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什么是影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣,大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位,這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源,即干擾源。
干擾類型通常按干擾產生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。其中:按噪聲產生的原因不同,分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質不同,分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等;按聲音干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地面的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁在信號線上感應的共態(tài)(同方向)電壓送加所形成。共模電壓有時較大,特別是采用隔離性能差的電器供電室,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高,有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓,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模件損壞率較高的原因),這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指用于信號兩極間得干擾電壓,主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓,這種讓直接疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。
西門子PLC模塊,西門子觸摸屏,西門子變頻器 ,西門子軟啟動器 ,西門子直流調速器
西門子數控系統(tǒng) ,西門子電源模塊 ,西門子電纜 ,西門子接頭<連接器》, 西門子網卡
西門子編程軟件 ,西門子工控機 在程序執(zhí)行過程中,同一周期內,前面的邏輯結果影響后面的觸點,即后執(zhí)行的程序可能用到前面的新中間運算結果;但同一周期內,后面的運算結果不影響前面的邏輯關系。該掃描周期內除輸入繼電器以外的所有內部繼電器的終狀態(tài)(導通與否),將影響下一個掃描周期各觸點的開與閉。
(3)輸出刷新 程序執(zhí)行階段的運算結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,然后由鎖存器通過輸出模塊產生本周期的控制輸出。如果內部輸出繼電器的狀態(tài)為“1”,則輸出繼電器觸點閉合。全部輸出設備的狀態(tài)要保持一個掃描周期。
外部輸入設備的選用與PLC輸入繼電器的使用
1. 外部輸入信號的采集
PLC的外部設備主要是指控制系統(tǒng)中的輸入輸出設備,其中輸人設備是對系統(tǒng)發(fā)出各種控制信號的主令電器,在編寫控制程序時注意外部輸入設備使用的是常開還是常閉觸點,并以此為基礎進行程序編制。否則易出現控制錯誤。
在PLC內部存儲器中有于輸入狀態(tài)存儲的輸入繼電器區(qū),各輸入設備(開關、按鈕、行程開關或傳感器信號)的狀態(tài)經由輸入接口電路存儲在該區(qū)域內,每個輸入繼電器可存儲一個輸入設備狀態(tài)。PLC中使用的"繼電器"并非實體繼電器,而是"軟繼電器",可提供無數個常開、常閉觸點用于編程。每個"軟繼電器"僅對應PLC存儲單元中的一位(bit),該位狀態(tài)為"1",表示該"軟繼電器線圈"通電,則程序中所有該繼電器的觸點都動作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號的器件,通過接線與外部輸入設備相聯系,其"線圈"狀態(tài)只能由外部輸入信號驅動。輸入信號的采集工作示意圖如圖1。
輸入繼電器線圈其狀態(tài)取決于外部設備狀態(tài)
PLC的機型選擇基本原則
機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及可靠、維護方便的前提下,力爭佳的性能價格比。
1.合理的結構型式
整體式PLC的每一個I/O點的平均價格比模塊式的便宜,且體積相對較小,所以一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中;而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,I/O點數量、輸入點數與輸出點數的比例、I/O模塊的種類等方面,選擇余地較大。維修時只要更換模塊,判斷故障的范圍也很方便。因此,模塊式PLC一般適用于較復雜系統(tǒng)和環(huán)境差(維修量大)的場合。
2.安裝方式的選擇
根據PLC的安裝方式,系統(tǒng)分為集中式、遠程I/O式和多臺PLC聯網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程I/O硬件,系統(tǒng)反應快、成本低。大型系統(tǒng)經常采用遠程I/O式,因為它們的裝置分布范圍很廣,遠程I/O可以分散安裝在I/O裝置附近,I/O連線比集中式的短,但需要增設驅動器和遠程I/O電源。多臺聯網的分布式適用于多臺設備分別立控制,又要相互聯系的場合,可以選用小型PLC,但要附加通信模塊。
電源的選擇
PLC的供電電源,除了引進設備時同時引進PLC應根據產品說明書要求設計和選用外,一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源,與國內電網電壓一致。重要的應用場合,應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。
如果PLC本身帶有可使用電源時,應核對提供的電流是否滿足應用要求,否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC,對輸入和輸出信號的隔離是必要的,有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。一個行之有效的企業(yè)內部網可以帶來如下好處:增加商務活動處理的敏捷性,對市場狀況能更快地做出反應,能更好地為客戶提供服務。一個城市可以有成百上千的企業(yè)、個人都會用到這個平臺、利用這些數據,開發(fā)各類應用、提供各種各樣的服務。對于這種情況(例如,對2線制傳感器加電流限制或與傳感器串聯一個PTC熱敏電阻),確保提供足夠保護。不管信息服務提供商是企業(yè)還是個人,他們開發(fā)服務是需要不斷投入的,如此就不得不面對要實現盈利的壓力,所以他們的產品有買家。(1)CPU執(zhí)行指令的速度(2)指令本身占有的時間(3)指令條數③根據被控制電動機的功率確定用哪的ABB軟啟動器,而不是根據電動機的額定電流選擇。
存儲器的選擇
由于計算機集成芯片技術的發(fā)展,存儲器的價格已下降,因此,為應用項目的正常投運,一般要求PLC的存儲器容量,按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時,應選擇容量更大,檔次更高的存儲器。
(五)冗余功能的選擇
1.控制單元的冗余
(1)重要的過程單元:CPU(包括存儲器)及電源均應1B1冗余。
(2)在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。
2.I/O接口單元的冗余
(1)控制回路的多點I/O卡應冗余配置。
(2)重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3)根據需要對重要的I/O信號,可選用2重化或3重化的I/O接口單
(六)經濟性的考慮
選擇PLC時,應考慮性能價格比??紤]經濟性時,應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素,進行比較和兼顧,終選出較滿意的產品。
輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值后,相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加,因此,點數的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮,使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。
PLC的主要應用領域分類
目前,PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化等各個行業(yè),使用情況主要分為如下幾類:
1.開關量邏輯控制
取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實現邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設備的控制,也可用于多機及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。
2.工業(yè)過程控制
在工業(yè)生產過程當中,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采用相應的A/D和D/A轉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調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調節(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.數據處理
PLC具有數算(含矩陣運算、函數運算、邏輯運算)、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數據的采集、分析及處理。數據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.通信及聯網
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發(fā)展,現在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
PLC的軟件組成
系統(tǒng)程序由PLC制造廠商設計編寫的,并存入PLC的系統(tǒng)存儲器中,用戶不能直接讀寫與更改。系統(tǒng)程序一般包括系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、程序等。
PLC的用戶程序是用戶利用PLC的編程語言,根據控制要求編制的程序。在PLC的應用中,重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序,以實現控制目的。由于PLC是為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置,其主要使用者是廣大電氣技術人員,為了滿足他們的傳統(tǒng)習慣和掌握能力,PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的語言。
PLC編程語言是多種多樣的,對于不同生產廠家、不同系列的PLC產品采用的編程語言的表達方式也不相同,但基本上可歸納兩種類型:一是采用字符表達方式的編程語言,如語句表等;二是采用圖形符號表達方式編程語言
編制技術文件
系統(tǒng)技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖。
三、 PLC 硬件系統(tǒng)設計
1 . PLC 型號的選擇
在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前,要詳細了解被控對象的控制要求,從而決定是否選用 PLC 進行控制。
在控制系統(tǒng)邏輯關系較復雜(需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數器等)、工藝流程和產品改型較頻繁、需要進行數據處理和信息管理(有數據運算、模擬量的控制、 PID 調節(jié)等)、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準備實現工廠自動化聯網等情況下,使用 PLC 控制是很必要的。
目前,國內外眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產品,使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經濟實用的目的。一般選擇機型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨,不要盲目貪大求全,以免造成投資和設備資源的浪費。