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西門子模塊6ES7331-7NF00-0AB0廠家質(zhì)保
西門子模塊6ES7331-7NF00-0AB0
PLC執(zhí)行程序的過(guò)程分為哪三個(gè)階段,？
PLC執(zhí)行程序的過(guò)程分為三個(gè)階段,，即輸入采樣階段,、程序執(zhí)行階段,、輸出刷新階段,，PLC的掃描工作過(guò)程:
（1）輸入采樣階段,。在這一階段中，PLC以掃描方式讀入所有輸入端子上的輸入信號(hào),，并將各輸入狀態(tài)存入對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中,。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷斷,。在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段中，輸入映像存儲(chǔ)器與外界隔離,，其內(nèi)容保持不變,，直至下一個(gè)掃描周期的輸入掃描階段，才被重新讀入的輸入信號(hào)刷新,?？梢?jiàn)，PLC在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時(shí),，不直接使用現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào),，而使用本次采樣時(shí)輸入到映像區(qū)中的數(shù)據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)的寬度要大于一個(gè)掃描周期,，否則可能造成信號(hào)的丟失,。
（2）程序執(zhí)行階段。在執(zhí)行用戶程序過(guò)程中,，PLC按照梯形圖程序掃描原則,，一般來(lái)說(shuō)，PLC按從左至右,、從上到下的步驟逐個(gè)執(zhí)行程序,。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序跳轉(zhuǎn)地址,。程序執(zhí)行過(guò)程中,，當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí),，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入"對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài),，從輸出映像寄存器“讀入"對(duì)應(yīng)元件（“軟繼電器"）的當(dāng)前狀態(tài)。然后進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算,，運(yùn)算結(jié)果再存入輸出映像寄存器中,。對(duì)輸出映像寄存器來(lái)說(shuō)，每一個(gè)元件（“軟繼電器"）的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化,。
（3）輸出刷新階段,。程序執(zhí)行階段的運(yùn)算結(jié)果被存入輸出映像區(qū)，而不送到輸出端口上,。在輸出刷新階段,，PLC將輸出映像區(qū)中的輸出變量送入輸出鎖存器，然后由鎖存器通過(guò)輸出模塊產(chǎn)生本周期的控制輸出,。如果內(nèi)部輸出繼電器的狀態(tài)為“1",，則輸出繼電器觸點(diǎn)閉合，經(jīng)過(guò)輸出端子驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載,。全部輸出設(shè)備的狀態(tài)要保持一個(gè)掃描周期,。
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PLC步進(jìn)順控的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫(huà)法簡(jiǎn)介
1．步進(jìn)順控概述：
一個(gè)控制過(guò)程可以分為若干個(gè)階段，這些階段稱為狀態(tài)或者步,。狀態(tài)與狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換條件分隔,。當(dāng)相鄰兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件得到滿足時(shí)，就實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換,。狀態(tài)轉(zhuǎn)移只有一種流向的稱作單流程順控結(jié)構(gòu),。
2．FX系列PLC的狀態(tài)元件
S7-200 有兩個(gè) 置PTO/PWM 發(fā)生器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調(diào)節(jié)（PWM） 信號(hào)波形,。
當(dāng)組態(tài)一個(gè)輸出為PTO 操作時(shí),，生成一個(gè)50%占空比脈沖串用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的速度和位置的開(kāi)環(huán)控制,。 置PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數(shù)量可由用戶控制,。但應(yīng)用程序必須通過(guò)PLC內(nèi)置I/O 提供方向和限位控制,。
為了簡(jiǎn)化用戶應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM,，PTO 或位控模塊的組態(tài),。向?qū)Э梢陨晌恢弥噶?strong>，用戶可以用這些指令在其應(yīng)用程序中為速度和位置提供動(dòng)態(tài)控制,。
2,、開(kāi)環(huán)位控用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的基本信息
借助位控向?qū)ЫM態(tài)PTO 輸出時(shí)，需要用戶提供一些基本信息,，逐項(xiàng)介紹如下：
⑴ *速度 （MAX_SPEED）和啟動(dòng)/停止速度 （SS_SPEED）
圖1是這2 個(gè)概念的示意圖,。
MAX_SPEED 是允許的操作速度的*值，它應(yīng)在電機(jī)力矩能力的范圍 ,。 驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的力矩由摩擦力,、慣性以及加速/減速時(shí)間決定。
SS_SPEED：該數(shù)值應(yīng)滿足電機(jī)在低速時(shí)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力,，如果SS_SPEED 的數(shù)值過(guò) 低,，電機(jī)和負(fù)載在運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)可能會(huì)搖擺或顫動(dòng)。如果SS_SPEED 的數(shù)值過(guò)高,，電機(jī)會(huì)在啟動(dòng)時(shí)丟失脈沖,，并且負(fù)載在試圖停止時(shí)會(huì)使電機(jī)超速。通常,，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%,。
⑵加速和減速時(shí)間
加速時(shí)間ACCEL_TIME：電機(jī)從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時(shí)間。 減速時(shí)間DECEL_TIME：電機(jī)從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時(shí)間,。
加速時(shí)間和減速時(shí)間的缺省設(shè)置都是1000 毫秒,。通常，電機(jī)可在小于1000 毫秒的時(shí)間工作,。參見(jiàn)圖2,。這2 個(gè)值設(shè)定時(shí)要以毫秒為單位。
注意：電機(jī)的加速和失速時(shí)間要 過(guò)測(cè)試來(lái)確定,。開(kāi)始時(shí),，您應(yīng)輸入一個(gè)較大的值。逐漸減少這個(gè)時(shí)間值直至電機(jī)開(kāi)始失速,，從而優(yōu)化您應(yīng)用中的這些設(shè)置。
一個(gè)包絡(luò)是一個(gè)預(yù)先定義的移動(dòng)描述,，它包括一個(gè)或多個(gè)速度,，影響著從起點(diǎn)到終點(diǎn)的移動(dòng),。一個(gè)包絡(luò)由多段組成，每段包含一個(gè)達(dá)到目標(biāo)速度的加速/減速過(guò)程和以目標(biāo)速度勻速運(yùn)行的一串固定數(shù)量的脈沖,。 位控向?qū)峁┮苿?dòng)包絡(luò)定義界面,，在這里，您可以為您的應(yīng)用程序定義每一個(gè)移動(dòng)包絡(luò),。PTO 支持*100 個(gè)包絡(luò),。
定義一個(gè)包絡(luò)，包括如下幾點(diǎn)：①選擇操作模式,；②為包絡(luò)的各步定義指標(biāo),。③為包絡(luò)定義一個(gè)符號(hào)名。
⑴選擇包絡(luò)的操作模式：PTO 支持相對(duì)位置和單一速度的 續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),，如圖3所示,，相對(duì)位置模式指的是運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)位置是從起點(diǎn)側(cè)開(kāi)始計(jì)算的脈沖數(shù)量。單速續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)則不需要提供終點(diǎn)位置,，PTO 一直持續(xù)輸出脈沖,，直至有其他命令發(fā)出，例如到達(dá)原點(diǎn)要求停發(fā)脈沖
變頻器輸入端電源濾波器是采用高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁心及鐵粉芯,，配接一定的電容,，構(gòu)成LC濾波器，將變頻器產(chǎn)生的高次諧波（在某一頻帶內(nèi)的）濾掉,，而使臨近或同一電網(wǎng)工作的電器設(shè)備不受干擾,，能夠正常工作。其原理圖如圖1所示,。
圖1 輸入濾波器電路原理圖
變頻器輸出端電源濾波器采用電感（L）濾波,，抑制變頻器輸出的傳導(dǎo)干擾和減少輸出線上低頻輻射干擾，使直接驅(qū)動(dòng)的電機(jī)電磁噪聲減小,，使電機(jī)的銅損,、鐵損大幅減少。其原理圖如圖2所示,。
購(gòu)買了該類濾波器后,，我們?nèi)ガF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了調(diào)試。由于對(duì)該類現(xiàn)場(chǎng)接觸較少,，技術(shù)人員準(zhǔn)備不太充分,，雖然增加了濾波器，但濾波效果仍不理想,，在重載時(shí)仍存在干擾,，DCS系統(tǒng)不能正常工作，變頻器仍無(wú)法運(yùn)行,。于是我們對(duì)問(wèn)題做了具體的分析,。
變頻器產(chǎn)生干擾的原因
圖3 變頻器主電路圖
變頻器主電路一般是交流—直流—交流模式見(jiàn)圖3,，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經(jīng)三相橋路不可控整流成直流電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開(kāi)關(guān)元件逆變?yōu)轭l率可變的交流信號(hào),。在整流回路中,，輸入電流的波形為不規(guī)則的矩形波，波形按傅立葉級(jí)數(shù)分解為基波和各次諧波,，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統(tǒng),。在逆變輸出回路中，輸出電流信號(hào)是受PWM載波信號(hào)調(diào)制的脈沖波形,，對(duì)于GTR大功率逆變?cè)?，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變?cè)腜WM載頻可達(dá)15kHz,。同樣,，輸出回路電流信號(hào)也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對(duì)負(fù)載直接干擾,。另外高次諧波電流還通過(guò)電纜向空間輻射,，干擾鄰近電氣設(shè)備。
變頻器干擾的主要傳播途徑
變頻器工作時(shí),，作為一個(gè)強(qiáng)大的干擾源,，其干擾途徑一般分為輻射、傳導(dǎo),、電磁耦合,、二次輻射和邊傳導(dǎo)邊輻射等。主要途徑如圖4所示：
圖4變頻器干擾的主要傳播途徑
從上圖可以看出,，變頻器產(chǎn)生的輻射干擾對(duì)周圍的無(wú)線電接收設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響,，傳導(dǎo)干擾使直接驅(qū)動(dòng)的電機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得銅損,、鐵損大幅增加,，同時(shí)傳導(dǎo)干擾和輻射干擾對(duì)電源輸入端所連接或鄰近的電子敏感設(shè)備有很大的影響。
針對(duì)這兩次調(diào)試情況和變頻器產(chǎn)生干擾及干擾的途徑,，我們聯(lián)合電源濾波器生產(chǎn)廠商的工程師進(jìn)行了分析總結(jié),，并與北京康拓生物工程有限公司的工程師多次進(jìn)行了溝通，了解了其工作原理,、布線情況,，分析認(rèn)為主要還是變頻器輸入端產(chǎn)生的高頻諧波造成的干擾。因裝變頻器后,，變頻器的輸入線在原動(dòng)力線槽內(nèi),，而輸出線不在線槽內(nèi)，離電機(jī)也比較近,。再者,，原布線系統(tǒng)不太合理,，動(dòng)力線槽與控制線槽距離較近，只有20cm,，按規(guī)定應(yīng)不少于50cm，且兩線槽平行走線,，這些都是比較忌諱的,。變頻器的地線接的也不太合理，接在了電源線的走線槽上,，線槽的作用一是支撐電源線,、二是起屏蔽的作用，變頻器的干擾又通過(guò)地線到了線槽上,。變頻器產(chǎn)生的高次諧波通過(guò)變頻器的輸入線和地線輻射到其它設(shè)備的電源線和信號(hào)線上（尤其是比較敏感的傳感器的信號(hào)線,。這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：我們的變頻器與DCS控制系統(tǒng)不是同一臺(tái)變壓器給電，可以排除直接傳導(dǎo)干擾）,，干擾了控制系統(tǒng)的正常工作,。
分析這些問(wèn)題，由于原布線系統(tǒng)已成定型,，再動(dòng)幾乎是不可能,，因此改變電源線和信號(hào)線布線的想法應(yīng)予以排除，變頻器地線可以另走,，拉一根地線直接接至配電室電控柜的地線上,，對(duì)變頻器的輸入端再加強(qiáng)濾波措施，按理論問(wèn)題應(yīng)于解決,。
在現(xiàn)場(chǎng)原發(fā)酵罐停車后,，我們?cè)谠瓰V波器基礎(chǔ)上又增加了一套共模及差模磁環(huán)，在輸入,、輸出每相線上各套二個(gè)差模環(huán),，在輸入的三根相線上套兩個(gè)共模磁環(huán)，并將地線接至配電室的地上,。這樣處理后開(kāi)機(jī)運(yùn)行,，在電機(jī)空載的情況下運(yùn)行正常，沒(méi)有出現(xiàn)干擾報(bào)警現(xiàn)象,。
帶載運(yùn)行時(shí),，305、307罐出現(xiàn)干擾報(bào)警,。將地線改至控制307罐（該罐已使用變頻器,，線槽內(nèi)走的是該變頻器的輸出線）變壓器的地線上，305罐不再干擾報(bào)警,，但307罐仍間隔幾分鐘出現(xiàn)干擾報(bào)警現(xiàn)象,，分析可能是兩臺(tái)變頻器產(chǎn)生的共模干疊加所至,，也可能是地線放在動(dòng)力線槽內(nèi)，走線較長(zhǎng)引起的,，于是在地線上加裝地線濾波器,，但效果也不太好。后來(lái)將地線拆除（經(jīng)測(cè)量變頻器整機(jī)漏電流很小,，對(duì)人體不會(huì)造成危害,，所以可以將地線拆除），效果好一些,，但報(bào)警現(xiàn)象也是間斷出現(xiàn),，這樣分析應(yīng)該不是地線引起的，還是輸入端的濾波措施不夠,，沒(méi)有將高頻干擾濾除干凈,。因此停機(jī)，在輸入的每相線上再加兩只差模環(huán),，在三條輸入相線上再套三個(gè)共模環(huán),，這樣開(kāi)機(jī)運(yùn)行，工作正常,，整個(gè)系統(tǒng)不再出現(xiàn)干擾現(xiàn)象,。系統(tǒng)處理后的框圖如圖5所示