西门子触摸屏6AV2123-2DB03-0AX0性能参数
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产品描述

产品规格模块式包装说明全新

西门子触摸屏6AV2123-2DB03-0AX0性能参数


  1)按I/O点数分类

 PLC所能接受的输入信号个数和输出信号个数分别称为PLC的输入点数和 输出点数。其输入、输出点数的数目之和称为PLC的输入/输出点数,简称I/O点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。

 一般而言,PLC控制系统处理的I/O点数较多时,则控制关系比较复杂,用户要求的程序存储器容量也较大,要求PLC指令及其他功能比较多。按PLC输入、输出点数的多少可将PLC分为以下三类。

 (1)小型机

 小型PLC输入、输出总点数一般在256点以下,用户程序存储器容量在4K字左右。小型PLC的功能一般以开关量控制为主,适合单机控制和小型控制系统。

 (2)中型机

 中型PLC的输入、输出总点数在256~2048点之间,用户程序存储器容量达到8K字左右。中型机适用于组成多机系统和大型控制系统。

 (3) 大型机

 大型PLC的输入、输出总点数载2084点以上,用户程序存储器容量达到16K字以上。大型机适用于组成分布式控制系统和整个工厂的集散控制网络。

 上述划分没有一个十分严格的界限,随着PLC技术的飞速发展,一些小型PLC也具备中型或大型PLC的功能,这也是PLC的发展趋势。

 2)按结构形式分类

 按照PLC的结构特点可分为整体式、模块式两大类。

 (1)整体式结构

 把PLC的CPU、存储器、输入/输出单元、电源等集成在一个基本单元中,其结构经凑,体积小,,安装方便。基本单元上设有扩展端口,通过电缆与扩展单元相连,可配接特殊功能模块。微型和小型PLC一般为整体式结构,S7-200系列属整体式结构。

 (2)模块式结构

 模块式结构的PLC由一些模块单元构成,这些标准模块包括CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块和各种特殊功能模块等,使用时将这些模块插在标准机架内即可。各模块功能是立的,外形尺寸是统一的。模块式PLC的硬件组态方便灵活,装配和维修方便,易于扩展。

 目前,中、大型PLC多采用模块式结构形式,如西门子的S7-300和S7-400系列


  PLC的配线主要包括电源接线、接地、I/O接线及对扩展单元的接线等。
(1)电源接线与接地
PLC的工作电源有120/230V单相交流电源和24V直流电源。系统的大多数干扰往往通过电源进入PLC,在干扰强或性要求高的场合,动力部分、控制部分、PLC自身电源及I/O回路的电源应分开配线,用带屏蔽层的隔离变压器给PLC供电。隔离变压器的一次侧接380V,这样可以避免接地电流的干扰。输入用的外接直流电源采用稳压电源,因为整流滤波电源有较大的波纹,容易引起误动作。
良好的接地是抑制噪声干扰和电压冲击保证PLC工作的重要条件。PLC系统接地的基本原则是单点接地,一般用自的接地装置,单接地,接地线应尽量短,一般不过20m,使接地点尽量靠近PLC。
²        ²        交流电源接线安装如图42所示。说明如下:
1用一个单开关a将电源与CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。
2用一台过流保护设备b以保护CPU 的电源输出点以及输入点,也可以为每个输出点加上保险丝。
3当使用Micro PLC 24VDC 传感器电源c时可以取消输入点的外部过流保护,因为该传感器电源具有短路保护功能。
4将S200 的所有地线端子同近接地点d相连接以提高抗干扰能力。所有的接地端子都使用14 AWG或1.5mm2 的电线连接到立接地点上(也称一点接地)。
5本机单元的直流传感器电源可用来为本机单元的直流输入e,扩展模块f,以及输出扩展模块g供电。传感器电源具有短路保护功能。
6在安装中如把传感器的供电M端子接到地上h可以抑制噪声。
²        ²        直流电源安装如图43所示。说明如下:
1用一个单开关a,将电源同CPU 所有的输入电路和输出(负载)电路隔开。
2用过流保护设备b、c、d,来保护CPU 电源、输出点,以及输入点。或在每个输出点加上保险丝进行过流保护。当使用Micro 24VDC 传感器电源时不用输入点的外部过流保护。因为传感器电源内部具有限流功能。
3用外部电容e来保证在负载突变时得到一个稳定的直流电压。
4在应用中把所有的DC 电源接地或浮地f(即把全机浮空,整个系统与大地的绝缘电阻不能小于50兆欧)可以抑制噪声,在未接地DC 电源的公共端与保护线PE之间串联电阻与电容的并联回路g ,电阻提供了静电释放通路,电容提供高频噪声通路。常取R=1M ,C=4700pf。
5将S200 所有的接地端子同近接地点h连接,采用一点接地,以提高抗干扰能力。
624V 直流电源回路与设备之间,以及120/230V交流电源与危险环境之间,进行电气隔离。
(2)I/O接线和对扩展单元的接线
 可编程控制器的输入接线是指外部开关设备PLC的输入端口的连接线。输出接线是指将输出信号通过输出端子送到受控负载的外部接线。
 I/O接线时应注意:I/O线与动力线、电源线应分开布线,并保持一定的距离,如需在一个线槽中布线时,须使用屏蔽电缆;I/O线的距离一般不过300m;交流线与直流线,输入线与输出线应分别使用不同的电缆;数字量和模拟量I/O应分开走线,传送模拟量I/O线应使用屏蔽线,且屏蔽层应一端接地。

      PLC的基本单元与各扩展单元的连接比较简单,接线时,先断开电源,将扁平电缆的一端插入对应的插口即可。PLC的基本单元与各扩展单元之间电缆传送的信号小,频率高,易受干扰。因此不能与其他连线敷设在同槽内。

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1.PLC的类型
   PLC按结构分为整体型和模块型两类,按应用环境分为现场安装和控制室安装两类;按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发,通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统;模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡,因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数,功能扩展方便灵活,一般用于大中型控制系统。

2.输入输出模块的选择

输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块,应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块,应考虑选用的输出模块类型,通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点;可控硅输出模块适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等,与应用要求应一致。可根据应用要求,合理选用智能型输入输出模块,以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。

3.电源的选择

PLC的供电电源,除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外,一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源,与国内电网电压一致。重要的应用场合,应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时,应核对提供的电流是否满足应用要求,否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC,对输入和输出信号的隔离是必要的,有时也可采用简单的二管或熔丝管隔离。

4.存储器的选择

由于计算机集成芯片技术的发展,存储器的价格已下降,因此,为保证应用项目的正常投运,一般要求PLC的存储器容量,按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时,应选择容量大,档次高的存储器。


传统PLC的生产被几家厂商所,造成PLC的性价比增长很缓慢。这些问题都成了制约传统PLC发展的因素。近年来,随着计算机技术的迅猛发展以及PLC方面标准的,一项传统PLC局限性的新兴技术发展起来了,备具优势,这就是软PLC技术。


软PLC的硬件体系结构不再封闭,用户可以自己选择合适的硬件组成满足要求的软PLC。


传统PLC的指令集是固定的,而实际工业应用中可能需要定义算法。软PLC指令集可以加丰富,用户可以使用符合标准的操作指令。


PC机厂家的激烈竞争使得基于PC机的软PLC的性价比得以提高。


传统PLC限制在几家厂商生产,具有私有性,因此很难适应现有标准计算机网络,常常是PLC与计算机处在不同类型的网络中。软PLC不仅能加入到已存在的私有PLC网络中,而且可以加入到标准计算机网络中。这使得现有计算机网络的很多研究成果很容易地应用到PLC控制技术中。


软PLC的技术是基于IEC61131-3标准的,因此在掌握标准语言后开发就比较容易。


尽管软PLC技术具有很大的发展潜力,但是这项技术的实现需要解决一些重要的问题。其中主要是以PC为基础的控制引擎的实时性问题。软PLC的操作系统是bbbbbbsNT,但是它并不是一个硬实时的操作系统。传统PLC具有硬实时性,正因为如此它才能提供快速、确定而且可重复的响应。而要让bbbbbbsNT具有硬实时性,对它进行扩展,使得PC的控制任务具有的级,不因为NT的系统功能和用户程序的调用而被抢占。


现在,我们可以通过一些方法将实时性能加入到NT系统中去。比如,修改NT的硬件抽象层,或者NT与一种经过实用验证的硬实时操作系统组合。另外,bbbbbbsCE等操作系统具有了NT在硬实时性方面所不具备的特性。在实际开发中也可使用其他的操作系统作为平台。



1、重视安装
提高PLC控制系统性是一项长期、持久的工作。,施工和安装是非常重要的环节,严格把关,这样可减少投产故障率。其次,要保证检修质量,特别是技改线路改动和系统改造,是目前的当务之急。否则,几年的系统改造后,大量线路的换,线号丢失及程序变,该记录备份的没有做记录等。致使维护工作量加大,性得不到保证。这一项是人们易疏忽的,必需引起高度重视。
2、老化筛选法
通常我们用“老化筛选”的方法,就是结束“早期”,延长“偶然期”,“损耗期”及时换来提高PLC系统的性。该方法主要用于不可修复元件。PLC控制系统的失效率是与时间有关。我们将设备元件的故障率y(t)随时间变化划分为三个时期进行分析,如图2所示。这种变化曲线通常称故障率曲线也称为浴盆曲线。
(1)早期故障较高(O~t0期间)。主要是由于系统内在设计错误、元器件质量、安装和工艺缺陷等不合理原因引起,但随时间的增加故障率降低。这一时期的主要任务是尽早找出不的因素使系统尽快稳定下来。
(2)偶然期故障期(t0~t1期间)比较稳定,也可称为随机故障期。此时期故障是随机发生的,系统的故障率而且稳定,可视为常数。这一时期是系统的状态期,在运行中应以加强维护延长这段时期的时间,应做好定期检修和维护工作。
(3)损耗期(t1之后)故障率上升,这是因为常时间以来构成系统的某些零件已经老化耗损,寿命衰竭机械和电气磨损以及绝缘的老化所引起。在这段时期中大部分元件要开始失效。如能事先知道损耗开始的时间,事先换元器件,延长系统的有效寿命。推迟耗损故障期的到来。
        3、PLC控制系统的设计方法
尽管PLC的运行是、的,作为一个系统来说,稳定仍然是不可忽视的问题.系统设计要充分利用PLC的特点,使PLC的运行能真正达到、。
(1)硬件保护。主要包括:联锁保护、限位保护和急停保护等。
(2)软件保护。主要包括:联锁保护、限位保护、保护和自检保护等。PLC是利用存储程序进行控制,用存储的程序进行安装保护,也可以使其只执行正确的操作,而拒绝错误的命令。软件保护主要利用自检信息及时发现隐患,故障;也可针对工程的特点,自编诊断程序而排除故障,以确保PLC、稳定、运行。
        4、PLC控制系统性的管理
1。人的管理
随着科技的发展,自动化的科学含量不断的提高。这将对工作人员的素质提出高的要求。工作人员不但要熟悉设备情况、检修、规划和设计等;而且还要懂得计算机以及具有一定技术水平。因此,从人员的培训力度、培训方式和培训内容等着手。不断提高工作人员的业务素质和思想素质,才能胜任其工作岗位。
2.维护管理
PLC控制系统的性,其主要因素还是要做好后期的维护管理工作,维护设备主要部位:供电电源,外部环境、安装状态、电源(Ps)、处理单元(CPU)、信号模板(SM)及寿命元件输人、输出中间继电器等外围设备等。

压缩机在额定工况下运转,负载率较低,而且其风压与流量大小要靠手动阀调节,操作困难,也浪费大量电能。为此,考虑采用变频调速技术进行改造,用PLC实现自动调节和各种控制功能。运行实践证明,该方案稳定,经济效果明显。
一工艺要求
(1)正常生产过程中,2台压缩机应至少有1台运行,即使在相互切换时,也不允许发生两台机器全部停止的现象。
(2)保持压缩机出口压力在预定值上。
(3)能实现对压缩机运行状态进行分析,以实现预测性检修。
二系统控制原理
(1)工艺设定压缩机管网正常出口压力为P1,而现场实际测定压力为P2,根据ΔP(=P2-P1)值大小由PLC内PID功能模块进行PID运算,控制变频器来改变电动机转速,达到所要求的压力。当ΔP>0时,现场压力偏高,则提高变频器输出频率,使电动机转速加快,提高实际风压;当ΔP<0时,现场压力偏低,则使转速降低,ΔP减小。这样不断调整,使ΔP趋于0,现场实际压力在设定压力附近波动,保证压力稳定。系统结构如图1。
(2)压缩机长期运行,造成各部件间隙变大,这样引起的振动会越来越大,容易造成压缩机各部件的损坏。由PLC对现场振动情况进行判断分析,可提前对压缩机进行计划性维护保养,这样可大大延长设备的使用寿命,提高设备运行性,减少设备故障引起的非计划性停车。
三设计方案
该方案主要由1台SiemensECO1-7500/3变频器、1台S7-200型PLC(CPU215/216,配套EM235扩展模块)以及接触器、操作按钮、1台现场压力变送器和2台振动测量装置(振动变送器)组成,用PLC实现压缩机出口压力单回路闭环PID控制以及压缩机起动、停止、切换、故障处理等各种电气控制功能,由振动变送器对压缩机状态进行监控分析,以实现预测性维护维修。主回路如图2。
(1)PID运算功能的实现
S7-200系列中CPU215/216具有32位浮点运算指令和内置PID调节运算指令等特殊功能。使用时,只需在PLC内存中填写1张PID控制参数表(见下表),再执行指令:PIDTABLE,LOOP,即可完成PID运算。其中操作数TABLE使用变量存储器VBx,用来指明控制环的起始地址;操作数LOOP是控制环号(常数,0~7)。编号为2、4、5、6、7的参数固定不变,可在PLC主程序中设定;编号为1、3、8、9的参数具有实时性,须在调用PID指令时填入。
由于S7-200输入和输出为开关量,而变频器、压力变送器和振动变送器的信号为模拟量,因此EM235模块要实现D/A转换。一个EM235模块可同时扩展3路模拟量输入通道(接1路压力信号,2路振动信号)和1路模拟量输出通道(接至变频器)。
(2)起动
M1和M2各有两种起动方式,可通过转换开关选择变频/工频起动方式。
(3)运行
正常情况下,电动机M1处于变频调速状态,电动机M2处于停机备用状态。现场压力变送器管网出口压力(4~20mA模拟量信号),并与预定值相比较,经PLC内部PID指令进行运算,得到变频器所需频率信号,自动调节电动机转速,达到所需管网压力。
(4)停止
按下“停止按钮”,PLC控制所有接触器断开,变频器停止工作。
(5)切换
当需从电动机M1切换到M2时,接触器KM2断开,KM1闭合,此时电动机M1工作在工频下,在变频器停止后,KM4闭合,变频器重新起动,电动机M2在变频器驱动下起动;起动后,KM1断开,电动机M1停止,切换操作结束。电动机M2切换到M1过程类似。
(6)报警及故障自诊断
通过PLC内部程序设定报警及联锁保护,一旦出现故障立即停止相应操作并报警。对于故障自诊断功能,考虑到成本问题,未设计上位机,只设置相应故障代码,通过4位数码管显示,使维修人员可根据故障信息方便查找到故障点。如:(a)压缩机油压低、水压低等故障信号,可由现场防爆电接点压力表测得,直接送至PLC,由PLC控制实现声光报警和延时停车;(b)增设现场振动传感器,并将信号送至PLC,对压缩机运行状况进行显示和诊断。

1、电缆选择的敖设
为了减少动力电缆辐射电磁干扰,尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中,采用了铜带铠装屏蔽电力电缆,从而降低了动力线生产的电磁干扰,该工程投产后了满意的效果。
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敖设,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行敖设,以减少电磁干扰。
2、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰
在PLC控制系统中,电源占有重要的地位。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电源,而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源,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,位保证电网馈点不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,提高供电的性。并且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。
3、正确选择接地点,完善接地系统
接地的目的通常有两个,其一为了,其二是为了抑制干扰。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。
系统接地方式有:浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。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1MHz,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 体接地点以单的接地线引向接地。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)连接各装置的柜体接地点,然后将接地母线直接连接接地。接地线采用截面大于22 mm2的铜导线,总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地的接地电阻小于2Ω,接地埋在距建筑物10 ~ 15m远处(或与控制器间不大于50m),而且PLC系统接地点与强电设备接地点相距10m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点。
4、 硬件滤波及软件抗如果措施
由于电磁干扰的复杂性,要根本迎接干扰影响是不可能的,因此在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,进一步提高系统的性。常用的一些 措施:数字滤波和工频整形采样,可有效周期性干扰;定时校正参考点电位,并采用动态零点,可有效防止电位漂移;采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件陷阱等提高软件结构性。
信号在接入计算机前,在信号线与地间并接电容,以减少共模干扰;在信号两间加装滤波器可减少差模干扰。
对干较低信噪比的模拟量信号.常因现场瞬时干扰而产生较大波动,若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差,为此可采用数字滤波方法。
现场模拟量信号经A/D转换后变成离散的数字信号,然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处 理,滤去噪声部分获得单纯信号, 可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值,但井不是通常的每采样。次求一次平均值,而是每采样一次就与近的m-l次历史采样值相加,此方法反应速度快,具有 很好的实时性,输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节,有效地抑制了噪声干扰。
由干工业环境恶劣,干扰信号较多, I/ O信号传送距离较长,常常会使传送的信号有误。为提高系统运行的性,使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误,并 能排除错误的影响继续工作,在程序编制中可采用软件容错技术


近年来,随着计算机技术的迅猛发展以及PLC方面标准的,一项传统PLC局限性的新兴技术发展起来了,这就是软PLC技术。
软PLC的硬件体系结构不再封闭,用户可以自己选择合适的硬件组成满足要求的软PLC。

传统PLC的指令集是固定的,而实际工业应用中可能需要定义算法。软PLC指令集可以加丰富,用户可以使用符合标准的操作指令。

PC机厂家的激烈竞争使得基于PC机的软PLC的性价比得以提高。

传统PLC限制在几家厂商生产,具有私有性,因此很难适应现有标准计算机网络,常常是PLC与计算机处在不同类型的网络中。软PLC不仅能加入到已存在的私有PLC网络中,而且可以加入到标准计算机网络中。这使得现有计算机网络的很多研究成果很容易地应用到PLC控制技术中。

软PLC的技术是基于IEC61131-3标准的,因此在掌握标准语言后开发就比较容易。

尽管软PLC技术具有很大的发展潜力,但是这项技术的实现需要解决一些重要的问题。其中主要是以PC为基础的控制引擎的实时性问题。软PLC的操作系统是bbbbbbsNT,但是它并不是一个硬实时的操作系统。传统PLC具有硬实时性,正因为如此它才能提供快速、确定而且可重复的响应。而要让bbbbbbsNT具有硬实时性,对它进行扩展,使得PC的控制任务具有的级,不因为NT的系统功能和用户程序的调用而被抢占。

现在,我们可以通过一些方法将实时性能加入到NT系统中去。比如,修改NT的硬件抽象层,或者NT与一种经过实用验证的硬实时操作系统组合。另外,bbbbbbsCE等操作系统具有了NT在硬实时性方面所不具备的特性。在实际开发中也可使用其他的操作系统作为平台。


PLC 控制系统的抗干扰能力是关系到整个控制系统运行的关键因素之一,而接地系统是PLC安装和应用过程中的重要环节。针对PLC控制系统中存在的干扰问题,探讨了系统接地类型、方式及接地装置。实际结果表明,采取良好的接地措施,对提高PLC控制系统的抗干扰能力。

引言    
    随着国民经济的快速增长,国家智能电网计划建设多高参数、大容量的燃煤火电机组,以满足不断增长的电能需求。高参数、大容量燃煤火电机组的辅助PLC控制系统的控制结构和控制范围发生了的变化,因此,对控制系统的性要求为严格。
    PLC系统的抗干扰能力已越来越受到人们的重视。合理、的系统接地是提高控制系统抗干扰能力的重要保证。为了保证PLC控制系统的监测控制精度和、运行,从设计、设备的选型和安装、调试、生产维护各个环节对PLC控制系统的接地进行控制。本文就多个PLC控制系统现场实际应用的情况,探讨了如何通过完善PLC控制系统的接地来提高系统的抗干扰能力,从而实现系统的运行。
一、干扰的产生
    PLC控制系统应用现场的干扰源种类繁多,尤其是大型电厂为复杂。干扰的来源主要包括以下几个部分。
    ①PLC控制系统内部
    PLC 控制系统内部干扰源主要有元器件的固有噪声、电源系统等。 
    ②PLC控制系统外部 
    PLC控制系统外部干扰源主要有闪电、雷击、电气设备的电磁场、电火花等。 
    ③PLC控制系统和周围其他系统的电位差等
    在PLC控制系统和周围其他系统的电位差等干扰中,有些干扰源有规律可循,可以通过一定的手段检测并加以控制;有些干扰源则随机出现,难以捕捉。但各种干扰源都是通过一定的途径对控制系统产生影响的,这些干扰途径主要是以“路”或“场”的形式出现。 
    1.1 “路”的干扰
    “路”的干扰是指干扰通过电路(主要是控制系统的过程通道或电源系统)进入PLC控制系统。A/D、D/A转换设备和各种输入装置都有可能成为各种干扰的通路。另外,过程通道和PC计算机之间的公共地线也会成为干扰通路。
    “路”的干扰分为串模干扰和共模干扰。
    串模干扰是指干扰信号叠加在输入信号上的一种干扰方式。这种干扰信号的特点是它与输入信号串联,存在于同一个回路中,并且全部施加在接收被测信号设备的输入端。干扰信号可能是信号源内部产生的,如图1(a)所示;也可能是由导线感应进来的


1.2“场”的干扰
    “场”的干扰主要是存在于空间的各种电磁场使得处于这些“场”内的导体因电磁感应而产生电势和电荷的移动,从而形成干扰。“场”的干扰主要有导线之间的电场、电感藕合,还有大功率的高频用电设备、雷达、电台等形成的电磁场的辐射等。
二、系统接地
    干扰主要是干扰源通过干扰途径作用于被干扰对象形成的。因此,为了抑制或干扰,就要从或抑制干扰源、切断干扰作用的途径、削弱干扰接受对象对干扰信号的敏感性等方面着手,并采取适当的措施。由于干扰的产生是很复杂的,根据实际情况加以综合分析和考虑。良好的系统接地是提高PLC控制系统抗干扰能力的主要手段之一。
    当接入PLC控制系统的信号、供电电源或PLC控制系统设备本身出现问题时,有效的接地系统能将过载电流导入大地,为PLC提供保护屏障,电子噪声干扰,并为整个控制系统提供公共信号参考点(即参考零电位)。
    2.1 PLC控制系统接地的分类
    在一般情况下,PLC控制系统需要提供保护和工作两种接地方式。工作接地又可分为逻辑接地和屏蔽接地等。对于有防爆要求的现场,如果装有本安防爆设备,则需要设置本安接地。 
    ①保护接地
    保护接地
    是为了防止设备外壳的静电荷积累,避免造成人身伤害而采取的保护措施。PLC控制系统所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应设置保护接地。保护接地应接至现场电气接地网,接地电阻应小于4Ω。 
    ②逻辑接地逻辑接地也叫机器逻辑地、主机电源地,是PLC控制系统内部的逻辑电平负端公共地,也是+5V的电源输出地。
    ③屏蔽接地
    屏蔽接地也叫模拟地,它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉,以提高信号精度。PLC控制系统中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地;且电缆屏蔽层一端接地,防止形成闭合回路干扰。电缆屏蔽层通常是用铜丝网或镀铝屏蔽层制成并接入公共接地的。恺装电缆的金属恺不能作为屏蔽保护接地。 
    ④本安接地
    本安接地应立设置接地系统,接地电阻≤4Ω 。本安接地的接地系统与现场电气地网或其他仪表系统接地网的距离应大于5m。 
    2.2 PLC控制系统的接地方式
    PLC控制系统的接地方式可分为以下几种。 
    ①串联式单点接地
    串联式单点接地是指将多个低压电气设备的接地端子与设备就近处的同一根接地排相连接,再用导线将接地排与现场的接地装置相连接。这种接地方式的优点在于节省人力、物力;而缺点在于当公用的接地线出现断路时,如果接地系统中有一台设备漏电,就会引起其他设备的外壳上均出现电压,对人员造成威胁。 
    ②并联式单点接地
    并联式单点接地是指从各台设备的接地端子处引出一根接地线,然后将这若干条线同时接到接地装置上。这种接地方式的优点在于当接地系统中的其中一台设备接地线出现断路时,不会造成其他设备外壳出现电压,可人身;而这种接地方式的缺点在于如果是电子设备或其他对高频干扰高度敏感的电气设备,来自其他设备的高频干扰(如变频器、中频炉等晶闸管变流器件)将会从共地点串入,造成设备工作不正常。 
    ③多分支单点接地
    多分支单点接地是指将每个设备的接地端子单与接地装置相连接。多分支单点接地与并联式单点接地的区别在于设备具有单的接地体且相邻设备在电气接地回路上的距离是比较远的(如过50m) ,这就有效地避免了设备之间的电磁互干扰。
    目前,使用的PLC控制系统多采用二种接地方式。对于来自变频器等高频干扰,则通过在PLC控制系统的电源加装一个单相电源滤波器等方法解决干扰问题。
三、PLC控制系统设备的接地装置
    PLC控制系统通常包括PLC设备的I/O机柜、UPS柜、继电器柜、操作台、打印台、服务器柜、仪表柜、手操盘台和栅柜等设备。在这些设备中,操作台、打印台、柜、继电器柜、UPS柜及配电柜均应设有保护接地螺钉,以提供所装设备的电源接地;PLC设备的I/O机柜、仪表柜和手操盘台应同时设置屏蔽接地汇流排和保护接地螺钉,分别作为信号接地和电源接地;对栅柜,除设置屏蔽接地汇流排和保护接地螺钉外,还应设置本安接地汇流排。
    根据有关技术规定要求,PC计算机或PLC系统信号电缆的屏蔽层不能浮空,其接地方式应符合下列规定:当信号源浮空时,屏蔽层应在PC计算机侧接地;当信号源接地时,屏蔽层应在信号源侧接地;当放大器浮空时,屏蔽层的一端与屏蔽罩相连,另一端宜接共模地。当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时,应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。
    PLC控制系统信号电缆的选择与敷设应严格按照有关规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高PLC控制系统的抗干扰能力,PLC控制系统开关量输入/输出信号宜选用阻燃型对绞铜网屏蔽电缆。
    根据多个工程现场实践的经验,提出以下PLC控制系统接地的注意事项。
    ①操作员站、工程师站、网络交换机、服务器主机、系统显示器等应采用外壳接地或直接将电源地线连接至电气接地网。 
    ②PLC控制系统I/O机柜的电源接地与UPS的电源接地连接至同一个地,以保证等电位。 
    ③PLC控制系统模拟量I/O模块的信号负端,即直流24V电源的负端连接至逻辑接地排上,逻辑接地排与屏蔽接地相连接,终接入总接地排。这样可以有效共模电压的干扰。 
    ④现场控制站机柜本体与底座间夹有绝缘橡皮,屏蔽地汇流排与底座间绝缘,现场控制站按规定作好接地处理,即分别接至现场控制站接地汇流排上。 
    ⑤检测接地系统的电阻,以保证接地电阻能满足PLC控制系统的技术要求。
四、结束语
    良好的接地系统是PLC控制系统稳定运行的重要环节,很多PLC控制系统运行中出现的故障往往是由于系统接地不好引起的。本文探讨了PLC系统接地类型、方式及接地装置控制系统干扰产生的原因以及在硬件、接地系统、信号线敷设等方面干扰的措施。在实际工作中,干扰的技术措施还有很多,也可以在软件设计中采取一定的抗干扰措施,如指令复执、故障诊断、自恢复功能等,这些措施均可进一步提高控制系统的性和性。


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