dòng)”還是“手動(dòng)”操作信號(hào)，“手動(dòng)”時(shí)的輸入信號(hào)為SB0～SB3，“自動(dòng)”時(shí)的輸入信號(hào)為S0～S3，如果按正常的設(shè)計(jì)思路，那么需要X000～X007一共8個(gè)輸入點(diǎn)，若按圖1的方法來(lái)設(shè)計(jì)，則只需X001～X004一共4個(gè)輸入點(diǎn)。圖中的二極管用來(lái)切斷寄生電路。如果圖中沒有二極管，系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)，SB0、SB1、S0閉合S1斷開，這時(shí)電流從COM端子流出，經(jīng)SB0、SB1、S0形成寄生回路流入X000端子，使輸入位X002錯(cuò)誤地變?yōu)?/span>ON。各開關(guān)串聯(lián)了二極管后，切斷了寄生回路，避免了錯(cuò)誤的產(chǎn)生。但使用該方法應(yīng)考慮輸入信號(hào)強(qiáng)弱。

圖1  分組輸入

（2）矩陣輸入  如圖2所示為4×4矩陣輸入電路，它使用PLC的四個(gè)輸入點(diǎn)（X000～X003）和四個(gè)輸出點(diǎn)（Y000～Y003）來(lái)實(shí)現(xiàn)16個(gè)輸入點(diǎn)的功能，特別適合PLC輸出點(diǎn)多而輸入點(diǎn)不夠的場(chǎng)合。當(dāng)Y000導(dǎo)通時(shí)，X000～X003接受的是Q1～Q4送來(lái)的輸入信號(hào)；當(dāng)Y001導(dǎo)通時(shí)，X000～X003接受的是Q5～Q8送來(lái)的輸入信號(hào)；當(dāng)Y002導(dǎo)通時(shí)，X000～X003接受的是Q9～Q12送來(lái)的輸入信號(hào)；當(dāng)Y003 導(dǎo)通時(shí)，X000～X003接受的是Q13～Q16送來(lái)的輸入信號(hào)。將Y000的常開點(diǎn)與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號(hào)Q1～Q4；將Y1的常開點(diǎn)與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號(hào)Q5～Q8；將Y002的常開點(diǎn)與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號(hào)Q9～Q12；將Y003的常開點(diǎn)與X000～X003串聯(lián)即為輸入信號(hào)Q13～Q16。

圖2  矩陣輸入

使用時(shí)應(yīng)注意的是除按圖2進(jìn)行接線外，還必須有對(duì)應(yīng)的軟件來(lái)配合，以實(shí)現(xiàn)Y000～Y003輪流導(dǎo)通；同時(shí)還要保證輸入信號(hào)的寬度應(yīng)大于Y000～Y003輪流導(dǎo)通一遍的時(shí)間，否則可能丟失輸入信號(hào)。該方法的缺點(diǎn)是使輸入信號(hào)的采樣頻率降低為原來(lái)的三分之一，而且輸出點(diǎn)Y000～Y003不能再使用。

（3）組合輸入  對(duì)于不會(huì)同時(shí)接通的輸入信號(hào)，可采用組合編碼的方式輸入。如圖3所示，三個(gè)輸入信號(hào)SB0～SB2只占用兩個(gè)輸入點(diǎn)，M0～M2圖3  組合輸入

分別代表SB0～SB2。

（4）輸入設(shè)備多功能化  在傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)中，一個(gè)主令（按鈕、開關(guān)等）只產(chǎn)生一種功能的信號(hào)。在PLC控制系統(tǒng)中，一個(gè)輸入設(shè)備在不同的條件下可產(chǎn)生不同的信號(hào)，如一個(gè)按鈕既可用來(lái)產(chǎn)生啟動(dòng)信號(hào)，又可用來(lái)產(chǎn)生停止信號(hào)。如圖4所示，只用一個(gè)按鈕通過(guò)X000去控制Y000的“通”與“斷”。即*次接通X000時(shí)Y000“通”再次接通X000時(shí)Y000“斷”。

圖4  用一個(gè)按鈕控制的啟動(dòng)、保持、停止電路

（5）輸入觸點(diǎn)的合并  將某些功能相同的開關(guān)量輸入設(shè)備合并輸入（常閉觸點(diǎn)串聯(lián)輸入、常開觸點(diǎn)并聯(lián)輸入）。一些保護(hù)電路和報(bào)警電路常常采用此法。

如果外部某些輸入信號(hào)總是以某種“與或非”組合的整體形式出現(xiàn)在梯形圖中，可以將它們對(duì)應(yīng)的某些觸點(diǎn)在可編程序控制器外部串并聯(lián)后作為一個(gè)整體輸入可編程序控制器，只占可編程序控制器的一個(gè)輸入點(diǎn)。

例如某負(fù)載可在多處啟動(dòng)和停止，可以將多個(gè)啟動(dòng)信號(hào)并聯(lián)，將多個(gè)停止信號(hào)串聯(lián)，分別送給可編程序控制器的兩個(gè)輸入點(diǎn)，如圖5所示。與每一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)占用一個(gè)輸入點(diǎn)的方法相比，不僅節(jié)約了輸入點(diǎn)，還簡(jiǎn)化了梯形圖電路。

圖5  輸入觸點(diǎn)的合并

（6）某些輸入信號(hào)不進(jìn)入PLC  系統(tǒng)中有些信號(hào)功能簡(jiǎn)單、涉及面窄，如圖6中的手動(dòng)按鈕、過(guò)載保護(hù)的熱繼電器觸點(diǎn)等，有時(shí)就沒有必要作為PLC的輸入，將它們?cè)O(shè)計(jì)在PLC外圍的硬件電路中同樣可以滿足控制要求。如果外部硬件電路過(guò)于復(fù)雜，則應(yīng)考慮仍將有關(guān)信號(hào)送入可編程序控制器，

圖6  輸入信號(hào)設(shè)在PLC外部用梯形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)連鎖。

（7）利用RUN口  大多PLC有RUN口，而且只有該口接通（RUN到COM之間用導(dǎo)線短接）時(shí)，PLC才能運(yùn)行，因此，可將某些輸入信號(hào)送入RUN口。在進(jìn)行電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，曾將電梯牽引電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)的熱繼電器常閉觸點(diǎn)、安全窗開關(guān)的常開觸點(diǎn)、安全鉗開關(guān)的常開觸點(diǎn)、上下限位開關(guān)的常閉觸點(diǎn)等串入到RUN口到COM之間的連線上。當(dāng)出現(xiàn)牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載、安全窗被打開、安全鉗動(dòng)作及沖頂和沉底等故障情況時(shí)，RUN口被切斷，PLC停止運(yùn)行，既保證了電梯和乘客的安全，又可以督促維修人員進(jìn)行維修。這樣做有以下兩點(diǎn)好處，一是牽引電動(dòng)機(jī)過(guò)載、安全窗被打開等故障信號(hào)不送到PLC內(nèi)，也就不占用PLC的輸入口；二是不通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)保護(hù)，可以簡(jiǎn)化控制程序。

可編程控制器與繼電器控制的區(qū)別

在PLC的編程語(yǔ)言中，梯形圖是較為廣泛使用的語(yǔ)言，通過(guò)PLC的指令系統(tǒng)將梯形圖變成PLC能接受程序，由編程器鍵入到PLC用戶存儲(chǔ)區(qū)去。而梯形圖與繼電器控制原理圖十分相似，主要原因是PLC梯形圖的發(fā)明大致上沿用戶繼電器控制電路的元件符號(hào)，僅個(gè)別處有些不同。

PLC與繼電器控制的主要區(qū)別有以下幾點(diǎn)：

（1）組成器件不同

繼電器控制線路是由許多真正的硬件繼電器組成的。而PLC是由許多“軟繼電器”組成的，這些“繼電器”實(shí)際上是存儲(chǔ)器中的觸發(fā)器，可以置“0”或置“1”。

（2）觸點(diǎn)的數(shù)量不同

硬繼電器的觸點(diǎn)數(shù)有限，一般只有4至8對(duì)；而“軟繼電器”可供編程的觸點(diǎn)數(shù)有無(wú)限對(duì)，因?yàn)橛|發(fā)器狀態(tài)可取用任意次。

（3）控制方法不同

繼電器控制是通過(guò)元件之間的硬接線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此其控制功能就固定在線路中了，因此功能專一，不靈活；而PLC控制是通過(guò)軟件編程來(lái)解決的，只要程序改變，功能可跟著改變，控制很靈活。又因PLC是通過(guò)循環(huán)掃描工作的，不存在繼電器控制線路中的聯(lián)鎖與互鎖電路，控制設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化了。

（4）工作方式不同

在繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時(shí)，線路中各繼電器都處于受制約狀態(tài)，該合的合，該斷的斷。而在PLC的梯形圖中，各“軟繼電器”都處于周期性循環(huán)掃描接通中，從客觀上看，每個(gè)“軟繼電器”受條件制約，接通時(shí)間是短暫的。也就是說(shuō)繼電器在控制的工作方式是并行的，而PLC的工作方式是串行的。

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