产品描述
大连西门子中国授权代理商变频器供应商
在plc没有像期望的那样开始工作的时候,应该先从PLC的外部来进行判断,这样,可以比较轻易地排除那些不是故障的误会。
所有的PLC在CPU模块、I/O模块或电源模块上都有LED指示灯。通常,红灯表示问题,绿灯表示OK。如果一个LED在闪烁,通常表示功能正在执行或者这个模块在等待什么。对LED灯状态的正确诠释可以节省你很多故障诊断的时间。所以在故障诊断之前,你应该把制造商的故障诊断指南看一遍并放在手边。
如果PLC不能进入运行(RUN)模式,你可以用下面的方法来看看问题是在硬件还是软件:
a)临时将终止循环指令放在你的用户程序的行。如果现在PLC可以进入运行模式了,表示问题在你的软件中;而不是PLC的硬件问题。(有些PLC需要你在进入运行模式之前,先所有的错误状态,即使原来的问题已经正了)。
b)将PLC的内存复位(注意!,你要将PLC的内存的内容做一份拷贝,或者,你确信你愿意丢失内存中所有的程序、数据和组态)。如果PLC现在可以进入运行模式,问题就出在组态或者冲突使用的内存上。
如果在检测一个传感器时,你发现PLC不能从一个传感器得到信号,检查该传感器的输出是否正常,接线是否正确。如果传感器经检查没有问题,则换一个同型号的输入模块,如果PLC能够识别该模块的改变,就表示输入模块故障了(或者你刚才传感器连线错误了),那么,可以按照如下的方法观察PLC输入模块的LED灯是否与传感器的状态变化一致:
a)如果输入LED没有动静,用万用表检查PLC输入模块的端子看看信号是否变化。如果没有,将传感器与PLC的连接断开,单对传感器进行测试。看看外接电源是否正常,检查直流电源的性是否接反。有些PLC是漏电流型(SINK)的,所以对应的传感器电路是正端子接到PLC的输入接点上,其它的DC输入模块是电流源型(SOURCE)的,则传感器电路要通过电源的地线接到输入接点上。
b)如果LED状态是发生变化了,可能是你的程序有问题。在你的用户程序中的行加一条终止循环的指令,然后运行程序,观察输入映射表,如果该位现在改变了,问题就在你的程序,很可能是你的程序中有一条指令对输入映射表进行了改写,从而改变了它的值。
如果输入映射表依然不随着输入模块的LED的状态而改变,那么,可能是传感器电路有故障。传感器电路的电流能力可能不足以驱动输入状态,虽然它可能足以改变LED的状态。检查输入触点有没有不正常的小的电压变化。
如果一个执行器看来无法得到PLC试图写给它的信号,观察输出模块的LED,确信它们是否随着PLC改变输出状态而一起改变:
a) 如果LED确实改变,用万用表检查输出模块的端子,是否提供了足以驱动外部电路的信号,同时也检查性是否正确。如果是,则将执行器从PLC上断开,对执行器单进行测试。(有些输出模块有保险丝,检查一下是否保险丝断了?)
b) 如果LED 不变化,检查输出电路的电源,和它与输出模块的接线,(DC 输出可以是源型或漏型的),如果接线正确,将执行器从PLC的输出模块断开,看看现在LED在不带执行器时是否改变。
换一个同型号的输出模块,如果PLC可以改变的输出状态,那么刚才的模块或接线就有问题。
PLC控制和DCS控制系统不是一个逻辑层次上的概念,从名称上就能看出:PLC是以功能命名,DCS是以体系结构命名。从原理上看PLC就可以组成DCS。当然两者性能差异还是存在的,要具体看产品和需要。从应用角度来说,简单地以PLC,DCS来区分,往往会走人误区。
dcs控制系统与PLC控制区别:DCS是一种“分散式控制系统”,而PLC(可编程控制器)只是一种控制“装置”,两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。
DCS网络是整个系统的神经,DCS系统通常采用的标准协议TCP/IP。它是双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开放性好.而PLC因为基本上都为单个小系统工作,在与别的PLC或上位机进行通讯时,所采用的网络形式基本都是单网结构,网络协议也经常与标准不符。在网络上PLC没有很好的保护措施。
DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系,任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制,协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统,其站与站(PLC与PLC)之间的联系则是一种松散连接方式,做不出协调控制的功能。
DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口,外接系统或扩展系统都十分方便,PLC所搭接的整个系统完成后,想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。
为保证DCS控制的设备的,DCS采用了双冗余的控制单元,当重要控制单元出现故障时,都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元,保证整个系统的。PLC所搭接的系统则需要配置双PLC实现冗余。
对各种工艺控制方案新是DCS的一项基本的功能,当某个方案发生变化后,工程师只需要在工程师站长将改过的方案编译后,执行下装命令就可以了,下装过程是由系统白动完成的,不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺对象的控制精度提高。
而对于PLC构成的系统来说,工作量其庞大,需要确定所要编辑新的是哪个PLC,然后要用与之对应的编译器进行程序编译,后再用的机器(读写器)一对一的将程序传送给这个PLC,在系统调试期间,大量增加调试时间和调试成本,而且不利于日后的维护。
在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中(500点以上),基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因DCS系统所有I/O模块都带有CPU,可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换,故障带电拔,随机换。而PLC模块只是简单电气转换元,没有智能芯片,故障后相应单元全部瘫痪。
plc实质是一种于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同.
a. 处理单元(CPU)
处理单元(CPU)是PLC的控制。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可*性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
b、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
C、电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
在现代化的工业生产中,大量采用了可编程序控制系统,可编程序控制器能在恶劣的工作环境下正常工作,但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训,本文阐述可编程序控制系统设计时应注意的问题。
1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上 “成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计,或者确定能在未来的生产实践中,经得起考验; 二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统,一旦做出来,要长久使用下去,难以找到机会反复修改。设计的硬件系统和编程软件,其中某些缺欠,可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件,后果难以预料。
2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰硬件结构不要追求繁琐,网络组态不要追求交叉因素太多,要力求使用可编程序控制器自身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时,建议型号简单,力求一致,模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多,从目前机箱的制造和配线工艺来看,输入与输出配线密度不能太高。
3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高,而网络通信是允许暂时失去通信联系,过后自己能重新恢复,但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外,在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时,对于主控制的关键命令,除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外,有使用它的I/O点做成的硬件联锁,特别是两者之间“急停”的处理;虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停止”或“急停”命令,但因一方在急停故障时已经停止运行,另一方并未收到已停止的信息而照常运行,其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源,然后将其信号送入可编程序控制器,这样可设备保护的时间。
4、可编程序控制器的程序要简明且可读用户软件的编写是“平铺直叙”,用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列,每个“黑盒子”按照结构化语言划分,可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调,但一定要明确。在设计与编写这些语句时,若使用不易推理的逻辑关系太多,或者语句因素太多,特殊条件太多,就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此,一个可编程控制器的用户软件的可读性,即编写的软件能为大多数人读懂,能理解可编程控制器在执行这个语句时,“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅,这是软件在使用和维护时的重要条件。
5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置,有运行检测的关键监视条件可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视,但从价格及反映现场状态的时间来看,屏幕监视尚不方便。关键的故障,或者在关键的机械设备附近,可配置一些指示灯,它们可以用数字量输出做成,用来监视程序的正常运行,或用来调试程序,在指示灯旁配以功能标牌,可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。
6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源对于设计的新系统,硬件上至少要保留15%左右的冗余,在软件编制时,同样要估计用户软件对计算机资源的需要与 用量。尤其对中间继电器,计数器/定时器的使用,要留有余地。因为在调试和运行后,软件总会被、,甚至重新编制。已编制的软件让人无法和完善,在工程上是不实际的。
7、合理地配置可编程序控制器系统的冗余可编程序控制系统可能做出多种方式的冗余,处理器的双机热备、冷备冗余是常见的方式。另外,双系统冗余,即处理器和全部的输入、输出、组网通信冗余,其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受,但在有毒、有害的化工生产环境这种冗余很有必要。在设计系统中,要使配置冗余方式较为经济而又实用,力求使故障缩小在本设备身上。不要因某一设备发生故障,引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。 以上阐述的几个方面,是在可编程序控制系统总体方案设计时,要格外重视的问题,只有在设计系统时,考虑周到,系统投入运行之后,设计人员才能少些遗憾。
PLC虽然适合工业现场,使用中也应注意尽量避免直接震动和冲击、阳光直射、油雾、雨淋等;不要在有腐蚀性气体、灰尘过多、发热体附近应用;避免导电性杂物进入控制器。
难道就这样束手无策,听任者为所欲为了吗?答案是否定的,多年来一直关注和研究plc控制程序保护方面的问题,笔者在实践中了一些经验和心得,在本文中愿意和**们共同分享和讨论,大家共同为保护自己的劳动成果而努力。笔者多年来一直从事西门子SIAMTIC S7 PLC的应用,因此本文也只是从纯粹的技术层面出发,探讨SIMATIC S7 PLC控制程序的保护。
一、在系统设计的初期,我们应该从系统的角度来考虑PLC控制程序的保护:
1. T.I.A(全集成自动化)的概念有助于保护我们的KNOW HOW
T.I.A实现了组态和编程,数据管理和通讯,自动化与驱动产品(包括PLC控制器、hmi人机界面、网络、驱动器等产品)的高度集成。实践证明,采用T.I.A集成概念设计的控制系统很难被。同一个软件平台,相同的硬件组成,一样的总线通讯,可以设计出截然不同的控制系统,这是一个让自由发挥的平台。例如,一个CPU315-2DP和2个MM440变频器进行PROFIBUS-DP的通讯,除了PLC和变频器有常规的数据交换,如果用户使用了DRIVES ES的工程软件,还能实现2个MM440之间的直接的快速数据交换,另外通过DRIVES ES还能实现PLC和MM440之间过10个总共16个PZD过程数据的交换,实现PLC批量下载变频器参数的功能。而这一切的实现从表面上看,硬件没有发生任何的变化,者很难从硬件上来判断出系统是如何控制这两台驱动器的速度的。不熟悉西门子产品的者无法轻易换硬件配置或软件,而即使者是个西门子产品的,要自分析清楚具体细节问题也不是件容易的事情。从某种程度上说,T.I.A大大提高了对者的技术水平要求的门槛,达到西门子系统集成水平的技术人员一是不多,二很少有愿意做这些不齿的事情的。
此外,对于一些较大系统的OEM开发商,路由通讯功能,iMAP软件包等都是很不错的T.I.A系统功能或工具,我们应该尽量利用T.I.A给我们带来的技术优势,技术,加大或的技术难度。
2. 使用通讯功能
在实际的工作中,我们往往会遇到一些系统间需要数据交换的问题(如PLC-PLC之间,PLC与驱动器之间,PLC与仪表之间),无论是西门子产品之间还是西门子产品与三方产品之间,建议使用通讯的方案来代替模拟量或开关量之间的信号互连的方案。对于前者,者只能看见一条硬件的通讯线,至于有多少数据是如何通过通讯交换的,者要花精力研究具体的用户程序才能搞清楚;而对于后者,是省心省力了,者也是一目了然,尽收眼底。
PLC与驱动器的通讯,除了了控制字/状态字、设定值/反馈值及过程变量的数据通讯,驱动器工作的参数也能由PLC通过软件下载,这样即可以降低终用户维护系统的技术要求,同时可以防止者通过驱动器工作参数分析系统尤其在驱动方面的工作原理和设计思路。西门子公司的工程软件DRIVE ES BASIC/SIAMTIC,为广大的西门子产品用户实现此类功能提供了一个强大的工具;而使用SIMATIC PLC却使用三方驱动器的用户,也可以自行开发针对性的参数读写程序,一般支持PROFIBU-DP的驱动器都可以实现。
有时候我们的控制系统会由多个子控制系统构成,由此形成多CPU机界面的网络,西门子S7-200产品常见的是PPI网络,S7-300/400产品常见的是MPI网络,通常是人机界面与CPU之间的数据交换,而我们也可在CPU的用户程序中添加一些无须组态的S7基本通讯功能(S7-200可用NETR/NETW指令,S7-300/400可以用X_PUT/X_GET指令),定时或不定时地在CPU之间进行少量数据交换,通过这些数据实现子系统控制逻辑的互锁。对于这样的系统,者要分析某一子系统的程序也不是件十分容易事情。
3. 使用面板类型的人机界面
尽量在自动化系统中使用面板类型的人机界面来代替单一的按钮指示灯,虽然按钮指示灯的功能是无法保密的,但目前为止,面板型人机界面能够实现程序上载并实现反编译的产品还不多见,可以在面板的画面上加上明显的厂家标识和联系方式等信息,者还不至于傻到连这个也原样照抄吧。这样迫使者重新编写操作面板的程序甚至于PLC的程序,而则可利用面板和PLC数据接口的一些特殊功能区(如西门子面板的区域指针,或VB脚本)来控制PLC的程序执行。这样的PLC程序在没有HMI源程序的情况下只能靠猜测和在线监视来PLC内部变量的变化逻辑,费时费力,大的增加了的难度。
4. 采用语言编写部分重要的工艺程序
这一点主要针对采用S7-300/400或WI产品的控制设备,除了使用STEP 7提供的LAD,STL,FBD标准编程语言来开发控制程序,我们还可以使用SCL,S7-GRAPH等语言来开发一些重要的工艺程序,WI还可以使用ODK软件包开发出专有的程序块。一般的者是不容易搞到这些开发工具的,即使有也不一定会使用,不用说来读懂这些程序了。
二、在项目具体实施的过程中,我们应该从软件开发技巧的角度来考虑PLC控制程序的保护:
1. 编程方式的采用
a) 采用模块化的程序结构,采用符号名,参数化来编写子程序块
b) S7-300/400尽量采用背景数据块和多重背景的数据传递方式
c) 多采用间接寻址的编程方式
d) 复杂系统的控制程序尤其是一些带有顺序控制或配方控制的程序,可以考虑采用数据编程的方式,即通过数据的变化来改变系统的控制逻辑或控制顺序。
用户应该尽量采用以上几种层次的编程方式,这样编出来的程序中嵌入系统的保护加密程序,才不容易被发现和破解
2. 主动保护方法
a) 利用系统的时钟
b) 利用程序卡或者CPU的ID号和序列号
c) 利用EEPROM的反写入功能,及一些需要设置的内存保持功能
d) 利用系统提供的累时器功能
e) 在用户程序的数据块中设置密码
f) 软件上设置逻辑陷阱
g) 可以反向利用自己在编程时犯的错误
3. 被动保护方法
a) 在内存容量利用许可的条件下,不要删除被认为是无用的程序
b) 在数据块里留下的标识,以便于将来遭到侵权时可以取证
4. 应用反技术的注意事项
a) 在用户程序中嵌入保护程序要显得自然一些,不能很突兀的加出一段程序来,代码要尽量精简,变量符号名应与被嵌入程序段的变量保持一致
b) 往往一种保护加密手段是不够的,应该多种方法并用,并且这些保护程序一旦后对系统造成的后果也应该尽量不同,造成所谓的“效应”,从而增加程序被的难度,时间与成本,短时间内让者束手无策,
c) 保护好程序的原代码,如果需要交付程序的,在不影响用户对设备维护的前提下,应对交付的程序做适当的技术处理,如删除部分符号名,采用上载的程序或数据块
d) 做好严格的测试,以避免保护程序的不完善引起的误动作而带来的不必要的麻烦,同时也能降低售后服务的的费用
三、 运用保护手段的原则
我们虽然掌握了一些加密保护的手段,有一点明白,密码和锁的道理是一样的,没有打不开的锁,也没有解不开的密码,我们从技术上采取的措施来防止侵权的作用还是十分有限的,因此大家不能把所有的希望都寄托在所谓的加密技术或与反技术上;除此之外我们还可以通过的申请等其他诸如法律手段来保护我们的知识产权;但重要的是我们不能安于现状,而是要勇于,不断地利用新技术开发新产品,技术新高地,争做的人,才能使我们的企业立于不败之地。
加密保护技术本身也是一把剑,用好了客户满意,自己的权益又悄悄的得到了保护,用不好不仅不起作用,给售后服务带来许多麻烦,还会得罪客户;好人掌握这种技术是用来保护自己不被侵权,而用心不良的人会利用它去要挟客户。因此本文也于讨论了关于PLC程序加密保护的一些原则性指导性的内容,而没有公布具体的程序代码指令,请读者们谅解。
谨以此文献给并鼓舞那些辛勤奋斗在开发生产为祖国自动化事业做出贡献的诸多**;同时谴责那些企图不劳而获,他人劳动成果的者侵权者。
概述:
工业现场传感器与PLC/FCS/DCS、仪器仪表之间输入输出的模拟信号隔离放大器(亦称模拟量隔离变送器)属于模拟信号调理的范畴。模拟信号隔离放大器能有效保护各级控制回路,或减弱环境噪声对测试电路的影响,抑制公共接地、变频器、电磁阀及浪涌脉冲对设备的干扰,同时对下级设备具有信号限压、扼流的功能。是变送器、仪器仪表、变频器、电磁阀、PLC/DCS输入输出及其通讯接口的防护器件。对于有些环境恶劣的工业现场,控制系统错综复杂,高温、震动、潮湿和干扰信号并存,所以通过隔离放大器将输入输出模拟信号进行放大、转换、远传且各系统回路隔离,的确是当今自动化控制系统中抗干扰的有效措施之一。
所谓带宽(band width)又叫频宽,是指在固定的的时间可传输的资料数量,亦即在传输管道中可以传递数据的能力。在数字设备中,带宽通常以bps表示,即每秒可传输之位数。在模拟设备仪器中,带宽通常以每秒传送周期或赫兹 (Hz)来表示。信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。
频率响应简称频响,在电子学上用来描述一台仪器仪表、PLC等设备对于不同频率的信号的处理能力的差异。同失真一样,这也是一个非常重要的参数指标。
带宽指标的测试方法如下,在输入端加上一个频率可调的正弦波模拟信号,输出端可以稳定跟随输入端信号的大频率范围就是带宽。工业信号隔离放大器带宽指标的工程意义是什么呢?在应用当中我们如何理解“带宽”呢?带宽指标反映了隔离放大器对输入信号变化的响应速度。带宽越大,隔离放大器对信号变化的响应速度越快;带宽越小,说明隔离放大器对输入信号瞬间变化反应不敏感,在某些场合也就意味着抗干能力较强。
隔离放大器和隔离变送器的工作原理是将传感器、仪器仪表、PLC等发送与接收的标准信号或温度、位移、频率、转速等信号通过半导体器件进行调制,再由光感或磁感器件进行隔离转换变送,然后进行解调还原成精度、线性度一致的原有信号或变换成其它信号,同时对隔离前后信号的工作电源进行隔离处理,以保证信号输入、信号输出与辅助电源即变换前后的信号、电源、地之间三隔离。模拟信号隔离放大器和隔离变送器属于工业仪器仪表与传感器分类中的一种器件,其主要功能是模拟量的隔离、放大、转换及变送,因而就必然有信号带宽和频率响应这个基本的技术指标。
工业现场信号传输干扰处理参考方案(变频器抗EMC干扰隔离放大器):
工业现场有变频控制设备、大功率电磁起动设备、GPS高频信号无线收发装置等存在EMC干扰源的系统,需要针对不同的干扰源及系统控制信号的特性来分析确定干扰信号处理解决方案。
1、传感器输出模拟信号上的干扰
在传感器输出端加装ISO系列模拟信号隔离放大器可以有效解决模拟信号传输过程中的衰减和EMC干扰,增强显示控制系统的稳定性和性。用于变频器抗EMC干扰的模拟信号隔离放大器:ISO EM U-P-O-M系列,是在IC内部加装输入信号干扰抑制滤波电路和输出干扰谐波吸收电路,增强抗EMC电磁干扰和高频信号空间干扰功能。特别适用于现场有变频控制设备、大功率电磁起动、GPS高频信号无线收发装置的场合。
2、高频信号辐射的空间干扰
将各控制系统、设备分别加装金属屏蔽盒(不同频率段使用的金属成分不同)并将外壳接地,信号通讯传输线路采用双绞屏蔽电缆。
3、RS232/RS485的远程通讯线路干扰
在RS232/RS485通讯接口上加装DC-DC隔离模块电源,将通讯供电电源与其它电源直接隔离开来。信号通讯传输线路也要采用双绞屏蔽电缆(屏蔽层接地)。
4、系统供电电源电路中的干扰
现场有大电流晶闸管、变频控制设备、大功率电磁起动装置的,对电源系统的供电参数会产生畸变影响。通过电源电路,干扰信号会进入到现场的各个控制装置。因此,要确定现场的各个装置接地良好,各装置的供电电源要加装与其相匹配的电源滤波器(低通EMI滤波器或抑制电抗器)。
模拟信号隔离放大器隔离变送器的带宽与频响工业现场技术指标选型应用参考:
1、模拟信号在变化频率缓慢(<50Hz)的场合(如测量温度、压力、位移、流量等),可选用带宽较小、低频响的隔离放大器:ISO EM U(A)-P-O-M系列产品(M:表示低频响)。 所以在变频器控制系统中,为抑制和隔离EMC干扰,常选用:ISO EM U-P-O-M系列的隔离放大器。
2、模拟信号在变化频率高(>2KHz)的场合(如测量转速、调节高速电子开关、开关电源的PWM控制等),为采集数据的完整和,常选用高带宽、高低频响的隔离放大器:ISO EM U(A)-P-O-H系列产品
(H:表示高频响)。
3、高频与低频响环境以外的大多数系统都选择常规频响(2K)产品:ISO EM A-P-O或ISO EM U-P-O系列。
4、对现场环境有强磁空间干扰(高频电磁大电流负载)场合可选用光电隔离放大器:ISO U(A)-P-O-M系列。
本人用的300plc(313C-2DP)做项目,还是主从通讯。由于数据量很大(过130),我查了下这个CPU的参数,上面有:I/O过程映像:输入128字节,输出128字节。CPU 在程序循环处理过程中有一段连续的地址区域存储过程信号叫做过程映象区,他处于CPU的系统存储区中。这样CPU 可以访问内部存储区获得I/O 信号而不用直接访问I/O 模块。
过程映象区中的I/O 值不反映当前的I/O 信号,他记录的是循环扫描起始期的I/O 值。当输入模块中的一个信号状态发生改变,过程映象区中该信号的状态直到下次循环开始时才会新。
通过过程映像区访问时,地址格式是I/Q(输入/输出),小可以访问到位,如I0.0,Q10.0
一般通过过程映像区访问的循环程序运行流程如下:
1. 执行CPU 内部任务
2. 将过程映像区输出区(PIQ)送到模块输出通道
3. 从模块的输入通道到过程映像区输入区(PII)
4. 执行用户程序段
但是过程映象区仅有128 个字节,而对于新型的CPU315-2DP(2AG10),它支持的数字量通道是16384,即有2048byte,有时候在I/O 量很大的情况下有必要采用直接I/O 访问的方式而不占用过程映像区,小访问单位是字节。地址格式如下:
PIB/ P 256 ,PIW / PQW 256,PID / PQD 256。
注意:直接I/O 访问,小按字节进行,不能单对位进行操作。
CPU 系统循环扫描周期:
一般在循环扫描周期中,过程映象区会自动地新,但在S7-400 和CPU 318 中您可以取消这样的新方式,进行直接的I/O 访问或者在程序的不同地方调用SFC26”UPDAT_PI”
和SFC27”UPDAT_PO”来新过程映象区。
一讲到plc与编码器的连接,很多人就立刻想到了高速计数,高速计数仅仅是针对于增量型编码器的方波脉冲信号,对于编码器实际上计数累加,“高速计数”已没有意义。而即使是增量的方波脉冲信号,也有很多技术特征不同,PLC使用人员在选择编码器时分辨清楚:
1),5V差分驱动信号,编码器特征是工作电压是5V,ABZ信号输出线有6根:A+,A-;B+,B-;Z+,Z-。注意A-是相对于A+的反相(就是当A+为高电平,A-就是低电平,当A+为低电平,A-就是高电平),有时也有是在A的头上加一个横线表示。
含反相信号的优点是抗干扰能力强,传输距离远,因为脉冲信号是电压信号,A+,A-互为反相两个线缆双绞在一起,从电缆外部看几乎都没有“变化”了,没有电磁场的波也就不易受外部电磁场的影响,即使有干扰影响,在接收端的“差分”(“差”就是做减法的意思)后了共模干扰。但是5V信号电压偏低,对于较大型电机和较复杂的现场工控就不适合,目前主要用户是伺服电机等小型化设备中,PLC大都不用(如有运动控制卡的会用此信号接口)。
在欧系产品的有些说明书里面,这个信号有时会用TTL表示,但是在RS422标准出来推广以后,逐渐的也有用RS422表示,并且有些RS422的信号做到的是5--24V。
2),集电开路信号,(PNP或者NPN),就是简单的10-24V的ABZ三根线,没有反相信号。注意这个信号有PNP与NPN之分,事实上确实就是三管放大电路,应该对应接收端匹配。例如NPN的编码器配NPN的PLC。早先的半导体放大电路的发展,日本与欧洲各自有所侧重,日本的基本是以NPN结晶体管放大电路为主,而欧洲的基本是以PNP电路为主,两者虽然可以用“上拉电阻”采集电压信号同样获得方波互通,但是通过这种上拉电阻的方波信号在高速和干扰杂波的情况下信号品质很差,容易造成误读。上拉电阻仅仅是经济而临时性办法,不应一直有用。
集电开路输出的信号,尽量要与原性一致的匹配,而不是上拉电阻(编码器内部或PLC内部预先加入的上拉电阻),在编码器选择性和PLC的选型是需要特别注意。
目前的经济性PLC和日系经济型编码器很多就是这种“集电开路信号”的。
集电开路信号除了信号匹配性需要特别注意以外,由于没有反相信号平衡,它的抗干扰能力较差,而对于感应到的反向冲击电压很容易烧毁电路(例如电机启动瞬间产生的电磁场冲击),这种信号是较低端的信号,一般建议只用在小型加工设备(固定设计环境)的场合。
3),推挽式放大电路(HTL-3),编码器特征也是10-30V的ABZ三根线,但是它是将集电开路的NPN和PNP的放大电路叠加,形成“推拉放大”,因此它可以兼容PNP和NPN的接口,并且没有上拉电阻的漏电流可能,另外它对于反向冲击电压有回路把冲击能带走,也不易烧毁电路。具有推挽式(也有叫推拉的,也有叫HTL的)信号的编码器可以兼容连接集电开路的PNP或者NPN接口。
4),推挽式放大电路含反相信号(HTL-6),编码器特征是10-30V并6根线,A+,A-;B+,B-;Z+,Z-,它既有了推挽式HTL三线式的优点,又有了差分式抗干扰平衡的优点。另外请注意,哪怕PLC只有ABZ三个接口而没有A-B-Z-,这种编码器的电缆也要保留至接收端,A-B-Z-悬空封闭,因为编码器信号是电压式的,这类编码器信号就算不接电缆保留至接收端,它仍然能够有电压在上面而起到电压平衡的效果(如果接收端三线接口,差分效果就没有了),仍然有提高抗干扰的能力。编码器信号能够传输200米距离的就是指这种信号(例如GI58N增量型编码器)。
请注意,这是西门子等大欧系主推的增量编码器接口!西门子的变频器和PLC基本都是这种接口,哪怕只接三根线。
5),5—30V推挽式含反相信号(HTL-G6),这是全兼容上述四种信号的,并且为防止接错线,这个信号做了电源短路保护和信号短路保护,包括电源在内的8跟线接错是不应该烧电路的,接错也不烧是HTL-G6的特征。这个信号可以传输达300米(编码器电缆),信号强度大,抗干扰能力强,是今后自动化应用值得的编码器信号接口。当然,对于5V差分你如果预先确定的话,请还是选择1种信号,5V差分驱动。
欧系的编码器,例如德国海德汉、Sick、TR等增量编码器都有上述HTL-6的增量信号可供选择;
GEMPLE提供的增量型编码器的输出信号,属于上述的4种和5种,例如GI58N和GI40N等都有这个接口可选。
日系编码器(包括韩国)在中国市场上没有看见有4种和5种,绝大部分是1种和2种,5V差分驱动和集电开路输出,而且集电开路输出也是基本上是NPN,这个信号与欧系PLC的连接在匹配上存在差异,如需选择请特别关注信号匹配性要求。
其他:增量编码器还有一种输出信号是正余弦信号输出,这一般用于伺服电机和电梯曳引机上,PLC基本上没有这样的接口,除非是的运动控制卡有些。
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