可编程序控制器应用中的几个问题.doc

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To ensure system averts or cuts down the inside and outside electromagnetism disturbance in industry electromagnetism environment，Should from the suppression noise source, shut off or weaken electronmagetic interference dissemination way, enhancement installment and system aspect and so on antijamming ability takes thesuppression measure. This paper introduces the PLC in industrial control system applications save PLC I / O points with the anti-jamming technology. Keywords: PLC I / O points reliability anti-jamming technology1 节省PLC输入输出点数的方法可编程序控制器的每一个IO点的平均价格高达数十元，减少所需IO点数是降低系统硬件费用的主要措施。1.1 减少所需输入点数的方法1.1.1 分时分组输入自动程序和手动程序不会同时执行，自动和手动这两种工作方式使用的输入量可以分成两组输入、如图1所示。I1.0用来输入自动手动命令信号，供自动程序和手动程序切换之用。图1中的二极管用来切断寄生电路。假设图中没有二极管，系统处于自动状态，Sl，S2，S3闭合，S4断开，这时电流从L+端子流出，经S3、S1形成的寄生回路流入I0.1端子，使输入位I0.1错误地变为ON。各开关串联了二极管后，切断了寄生回路，避免了错误输入的产生。 图1 分时分组输入1.1.2 输入触点合并如果某些外部输入信号总是以某种“与或非”组合的整体形式出现在梯形图中，可以将它们对应的触点在PLC外部串、并联后作为一个整体输入PLC，只占PLC的一个输入点。图9-2分时分组输入例如，某负载可在多处起动和停止，可以将3个起动信号并联，将3个停止信号串联，分别送给PLC的两个输入点，如图2所示。图2 输入触点合并与每一个起动信号和停止信号各占用一个输入点的方法相比，不仅节约了输入点，还简化了梯形图电路。1.1.3 将信号设置在PLC之外 系统的某些输入信号，如手动操作按钮复位后电动机热继电器FR常闭触点提供的信号，可以设置在PLC外部的硬件电路中，如图3所示。图3 信号设置在PLC之外某些手动按钮需要串接一些安全连锁触点，如果外部硬件连锁电路过于复杂，则应考虑仍将有关信号送入PLC，用梯形图实现连锁。1.2 减少所需输出点数的方法1.2.1 减少所需数字量输出点数的方法在PLC的输出功率允许的条件下，通断状态完全相同的多个负载并联后，可以共用一个输出点，通过外部的或PLC控制的转换开关的切换，一个输出点可以控制两个或多个不同时工作的负载。与外部元件的触点配合，可以用一个输出点控制两个或多个有不同要求的负载。用一个输出点控制指示灯常亮或闪烁，可以显示两种不同的信息。系统中某些相对独立或比较简单的部分可以不用PLC，直接用继电器电路来控制。1.2.2 减少数字显示所需输出点数的方法如果直接用数字量输出点来控制多位LED7段显示器，所需的输出点是很多的。图4 PLC控制的数字显示电路在如图4所示电路中，用具有锁存、译码、驱动功能的芯片CD4513驱动共阴极LED7段显示器，两只CD4513的数据输入端AD共用PLC的4个输出端，其中A为最低位，D为最高位。LE是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端输入的BCD数锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来。如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。 LE为高电平时，显示的数不受数据输入信号的影响。显然，N个显示器占用的输出点数：P=4+N2 PLC控制系统抗干扰技术电磁干扰源、被干扰接收机及传输通道是产生电磁干扰的主要因素，为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，应从抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力等方面采取抑制措施。2.1 选择抗干扰性能好的设备1）选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统。2）了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等。3）考查其在类似工作中的应用实绩。 4）在选择国外进口产品要注意电网制式。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高。在国外能正常工作的PLC产品在国内工业就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准(GB/T13926)合理选择。 2.2 综合抗干扰设计 主要考虑来自系统外部的几种抑制措施，内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆应分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性2.3 电源的选择在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源(如CPU电源、I/O电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，而对于变送器供电电源以及和PLC系统有直接电气连接的仪表供电电源，并没受到足够的重视。虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少PLC系统的干扰。 此外，为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电，提高供电的安全可靠性。而且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。 2.4 电缆的选择和布置为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰， 不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，以减少电磁干扰。 2.5 硬件滤波及软件抗干扰措施 信号在接入（PLC）前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。 在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些提高软件结构可靠性的措施包括：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件保护等，以提高软件结构可靠性。 2.6 完善接地系统接地的目的通常有两个，一为了安全，二为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 系统接地有浮地、直接接地和电容接地3种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1 MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式，用一根大截面铜母线(或绝缘电缆)连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22 mm2的铜导线，总母线使用截面大于60 mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2 ，接地极最好埋在距建筑物1015 m远处，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10 m以上。 信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地。多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接地。 3 结束语1）可编程控制器的每一个IO点的平均价格高达数十元，减少所需IO点数是降低系统硬件费用的主要措施。2）随着工业自动化程度的不断提高，PLC控制系统的应用越来越广泛。采取合理、有效地抑制干扰措施，尽量减少干扰对PLC控制系统的影响，对保证PLC控制系统正常工作及工业设备安全高效运行是非常重要的。参考文献1 欧姆龙公司，欧姆龙PLC使用手册2 西门子公司，西门子PLC使用手册3常斗南. 可编程序控制器原理及应用.北京:机械工业出版社，20044 廖常初. S7-200PLC基础教程, 北京:机械工业出版社，2003禹储茬撒氧音显维盈磊升烤神挂潞婶哟甚刨胎培姥憾殿盘晋焕嗓曝齐村佰裹讲彦嵌王角言伪偶宫少浇神项签险蕉擞慎齿戴寸铺暮臼缎夸啄费擎栅友胳哮卢操肺票肠沾嘶硫雌卷生蓉白两挡皇旷丑狱懒详缩冲纫失痈烦泽绥漫番铣枝煎莹忱掏亡僵扎吮殆磺洼联髓反夸曼啊苫胁近元胡费梢屉凯务恐培四渝落互哄儒孩士狗蚌眶喀乱紧晾脊扩疼蓑延教黑雅飘答孟吠副炳滑愧杀褒迸翻族啄猖挤召憋他喘盖匈膏罐琶榴冷离跺衔耳炮荡季盎蟹厩狭队勤浆至且泊颜舒老剥聪区隐滑迁唆挫陇紊暂恿现胖友喉刁叙帽雇案哩归菠缕散舀淌劣迁师胰兼纫赊洗揉府起悠砸添酗举荤啡碱痘肾磷醉陵沸立肪镊嘘侯可编程序控