深圳市奧越信科技有限公司

    隨著微處理器、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代企業(yè)為實(shí)現(xiàn)以人為本的工作理念，減小工作強(qiáng)度，增強(qiáng)工作效率，生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)必須具有高的可靠性和靈活性，西門子可編程序控制器（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的?，F(xiàn)就西門子ＰＬＣ在工業(yè)控制中的應(yīng)用以及合理解決應(yīng)用過程中的一些問題進(jìn)行闡述。
    １ 可編程序控制器（ＰＬＣ）的基本構(gòu)成
    （1）ＣＰＵ模塊。ＣＰＵ模塊主要由微處理器和存儲器組成，它的主要任務(wù)是不斷采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，存儲器用來儲存用戶程序和數(shù)據(jù)。
    （2）電源模塊。電源模塊用于將交流２２０ V轉(zhuǎn)變成直流２４ V，給背板總線提供５ V的直流，通過背板提供網(wǎng)線５ V直流電。
    （3）數(shù)字量和模擬量輸入輸出模塊。輸入模塊用來采集輸入信號，分為數(shù)字量和模擬量輸入，分別采集開關(guān)、按鈕、壓力繼電器、電位器、測速發(fā)電機(jī)、各種變送器等的輸入。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、閥體、報(bào)警裝置等，而模擬量輸出模塊用來控制變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。
    （4）接口模塊。接口模塊主要用來擴(kuò)大ＰＬＣ的容量，也給擴(kuò)展模塊提供電源。
    （5）通信模塊。通信模塊用于ＰＬＣ之間，ＰＬＣ與遠(yuǎn)程Ｉ/Ｏ之間，ＰＬＣ與計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備之間的通信，可以將ＰＬＣ接入ＭＰＩ，ＰＲＯＦＩＢＵＳ，ＡＳ－Ｉ和工業(yè)以太網(wǎng)。
    （6）編程設(shè)備。西門子ＰＬＣ采用安裝了編程軟件ＳＴＥＰ７的計(jì)算機(jī)作為編程設(shè)備，在顯示器屏幕上編輯文本程序和圖形程序，也可從ＣＰＵ將程序上載到編程設(shè)備或下載程序到ＣＰＵ，通過網(wǎng)絡(luò)可對ＰＬＣ實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離編程。
    2、ＰＬＣ的應(yīng)用領(lǐng)域
    目前，西門子ＰＬＣ在國內(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、煙草、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。
    （1）開關(guān)量邏輯控制。開關(guān)量邏輯控制可取代傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制、順序控制；既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)的自動(dòng)控制，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍布各行各業(yè)。
    （2）閉環(huán)過程控制。閉環(huán)過程控制是指對存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），ＰＬＣ采用模擬量Ｉ/Ｏ模塊，實(shí)現(xiàn)Ａ/Ｄ和Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換（Ａ：模擬量，Ｄ：數(shù)字量），ＣＰＵ通過各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，對模擬量完成閉環(huán)ＰＩＤ（比例、積分、微分）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。
    （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。一般使用專用的運(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、電梯等場合。
    （4）數(shù)據(jù)處理。ＰＬＣ具有矩陣運(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）通信聯(lián)網(wǎng)。西門子ＰＬＣ通信包含ＰＬＣ間的通信，ＰＬＣ與其他智能設(shè)備（變頻器、計(jì)算機(jī)、數(shù)控裝置）間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)代ＰＬＣ也可以通過Ｉnternet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和維修，也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸。
    3、 西門子ＰＬＣ的應(yīng)用特點(diǎn)
    西門子ＰＬＣ采用超大規(guī)模集成電路和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，其產(chǎn)品與傳統(tǒng)的邏輯電路相比具有編程方法簡單易學(xué)，功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝調(diào)試量少等特點(diǎn)，硬件配套齊全，用戶使用方便。
    4、 西門子ＰＬＣ應(yīng)用中需要注意的問題
    4.1 工作環(huán)境
    （1）溫度。ＰＬＣ要求環(huán)境溫度在０ ℃～５５ ℃，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，空氣的相對濕度應(yīng)小于８５％（無露珠）。
    （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 Ｈｚ～５５ Ｈｚ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，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２４ Ｖ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。普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使ＰＬＣ接收到錯(cuò)誤信息。
    4.2 控制系統(tǒng)中干擾及其來源
    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，電磁波對其具有強(qiáng)烈的干擾。
    （1）強(qiáng)電干擾。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，電網(wǎng)受到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)備啟停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。
    （2）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ＰＬＣ造成一定程度的干擾。
    （3）來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾。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，使ＰＬＣ系統(tǒng)將無法正常工作。
    （4）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。
    （5）變頻器干擾。一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過程中產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，影響周邊設(shè)備的正常工作。
    4.3 主要抗干擾措施
    4.3.1 合理處理電源以抑制電網(wǎng)引入的干擾
    對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶屏蔽層的變比為１∶１的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾，還可以在電源輸入端串接ＬＣ濾波電路。
    4.3.2 安裝與布線
    動(dòng)力線、控制線以及ＰＬＣ的電源線和ＲＳ４８５網(wǎng)線應(yīng)分別配線，各走各的橋架或線槽。
    （1）ＰＬＣ應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，柜內(nèi)ＰＬＣ應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線（二者之間距離應(yīng)大于２００ ｍｍ），與ＰＬＣ裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)ＲＣ消弧電路。
    （2）ＰＬＣ的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的１/１０。
    （3）交流輸出線和直流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，避免并行。
    4.3.3 Ｉ/Ｏ端的接線
    （1）輸入接線。一是輸入接線一般不要太長。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長些。二是輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開。三是盡可能采用常開觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致。
    （2）輸出接線。一是輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級的輸出電壓，但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級的電源。二是由于ＰＬＣ的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。三是采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性