西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0使用说明

西门子模块6ES7211-0AA23-0XB0使用说明

提高plc自动控制系统可靠性的方法,如下：

一、控制系统可靠性降低的主要原因

虽然工业控制机和可编程技术'>控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：1、造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，连接处松脱等），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。2、机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制。3、现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。影响执行机构出错的主要原因有：

1、控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。

2、控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。

3、各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。

二、设计完善的故障报警系统

在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。

三、输入信号可靠性研究

要提高现场输入给PLC信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。数字信号滤波可采用如下程序设计方法，在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。

模拟信号滤波可采用如下程序设计方法，对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当最后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉较大和较小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。

在实际应用之中，工具情况还以延长采样的次数，以达到较好的效果。提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员该液位计。

又如各储罐有上下液位极限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实可靠，在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在极限位置，说明该信号是真实的；如果液位计读数不在极限位置，判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。

四、执行机构可靠性研究

当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸合，停止时接触器是否可靠释放，这是我们关心的。

我们设计了如下程序来判断接触器是否可靠动作。X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮。

当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如下所述。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。另外，一般的开关输出都有中间继电器，多于比较重要的控制可以使用中间继电器的其他辅助触点向PLC反馈动作信息。

 答：梯形图编程：优点是形象、直观和实用，为广大电气技术人员所熟知，是plc的主要编程语言。

    指令语句表语言：类似于微机中的助记符语言。它是可编程控制器较基础的编程语言。所谓指令语句表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。每个生产厂家使用的助记符是各不相同的，因此同一个梯形图书写的语句形式不尽相同。语句是用户程序的基础单元，每个控制功能由一个或多个语句的用户程序来执行。每条语句是规定CPU如何动作的指令，它的作用和微机的指令一样，而且PLC的语句也是由操作码和操作数组成的，故其表达式也和微机指令类似。

    顺序功能流程图：一种较新的编程方法。它的作用是用功能图来表达一个顺序控制过程。使用SFC作为一种步进控制语言，用这种语言可以对一个控制过程进行控制，并显示该过程的状态。将用户应用的逻辑分成步和转换条件，来代替一个长的梯形图程序。这些步和转换条件的显示，使用户可以看到在某个给定时间中机器过程处于什么状态。

    为什么在梯形图程序中只能使用输入继电器的触点，不能使用输入继电器的线圈？

    输入继电器的线圈只能是由来自现场的输入元件（如控制按钮、行程开关的触点、晶体管的基较-发射较电压、各种检测及保护器件的触点或动作信号等）驱动，而不能用编程的方式去控制。因此，在梯形图程序中只能使用输入继电器的触点，不能使用输入继电器的线圈。

作为数据输入，他们的用法是否一致，两种格式的数据混合换算是否可以？另外还有没别的区别？
答：通常情况下WORD用于逻辑运算，INT用于数*算；
在使用梯形图或SCL等语言编程时区分较严格。
在使用语句表编程时系统不检测数据类型是否匹配，即WORD与INT在用法上没有什么区别（WORD可做数*算，INT也可作逻辑运算）。
PIW是一个16位数，系统默认为WORD数据类型，可在符号表中定义为INT数据类型；
通常情况下WORD用于逻辑运算，INT用于数*算；
在使用梯形图或SCL等语言编程时区分较严格
在使用语句表编程时系统不检测数据类型是否匹配，即WORD与INT在用法上没有什么区别（WORD可做数*算，INT也可作逻辑运算）什么区别（WORD可做数*算，INT也可作逻辑运算）。对于INT和WORD来说 其实它们都是16位的数据类型
如果你确实要转换的话，直接用MOVE即可
WORD数据长度为16位，这种数据可采用4种方法进行描述。
二进制：二进制的格式为2＃，如2＃101，取值范围为2＃0～2＃1111_1111_1111_1111，书写时每4位可用下划线隔开，也可直接表示为2＃111111111111。
十六进制：十六进制的格式为W＃16＃，W代表WORD，表示数据长度为16位，＃16＃表示十六进制，数据取值范围为W＃16＃0～W＃16＃FFFF。
BCD码：BCD码的格式为C＃，取值范围为C＃0～C＃999。BCD码是用4位二进制表示1位十进制数，4位二进制中的0000～1001组合分别表示十进制中的0～9，4位二进制中的1010～1111组合放弃不用。BCD码的较高4位用来表示符号，十六位BCD码的取值范围为－999～+999。在STEP7的数据格式中，BCD码的取值只取正值，与较高4位的符号无关。
无符号十进制数：无符号十进制数的格式为B＃（×，×），取值范围为B＃（0，0）～B＃（255，255），无符号十进制数是用十进制的0～255对应二进制数中的0000_0000～1111_1111（8位），16位二进制数就需要两个0～255的数来表示，例如：
B#（12，254）＝2＃0000_1100_1111_1110
                     12        254
上面4种数据都是描述一个长度位16位的二进制数，无论你使用哪种方式都可以。例如，如果想得到二进制数0000100110000111，可以使用2＃0000_1001_1000_0111，也可以使用W＃16＃987，还可以使用C＃987或者B＃（9，135）。在STEP7中，比较常用的是十六进制，即W＃16＃这种格式。
整INT数据类型长度为16位，数据格式为带符号十进制数，16位中较高为符号位。正整数是以原码格式进行存储的，如＋786，对应的二进制码为2＃0000_0011_0001_0010，而负整数则表示为正整数的二进制补码，即对应正整数的二进制码取反后加1，例如负整数-786，对应的二进制码为2＃1111_1100_1110_1110。将负零（1000_0000_0000_0000）定义为-32768因此取值范围为-32768～32767。0表示正，1表示负。

在一些系统中，需要进行PID控制，如一些板卡采集系统，甚至在一些DCS和PLC的系统中有时要扩充系统的PID控制回路，而由于系统硬件和回路的限制需要在计算机上增加PID控制回路。在紫金桥系统中，实时数据库提供了PID控制点可以满足PID控制的需要。

    进入到实时数据库组态，新建点时选择PID控制点。紫金桥提供的PID控制可以提供理想微分、微分**、实际微分等多种控制方式。

    进行PID控制时，可以把PID的PV连接在实际的测量值上，OP连接在PID实际的输出值上。这样，在实时数据库运行时，就可以自动对其进行PID控制。

    PID参数的调整：

    在PID参数进行整定时如果能够有理论的方法确定PID参数当然是较理想的方法，但是在实际的应用中，更多的是通过凑试法来确定PID的参数。

    增大比例系数P一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差，但是过大的比例系数会使系统有比较大的**调，并产生振荡，使稳定性变坏。

    增大积分时间I有利于减小**调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差时间变长。

    增大微分时间D有利于加快系统的响应速度，使系统**调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱。

    在凑试时，可参考以上参数对系统控制过程的影响趋势，对参数调整实行先比例、后积分，再微分的整定步骤。

    首先整定比例部分。将比例参数由小变大，并观察相应的系统响应，直至得到反应快、**调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差已经小到允许范围内，并且对响应曲线已经满意，则只需要比例调节器即可。

    如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，则必须加入积分环节。在整定时先将积分时间设定到一个比较大的值，然后将已经调节好的比例系数略为缩小(一般缩小为原值的0.8)，然后减小积分时间，使得系统在保持良好动态性能的情况下，静差得到。在此过程中，可根据系统的响应曲线的好坏反复改变比例系数和积分时间，以期得到满意的控制过程和整定参数。

    如果在上述调整过程中对系统的动态过程反复调整还不能得到满意的结果，则可以加入微分环节。首先把微分时间D设置为0，在上述基础上逐渐增加微分时间，同时相应的改变比例系数和积分时间，逐步凑试，直至得到满意的调节效果。

    PID控制回路的运行：

    在PID控制回路投入运行时，首先可以把它设置在手动状态下，这时设定值会自动跟踪测量值，当系统达到一个相对稳定的状态后，再把它切换到自动状态下，这样可以避免系统频繁动作而导致系统不稳定。

    复杂回路的控制：

    前馈控制系统：

    通常的反馈控制系统中，对干扰造成一定后果，才能反馈过来产生抑制干扰的控制作用，因而产生滞后控制的不良后果。为了克服这种滞后的不良控制，用计算机接受干扰信号后，在还没有产生后果之前插入一个前馈控制作用，使其刚好在干扰点上完全抵消干扰对控制变量的影响,因而又得名为扰动补偿控制。

    在紫金桥的控制系统中，可以把前馈控制计算的结果作为PID控制的输出补偿量OCV，并采用加补偿，这样就形成了一个前馈控制系统了。

    纯延迟补偿控制：

    在实际的控制过程中，由于执行机构和测量装置的延迟，系统有可能是一个纯滞后过程，如对于温度的控制其延迟时间可能多达10多分钟。这种滞后性质常引起被控对象产生**调或振荡，造成系统不达到稳定过程。因此，可以在控制过程中并联一个补偿环节，用来补偿被控制对象中的滞后部分，这样可以使系统快速达到稳定过程。
    纯滞后控制系统是把滞后补偿的结果作为PID控制器的输入补偿量ICV，并作为输入补偿的减补偿。这样就构成了一个纯滞后的SMITH预测控制回路。