西门子6ES7214-1BD23-0XB8使用说明

西门子6ES7214-1BD23-0XB8使用说明

一、选择合适的网络
对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络是很重要的，甚至有人提出了“网络就是控制器”的概念。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求来选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；另外，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。一个实时系统的性能可从时间、可靠性和应用对象三个方面来衡量。

二、掌握PLC扫描原理
与其它控制设备比较，PLC较重要的特征是“扫描”。PLC上电后，自动重复执行程序扫描和I/O扫描，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O 映象区中相应的单元内，输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段，即使输入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。在用户程序执行阶段，PLC按由上而下、先左后右的顺序依次地扫描程序（梯形图），根据逻辑运算的结果，刷新RAM存储区或I/O映象区对应单元的状态。在输出刷新阶段，（信息来源：//www..cn）根据I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设，这时，才是PLC 的真正输出。可见，采用PLC程序控制的过程和结果与继电器逻辑回路是有区别的，特别是涉及到梯级的次序、脉冲信号的捕捉等，与PLC的扫描原理是密切相关的。实践中，大量的程序问题均源于此，常常会出现不可思议的。因此，设计PLC程序，必须精通PLC的基本原理。

三、力求结构化程序设计
全面提高程序的质量，提高编程效率，使程序具有良好的可读性、可靠性、可维护性以及良好的结构，是每位程序设计者的目标。IEC61131-3是**电工**(IEC)于1999年推出的用于工业控制领域的标准化编程语言，具有开放性、可移植性、结构化编程和结构化数据、检错和纠错能力强等特点，适用于PLC编程。采用结构化程序设计，便于构造程序(尤其是复杂的程序)、多人设计，调试以及软件管理。虽然软件工程的思想已被绝大部分程序员所接受，但要将这种思想转化为软件开发过程中的自觉行为却不是一件很容易的事。

四、重视抗干扰措施
自动化系统应用于恶劣的工业现场，抗干扰措施尤为重要。实践中，经常出现由于干扰导致调试失败甚至设备损坏的事例。自动化系统的干扰，有以下3类来源：
1)空间辐射干扰；
2)系统外部线路，包括电源线、信号线、接地系统等引入的干扰；
3)系统内部电磁辐射及线路干扰。

五、针对这些干扰，在工程实施中要考虑以下措施：
1)在系统结构设计与设备选型时，充分考虑环境适应性和电磁兼容性；
2) 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰；
3)合理选择和敷设电缆、电线；
4)硬件上采取隔离装置或滤波装置；
5)软件上采取提高可靠性的措施，如数字滤波、定时校正参考点电位、信息冗余等；
6)正确选择接地方式，一般采用一点接地和串联一点接地。

在应用PLC高速计数器时往往会碰到如下一系列问题，计数器与输入计数脉冲信号的脉冲电平不匹配。如旋转编码器、光栅尺数据输出是TTL电平，而PLC高速计数器为确保工业现场的高抗干扰性能，却要求接受的是0 - 24v传输脉冲信号、又有的编码器为了提高编码可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 对称反相的编码计数脉冲或者是提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z- 对称反向的正弦矢量差分、差模信号，但PLC高速计数器要求接收的是单相计数脉冲。而使用者没有选择用到合适的转换接口而放弃了其中一相（编码器本因为要提高系统工业现场抗干扰能力，而提供的双相计数脉冲信号）进行计数。

又如在应用旋转编码器、光栅尺的场合非单方向匀速运动，其运动速度是时快时慢、时动时静止、时正时反的不确定性、或者在运动速度非常低的场合，如果接口没有匹配处理好是非常容易发生计数误差的。还有脉冲距离稍长些，脉冲传输过程中会产生脉冲波形奇变。

有许多应用场合虽然计数脉冲频率不高，而忽略了PLC高速脉冲计数器对计数脉冲的前后沿口是有速率要求（脉冲形成的上升、下降沿口响应速度要陡峭），尤其是在应用线数比较高的编码器在低速运行时，由于机械运动必然产生细微斗动或者编码器前级安有变速齿轮，就很容易会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。还有长期机械运动产生机械磨损，使间隙变大也会引起编码脉冲前后沿口上出现锯齿口。

在工业现场的干扰是错综复杂的，由来自控制现场如电动机的启动停止、大电流接触器的切换、可控硅的调相干扰、电弧电脉冲、电磁波等等复杂的干扰群，那纵向和横向电磁干扰是罗列不完。

问题较终综合反映在计数脉冲上，产生了寄生毛刺信号或寄生干扰脉冲，寄生毛刺脉冲如果没有得到有效的遏止整形。所以必然会导致PLC高速计数器的计数精度不稳定、不可靠、产生累计误差、经常会碰到偶发性的计数出错等一系列问题。

所以许多部件在实验室做模拟试验时是完好无误的，而一旦到了工业现场却出现种种不正常的现象。这往往是因为忽略了系统设计的整体概念，各个系统与系统之间的不匹配所产生的系统性干扰。它会直接影响到PLC控制精度，使得原本为了提高控制精度而设置的功能，却发挥不了本该提高精度的效果。即理论设计精度与实际得到的效果差距甚远。有时误认为PLC高速计数器质量有问题、编码器有故障、码盘线数还不够多。且没有找到问题的真迹源头在哪里而无从着手，也没有采取有效克服措施或者没有找到有效的克服干扰的方法。

为此我们针对这些在国内电气系统、工业自动化控制系统普遍存在而又常见的有共性的技术问题，专门精心比照分析，研究了许多国外引进的大系统集成项目，自动化控制程度比较高的比较经典的控制系统时。发现有许多是常被我们设计师所忽略的细节，往往认为是“多余”的或者是认为可以“节省”开销的部件，似乎那些接口件去掉可以工作，有些部件当下去掉确实反映不出有无的变化和必要性。尤其是在当前市场竞争白日化，比价竞争为竞标可以选择的不明智压力下。常常是会在做设计时从成本角度考虑被“精简”掉了。从而往往会形成许多国产化系统先天不足后天失调，在现场系统调试时常常卡口。在现场采取应急措施，此时所采取措施常常是不十分完善的治标不治本小仓贴。系统不耐用也就自然的了，反倒使工程日后无形的维护费用变大，似乎和前期项目投入是互不关联的两家之的事。其实质原因问题还是在自身，非常值得我们反思。

我们对那些可“精简多余”接口部件进行分析研究后又在工业现场实地试验后方知，它在构成系统整体集合时存在的必要性，选好对应匹配的接口，是对系统长期稳定运行的可靠**。尤其是精确度要求比较高的机械电气合一的数控项目中尤为重要。

为此我们引进了**上**而又成熟的接口技术，吸收消化了许多针对性细节的处理方法。专门设计了半国产化的MHM-02A/B型双高速光栅隔离耦合器接口模块和MHM-06双高速差模信号转换器接口模块，而且分别还有多种输入输出方式组合，可以满足国内外现有各种形式的旋转编码器、光栅尺与各种PLC控制器的要求。它已经在许多PLC数控系统上，尤其是在那些“问题系统”上、和在老系统进行数控改造项目上，实际应用得到了验证。使许多项目控制精度有非常**提高，使理论设计精度与实际得到的效果完全吻合。的确是“多”而不“余”，着实能解决掉问题，起到事半功倍还不错的效果。

一、 水力除焦电气控制系统简介

水力除焦电气控制系统是以除焦控制阀为整个系统的核心组件，综合使用了气动隔断阀、高压水泵、钻机绞车以及供水、供油等系统，由各系统协调动作运行和联络的电气控制系统。系统采用了**的工业控制装置及技术，选用了日本Omron公司的C—200H型可编程序控制器（PLC），美国A、B公司生产的无触点接近开关。通过采用可编程序控制器代替传统的继电器逻辑控制电路，提高了整个控制系统的可靠性，同时，又使整个系统具有了良好的可维护性。


二、 可编程控制器

可编程控制器，简称PLC（Programmable Logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年**电工**（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”


三、 水力除焦电气控制系统的组成

水力除焦电气控制系统包括高压泵房电气控制柜，塔**正压防爆操作盘及塔底联络开关箱等组成。

在工业自动化控制系统中，较为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速、传输距离远且造价低廉。但是，RS-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、**时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大而且繁琐，令设计者望而生畏。

本文介绍一种非常简便的三菱FX系列PLC通讯方式控制变频器的方法：它只需在PLC主机上安装一块RS-485通讯板或挂接一块RS-485通讯模块； 在PLC的面板下嵌入一块造价仅仅数百元的“功能扩展存储盒”，编写4条较其简单的PLC梯形图指令，即可实现8台变频器参数的读取、写入、各种运行的监视和控制，通讯距离可达50m或500m。这种方法非常简捷便利，较易掌握。本文以三菱产品为范例，将这种“采用扩展存储器通讯控制变频器”的简便方法作一简单介绍。

2、三菱PLC采用扩展存储器通讯控制变频器的系统配置(一)线圈(组)引出线 
每个线圈(组)都有两根引出线，分别称为头、尾端。嵌线时，线圈(组)引出线必须从定子的出线孔一侧引出，通常出线孔的一侧应置于操作者右边。 
（二）上层边与下层边 
双层绕组中一个线圈的两个有效边，先嵌入的有效边处于槽内的下层，称为下层边或底边；另一边则称为上层边。 
（三）浮边与沉边 
单层绕组在槽中没有层次之分，但先嵌入的有效边端部被后嵌入的有效边端部所叠压，故先嵌入的有效边称之为沉边，而后嵌入的边浮现在表面，就称为浮边。 
（四）交叠法 
交叠法是指在嵌线中，一个线圈的某一有效边先嵌入，而另一有效边暂不能嵌入，当该槽下层边(对双层绕组)或前槽沉边(对单层绕组)嵌入后，才方可将此边嵌入。其绕组端部的分布呈层次交叠状。 
（五）整嵌法 
整嵌法是指嵌线时，线圈的两有效边相继同批次嵌入相应两槽，其绕组端部的分布呈明显的"两平面"或"三平面"状。 
（六）吊边 
在采用交叠法嵌线时，线圈一有效边先嵌入槽后，另一有效边要等该槽下层边或前槽沉边嵌入后方能嵌线。在未能嵌入之前，为了防止它与铁心摩擦损伤，故须将其垫起或吊起，即称为吊边。 
（七）退式嵌线 
当嵌入某线圈边后，再嵌入下槽时，是采用后退式。即单独嵌线时，电机定子是水平平行于操作者面前放置的，线圈往前倒，嵌线进程是向人怀里退。

接线端子的塑料绝缘材料和导电部件直接关系到端子的质量，它们分别决定了端子的绝缘性能和导电性能。任何一个接线端子失效都将导致整个系统工程的失败。这方面国内外发生的惨痛教训是十分深刻的。
预防是目的，分析是基础。从某种意义上讲，预防失效比分析失效更重要。它对**接线端子的质量和可靠性具有更现实的意义.

接线端子从使用角度讲，应该达到的功能是：接触部位该导通的地方必须导通，接触可靠。绝缘部位不该导通的地方必须绝缘可靠。接线端子常见的致命故障形式有以下三种：

1. 接触不良

接线端子内部的金属导体是端子的核心零件，它将来自外部电线或电缆的电压，电流或信号传递到与其相配的连接器对应的接触件上。故接触件必须具备优良的结构，稳定可靠的接触保持力和良好的导电性能。由于接触件结构设计不合理，材料选用错误，模具不稳定，加工尺寸**差，表面粗糙，热处理电镀等表面处理工艺不合理，组装不当，贮存使用环境恶劣和操作使用不当，都会在接触件的接触部位和配合部位造成接触不良。

2. 绝缘不良

绝缘体的作用是使接触件保持正确的位置排列，并使接触件与接触件之间，接触件与壳体之间相互绝缘。故绝缘件必须具备优良的电气性能，机械性能和工艺成型性能。特别是随着高密度，小型化接线端子的广泛使用，绝缘体的有效壁厚越来越薄。这对绝缘材料，注塑模具精度和成型工艺等提出了更苛严的要求。由于绝缘体表面或内部存在金属多余物，表面尘埃，焊剂等污染受潮，有机材料析出物及有害气体吸附膜与表面水膜融合形成离子性导电通道，吸潮，长霉，绝缘材料老化等原因，都会造成短路，漏电，击穿，绝缘电阻低等绝缘不良现象。

3. 固定不良

绝缘体不仅起绝缘作用，通常也为伸出的接触件提供精确的对中和保护，同时还具有安装定位，锁紧固定在设备上的功能。固定不良，轻者影响接触可靠造成瞬间断电，严重的就是产品解体。解体是指接线端子在插合状态下，由于材料，设计，工艺等原因导致结构不可靠造成的插头与插座之间，插针与插孔之间的不正常分离，将造成控制系统电能传输和信号控制中断的严重后果。由于设计不可靠，选材错误，成型工艺选择不当，热处理，模具，装配，熔接等工艺质量差，装配不到位等都会造成固定不良。

此外，由于镀层起皮，腐蚀，碰伤，塑壳飞边，破裂，接触件加工粗糙，变形等原因造成的外观不良，由于定位锁紧配合尺寸**差，加工质量一致性差，总分离力过大等原因造成的互换不良，也是常见病，多发病。这几种故障一般都能在检验及使用过程中及时发现剔除。

预防失效的可靠性筛选检验

为确保接线端子的质量和可靠性，预防上述致命故障的发生，建议按照产品的技术条件，研究制定相应的筛选技术要求，开展以下有针对性的预防失效的可靠性检验。

1. 预防接触不良

1） 导通检测

目前，一般接线端子生产厂家产品验收试验无此项目，而用户装机后一般均需要进行导通检测。因此建议生产厂家对一些重点型号的产品应该增加的逐点导通检测。

2） 瞬断检测

有些接线端子是在动态振动环境下使用的。实验证明仅用检验静态接触电阻是否合格，并不能**动态环境下使用接触可靠。因为，往往接触电阻合格的连接器在进行振动，冲击等模拟环境试验时仍出现瞬间断电现象，故对一些高可靠性要求的接线端子，较好能**对其进行动态振动试验考核其接触可靠性。

3） 单孔分离力检测

单孔分离力是指插合状态的接触件由静止变为运动的分离力，用来表征插针和插孔正在接触。实验表明：单孔分离力过小，在受振动、冲击载荷时有可能造成信号瞬断。用测单孔分离力的方法检查接触可靠性比测接触电阻有效。检查发现单孔分离力**差的插孔，测量接触电阻往往仍合格。为此，生产厂除要研制开发新一代的柔性插合接触稳定可靠的接触件外，不应对用于重点型号采用自动插拔力试验机多点齐测，应对成品进行**的逐点单孔分离力检查，防止因个别插孔松驰造成信号瞬断。

2. 预防绝缘不良
1）绝缘材料检查
原材料质量优劣对绝缘体的绝缘性能影响很大。因此对于原材料厂家的选择格外重要,不可一味的降而丧失了材料质量.应选择信誉好的大厂材料.且对每批材料来料要仔细核对检查批号,材质明等重要信息.做好材料使用的追溯性资料.

2）绝缘体绝缘电阻检查
目前，有部分生产厂工艺规定装配成成品后再检测电性能，结果由于绝缘体本身绝缘电阻不合格，只得整批成品报废。合理的工艺应是在绝缘体零件状态就**进行工艺筛选，确保电性能合格。

3. 预防固定不良
1）互换性检查
互换性检查是一种动态检查。它要求同一系列相配的插头和插座都能进行相互插配连接，从中发现是否有由于绝缘体、接触件等零件尺寸**差，缺装零件或装配不到位等原因造成无法插合、定位和锁紧，甚至在受旋转力的作用下造成解体。互换性检查的另一作用是通过螺纹、卡口等插拔连接能及时发现是否有产生影响绝缘性能的金属多余物。故对一些重要用途的接线端子应**进行该项目检查，以避免出现这类重大的致命失效事故。
2）耐力矩检查
耐力矩检查是一种考核接线端子结构可靠性十分有效的检查方法。如美MIL-L-39012标准规定.根据标准应该每批都抽测样品进行耐力矩检查,及时发现问题.

3）压接导线的通测
在电装时经常发现个别芯压接导线送不到位，或送到位后锁不住，接触不可靠。分析原因是个别安装孔螺牙处有毛刺或脏污卡死。特别是使用厂已电装到一个插头座的最后几个安装孔，发现该疵病后只得将已安装好的其它孔压接导线一一卸出，重新更换插头座。此外，由于导线线径与压接孔径选择配合不当，或由于压接工艺操作失误，还会造成压接端不牢的事故。为此，生产厂在成品出厂前要对交货的插头（座）的样品所有安装孔进行通测，即用装卸工具将压接有插针或插孔的导线摸拟送到位，检查能否锁住。根据产品技术条件规定，对逐根压接导线进行拉脱力的检查。

没有可靠的接线端子，就没有可靠的系统工程。失效与可靠是相对应又相互联系的一个矛盾体的两个方面。通过接线端子可靠性筛选发现各种失效模式和失效机理，可引出大量经验教训和排除各种隐患，为改进设计、工艺、检验和使用提供科学依据，它也是修订和制订接线端子技术条件的重要依据。寻找预防失效的措施，实现由失效变为可靠的转化，是失效分析的较终目的。