西門子S7-300SM323       西門子S7-300SM323

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西門子S7-300SM323數(shù)字量輸入輸出模塊

 PLC應(yīng)用及使用中應(yīng)注意的問題

    一,、簡述

    多年來,，可編程控制器（以下簡稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實現(xiàn)了接線邏輯到存儲邏輯的飛躍,；其功能從弱到強,，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步,；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大,，實現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運動控制,、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量,、數(shù)字運算,、人機接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備,，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用,。

    二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前,，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵,、石油、化工,、電力,、建材、機械制造,、汽車,、輕紡、交通運輸,、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),，使用情況主要分為如下幾類：

    1．開關(guān)量邏輯控制

    取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制,、順序控制,，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線,。如注塑機,、印刷機、訂書機械,、組合機床,、磨床、包裝生產(chǎn)線,、電鍍流水線等,。

    2．工業(yè)過程控制

    在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度,、壓力,、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量）,，PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量,，完成閉環(huán)控制,。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金,、化工,、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用,。

    3．運動控制

    PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制,。一般使用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊,，廣泛用于各種機械,、機床、機器人,、電梯等場合,。

    4．?dāng)?shù)據(jù)處理

    PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算,、邏輯運算）,、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,、排序,、查表、位操作等功能,，可以完成數(shù)據(jù)的采集,、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙,、冶金,、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

    5．通信及聯(lián)網(wǎng)

    PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信,。隨著工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便,。

    三,、PLC的應(yīng)用特點

    1．可靠性高，抗干擾能力強

    高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能,。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù),，具有很高的可靠性,。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,，故障也就大大降低,。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能,，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息,。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣,，整個系統(tǒng)將*的可靠性,。

    2．配套齊全，功能完善,，適用性強

    PLC發(fā)展到今天,，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合,。除了邏輯處理功能以外,，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域,。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn),，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制,、CNC等各種工業(yè)控制中,。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易,。

    3．易學(xué)易用,，深受工程技術(shù)人員歡迎

    PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受,。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路,、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門,。

    4．系統(tǒng)的設(shè)計，工作量小,，維護方便,，容易改造

    PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線,，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短,，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能,。這特別適合多品種,、小批量的生產(chǎn)場合,。

    四、PLC應(yīng)用中需要注意的問題

    PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備,，一般不需要采取什么措施,，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而,，盡管有如上所述的可靠性較高,，抗干擾能力較強，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣,，電磁干擾特別強烈,，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯誤或運算錯誤,，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出,，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行,，要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面,，要求設(shè)計,、安裝和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題,，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能,。因此在使用中應(yīng)注意以下問題：

    1．工作環(huán)境

    (1)溫度PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面,，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大,。

    (2)濕度為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85%（無凝露）,。

    (3)震動應(yīng)使PLC遠離強烈的震動源,，防止振動頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時,，必須采取減震措施,，如采用減震膠等。

    (4)空氣避免有腐蝕和易燃的氣體,，例如氯化氫,、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境,，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中,。

    (5)電源PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器,，以減少設(shè)備與地之間的干擾,。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時,，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源,。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響,，容易使PLC接收到錯誤信息,。

    2．控制系統(tǒng)中干擾及其來源

    現(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中見也是易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，所謂治標(biāo)先治本,，找出問題所在,，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場干擾的源頭,。

    (1)干擾源及一般分類

    影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,，其原因是電流改變產(chǎn)生磁場,，對設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；磁場改變產(chǎn)生電流,，電磁高速產(chǎn)生電磁波,。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾,。共模干擾是信號對地的電位差,，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓疊加所形成,。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因）,，這種共模干擾可為直流,，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度,。

    (2)PLC系統(tǒng)中干擾的主要來源及途徑

    a.強電干擾

    PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電,。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓,。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,，刀開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動裝置引起的諧波,、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,，都通過輸電線路傳到電源原邊。

    b.柜內(nèi)干擾

    控制柜內(nèi)的高壓電器,，大的電感性負載,，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。

    c.來自信號線引入的干擾

    與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,，除了傳輸有效的各類信息之外,，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾,，這往往被忽視,；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾,，這是很嚴(yán)重的,。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時將引起元器件損傷,。

    d.來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾

    接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一,。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響,，又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾,；而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號,，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作,。

    e.來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

    主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等,。

    f.變頻器干擾