6ES7241-1CH32-0XB0

隨著工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器(PLC)在工業(yè)設(shè)備控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。本文詳細(xì)介紹了影響PLC運(yùn)行的干擾類型及來源，并提出抗干擾設(shè)計(jì)的實(shí)施策略。

    自動(dòng)化系統(tǒng)所使用的各種類型PLC中，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。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，另一方面要求應(yīng)用部門在工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。

    電磁干擾類型及其影響

    影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是干擾源。

    干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲波形性質(zhì)來劃分。按噪聲產(chǎn)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(zhì)不同，可分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，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(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)電壓迭加所形成。共模電壓有時(shí)較大，特別是采用隔離性能差的配電器供電時(shí)，變送器輸出信號(hào)的共模電壓普遍較高，有的可高達(dá)130V以上。共模電壓通過不對(duì)稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，影響測控信號(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，這種干擾疊加在信號(hào)上，直接影響測量與控制精度。

    電磁干擾的主要來源

    1．來自空間的輻射干擾?？臻g輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。若PLC系統(tǒng)置于其射頻場內(nèi)，就會(huì)受到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對(duì)PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是對(duì)PLC通信網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)

    2．來自系統(tǒng)外引線的干擾。主要通過電源和信號(hào)線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較為嚴(yán)重，主要有下面三類：

    一類是來自電源的干擾。實(shí)踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后更換隔離性能更高的PLC電源問題才得到解決。

    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)電壓和電流，尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化、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，都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但因其機(jī)構(gòu)及制造工藝等因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，隔離是不可能的。

6ES7241-1CH32-0XB0

EPR0M存儲(chǔ)器是一種常的只讀存儲(chǔ)器，定入時(shí)加高電平，擦除時(shí)用紫外線照射。PLC通過寫入器可將RAM區(qū)的用戶程序固化到R0M盒中的EPR0M中去。在PLC機(jī)中插入R0M盒，PLC則執(zhí)行R0M盒中用戶程序；反之，不插上R0M盒，PLC則執(zhí)行RAM區(qū)用戶程序。

EEPR0M存儲(chǔ)器是一種可用電改寫的只讀存儲(chǔ)器。

（4）輸入輸出組件（I/0模塊）

I/0模塊是CPU與現(xiàn)場I/0裝置或其它外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平與驅(qū)動(dòng)能力的I/0模塊和各種用途的I/0組件供用戶選用。如輸入/輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、誤碼較驗(yàn)、A/D或D/A轉(zhuǎn)換以及其它功能模塊等。I/0模塊將外界輸入信號(hào)變成CPU能接受的信號(hào)，或?qū)PU的輸出信號(hào)變成需要的控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象（包括開關(guān)量和模擬量），以確保整個(gè)系統(tǒng)正常工作。

輸入的開關(guān)量信號(hào)接在IN端和0V端之間，PLC內(nèi)部提供24V電源，輸入信號(hào)通過光電隔離，通過R/C濾波進(jìn)入CPU控制板，CPU發(fā)出輸出信號(hào)至輸出端。PLC輸出有三種型式：繼電器方式、晶體管方式和晶閘管方式。

（5）編程器

編程器是用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試檢查和監(jiān)視等。還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過通訊端口與CPU聯(lián)系，完成人機(jī)對(duì)話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開關(guān)。編程器的鍵盤采用梯形圖語言鍵符式命令語言助記符，也可以采用軟件的功能鍵符，通過屏幕對(duì)話方式進(jìn)行編程。

編程器分為簡易型和智能型兩類。前者只能連機(jī)編程，而后者既可連機(jī)編程又可脫機(jī)編程。同時(shí)前者輸入梯形圖的語言鍵符，后者可以直接輸入梯形圖。根據(jù)不同檔次的PLC產(chǎn)品選配相應(yīng)的編程器。

（6）外部設(shè)備

一般PLC都配有盒式錄音機(jī)、打印機(jī)、EPR0M寫入器、高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)等外部設(shè)備。

（7）電源

根據(jù)PLC的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，它對(duì)電源并無特別要求，可使用一般工業(yè)電源。

@
可編程控制器的工作過程及FN2N PLC的組成

PLC雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大的不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，有鍵按下或I/O動(dòng)作則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序無鍵按下則繼續(xù)掃描。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中，用戶程序按先后順序存放

西門子S7-1200系列PLC簡介

SIMATIC S7-1200 控制器用于處理機(jī)械設(shè)備制造和工廠建造中的開環(huán)和閉環(huán)控制任務(wù)。 由于具有模塊化的緊湊型設(shè)計(jì)，同時(shí)又具有高性能，SIMATIC S7-1200 適用于廣泛的自動(dòng)化應(yīng)用。其應(yīng)用范圍從取代繼電器和接觸器，一直延伸到網(wǎng)絡(luò)中以及分布式結(jié)構(gòu)內(nèi)的復(fù)雜自動(dòng)化任務(wù)。 S7-1200 在先前出于經(jīng)濟(jì)原因而開發(fā)電子裝置的領(lǐng)域益得到應(yīng)用。 例如，應(yīng)用的例子包括： 貼片系統(tǒng) 傳送帶系統(tǒng) 電梯和自動(dòng)扶梯 物料輸送設(shè)備 金屬加工機(jī)械 包裝機(jī)械 印刷機(jī)械 紡織機(jī)械 混合系統(tǒng) 淡水處理廠 污水處理廠 外置顯示器 配電站 室溫控制 加熱/冷卻系統(tǒng)控制 能源管理 消防系統(tǒng) 空調(diào) 照明控制 泵控制 安防/門禁系統(tǒng) Design SIMATIC S7-1200 系列包括以下模塊： 性能分級(jí)的不同型號(hào)緊湊型控制器，以及豐富的交/直流控制器。

西門子S7-1200系列PLC簡介

各種信號(hào)板卡（模擬量和數(shù)字量），用于在 CPU 上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的模塊化控制器擴(kuò)展，同時(shí)節(jié)省安裝空間。 各種數(shù)字量和模擬量信號(hào)模塊。 各種通信模塊和處理器。 帶 4 個(gè)端口的以太網(wǎng)交換機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?SIWAREX 稱重系統(tǒng)終端模塊 PS 1207 穩(wěn)壓電源裝置，電源電壓 115/230 V AC，額定電壓 24 VDC 機(jī)械特性 堅(jiān)固、緊湊的塑料機(jī)殼 連接和控制部件易于接觸，并由前蓋板提供保護(hù) 模擬量或數(shù)字量擴(kuò)展模塊也具有可拆卸的連接端子 設(shè)備特性 標(biāo)準(zhǔn)： SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL、CSA 和 FM（I 類，類別 2；危險(xiǎn)區(qū)組別 A、B、C 和 D，T4A）。生產(chǎn)質(zhì)量管理體系已按照 ISO 9001 進(jìn)行認(rèn)證。 通信 SIMATIC S7-1200 支持各種通信機(jī)制： 集成 PROFINET IO 控制器接口 帶 PROFIBUS DP 主站接口的通信模塊 帶 PROFIBUS DP 從站接口的通信模塊 GPRS 模塊，用于連接到 GSM/G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) LTE 模塊，用于在第四代 LTE（長期演進(jìn)）移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信。 通信處理器，可通過以太網(wǎng)接口連接到 TeleControl Server Basic 控制中心軟件，并借助于基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全通信。 通信處理器，可連接到服務(wù)應(yīng)用的控制中心。 RF120C，可連接到 SIMATIC Ident 系統(tǒng)。

S7-1200 系列是一款可編程邏輯控制器 (PLC, Programmable Logic Controller)，可以控制各種自動(dòng)化應(yīng)用。 S7-1200 設(shè)計(jì)緊湊、成本低廉且具有功能強(qiáng)大的指令集，這些特點(diǎn)使它成為控制各種應(yīng)用的解決方案。S7-1200 型號(hào)和基于 Windows 的編程工具提供了解決自動(dòng)化問題時(shí)需要的靈活性。

SIMATIC S7-1200 PLC 與新型 SIMATIC HMI Basic Panel 的匹配確保自動(dòng)化任務(wù)特別高效、易于開發(fā)和調(diào)試

用于SIMATIC S7-1200的微型自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大

在開發(fā)新的SIMATIC S7 -1200過程中，西門子強(qiáng)調(diào)控制器、人機(jī)界面和軟件之間的無縫集成和整合。因此，新的SIMATIC S7 -1200微型PLC具有靈活性和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了緊湊設(shè)計(jì)下的高性能，并且仍然適合在較低的性能范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的任務(wù)。

S7-1200 CPU——整合，與眾不同

描述

新的模塊化 SIMATIC S7-1200 控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心，可實(shí)現(xiàn)簡單卻高度精確的自動(dòng)化任務(wù)。SIMATIC S7-1200 控制器實(shí)現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大、投資安全并且*適合各種應(yīng)用。

可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動(dòng)化解決方案的重要組成部分。

SIMATIC HMI 基礎(chǔ)面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個(gè)新控制器以及強(qiáng)大的集成工程組態(tài)兼容，可確保實(shí)現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動(dòng)、精確監(jiān)控和等級(jí)的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動(dòng)化系統(tǒng)的效率提升到一個(gè)的水平。

優(yōu)勢

整合

SIMATIC HMI 基礎(chǔ)面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個(gè)新控制器以及強(qiáng)大的集成工程組態(tài)兼容，可確保實(shí)現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動(dòng)、精確監(jiān)控和等級(jí)的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動(dòng)化系統(tǒng)的效率提升到一個(gè)的水平。

用于可擴(kuò)展設(shè)計(jì)中緊湊自動(dòng)化的模塊化概念。
SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、強(qiáng)大的集成技術(shù)功能和可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)。它實(shí)現(xiàn)了通信簡便，有效的技術(shù)任務(wù)解決方案，并*一系列的獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)的 應(yīng)用需求。

在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)率.

使用*集成的新工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 對(duì) SIMATIC S7-1200 進(jìn)行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設(shè)計(jì)理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計(jì)理念可以使您在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能讓您的工程進(jìn)行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對(duì)未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗(yàn)，因此 SIMATIC STEP 7 的設(shè)計(jì)是以未來為導(dǎo)向的。