西門子6ES7307-1BA01-0AA0            西門子6ES7307-1BA01-0AA0

潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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    一、簡(jiǎn)述

    多年來(lái),，可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在,，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng),，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步,；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制,、過(guò)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(yùn)算,、人機(jī)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(lái)越大的作用,。

    二,、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵,、石油,、化工,、電力、建材,、機(jī)械制造,、汽車、輕紡,、交通運(yùn)輸,、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)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(shí)現(xiàn)邏輯控制,、順序控制,，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī),、印刷機(jī),、訂書機(jī)械、組合機(jī)床,、磨床,、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等,。

    2．工業(yè)過(guò)程控制

    在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(lái)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(guò)程控制在冶金,、化工,、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用,。

    3．運(yùn)動(dòng)控制

    PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制,。一般使用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,，廣泛用于各種機(jī)械,、機(jī)床、機(jī)器人,、電梯等場(chǎng)合,。

    4．?dāng)?shù)據(jù)處理

    PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算,、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)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(dòng)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(diǎn)

    1．可靠性高,，抗干擾能力強(qiáng)

    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*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(diǎn)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(cè)功能,，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)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(hù),。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將*的可靠性,。

    2．配套齊全,，功能完善，適用性強(qiáng)

    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(chǎng)合,。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)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(qiáng)及人機(jī)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(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)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(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)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(jì),，工作量小，維護(hù)方便,，容易改造

    PLC用存儲(chǔ)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(jì)及建造的周期大為縮短,，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái),，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種,、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合,。

    四、PLC應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題

    PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)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(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣,，電磁干擾特別強(qiáng)烈,，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出,，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作,，從而不能保證PLC的正常運(yùn)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(jì),、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視,，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能,。因此在使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

    1．工作環(huán)境

    (1)溫度PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC,，安裝時(shí)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(duì)濕度應(yīng)小于85%（無(wú)凝露）。

    (3)震動(dòng)應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源,，防止振動(dòng)頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng),。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，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(duì)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(duì)于電源線帶來(lái)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(tái)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(shí),，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源,。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響,，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息,。

    2．控制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源

    現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中較常見(jiàn)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(wèn)題所在,，才能提出解決問(wèn)題的辦法,。因此必須知道現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射,；磁場(chǎng)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(hào)對(duì)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(hào)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(guò)不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，直接影響測(cè)控信號(hào),，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(hào)兩極間的干擾電壓,，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)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(hào)上,，直接影響測(cè)量與控制精度,。

    (2)PLC系統(tǒng)中干擾的主要來(lái)源及途徑

    a.強(qiáng)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(dòng)裝置引起的諧波,、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,，都通過(guò)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(fù)載,，混亂的布線都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。

    c.來(lái)自信號(hào)線引入的干擾

    與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線,，除了傳輸有效的各類信息之外,，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)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(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的,。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低,，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。

    d.來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)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(cuò)誤的接地,，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無(wú)法正常工作,。