西门子模块6ES7368-3BC51-0AA0安装调试

西门子模块6ES7368-3BC51-0AA0安装调试

对于模拟量控制系统，主要有3个信息：①被调节量，或称被控量，也称调节量，是反映被控系统的状态、行为、性能或功能的信息；②控制量，也称控制，是经处理后产生控制作用的信息；③干扰量，它与控制相反，总是使系统的状态与行为产生所不希望的变化。干扰信息有时不好检测，而如采用闭环控制也可不检测。

模拟量是连续量，多数是非电量。而plc只能处理数字量、电量。为此，一般来讲，要有，把模拟量转换成电量；如果这电量不是标准的，还需要有变送器，把电量变换为标准的电信号，如4～20ma等；要有模拟量(a)到数字量(d)转换的模拟量输入单元（模块），把这些标准的电信号变换成数字信号；要有数字量(d)到模拟量(a)转换的模拟量输出模块，把plc处理后的数字量变换成模拟量；要有执行器，根据模拟量的大小执行相应的模拟输出控制动作。

当然，如同处理逻辑量一样，plc的cpu、内存、相应的程序等也是必需的。只是，这里多了以上提到的信号的采集、转换、变换及执行等环节。

所以，一个完整的模拟量plc控制，一般来讲，其过程是用传感器信息，并把它变换成标准电信号，进而送给模拟量输入模块；模拟量输入模块把标准电信号转换成cpu可处理的数字信息；cpu按要求对此信息进行处理，产生相应的控制信息，并传送给模拟量输出模块。

模拟量输出模块得到控制信息后，经变换，再以标准信号的形式传给执行器；执行器对此信号进行放大和变换，产生控制作用，施加到受控对象上。模拟量控制过程如下：信息→信息变换→信息处理→信息反变换→控制输出。

可以从不同角度划分对模拟量控制的类型：

·按模拟量控制方法分，有单回路反馈控制、串级控制等。

·按控制方式分，有开环控制系统、闭环控制系统及复合控制系统。

·按元件类型分，**械系统、系统、机电系统、液压系统及气动系统。

·按系统功能分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、位置控制系统及速度控制系统。

·按系统性能分，有线性系统和非线性系统、定常系统和时变系统。

·按输出量分，有定值控制系统（调节器），随动系统及程序控制系统。

·按模拟量的输入方法分，有模拟量输入单元( ai)、脉冲输入(pi)。

·按控制模拟量输出的方法分，有模拟量输出单元(ao)、开关量的on/off (do)输

出、脉冲量（不同脉宽）输出(po)。

把以上情况进行组合，将有6种类型：ai - ao、ai - do、ai - po、pi - ao、pi - do、pi - po。此外，还可能单纯地用开关量( di)控制模拟量输出( ao)。这一般用于手动控制

(1)短路保护

当输出设备短路时，为了避免plc内部输出元件损坏，应该在plc外部输出回路中装上熔断器，进行短路保护。较好在每个负载的回路中都装上熔断器。

(2)互锁与联锁措施

除在程序中保证电路的互锁关系，plc外部接线中还应该采取硬件的互锁措施，以确保系统地运行，如正、反转控制，要利用km1、km2常闭触点在plc外部进行互锁。在不同电机或电器之间有联锁要求时，较好也在plc外部进行硬件联锁。采用plc外部的硬件进行互锁与联锁，这是plc控制系统中常用的做法。

(3)失压保护与紧急停车措施

plc外部负载的供电线路应具有失压保护措施，当临时停电再恢复供电时，不按下“启动”按钮plc的外部负载就不能自行启动。这种接线方法的另一个作用是，当特殊情况下需要紧急停机时，按下“停止”按钮就可以切断负载，而与plc毫无关系。

有时硬件措施不一定完全干扰的影响，采用一定的软件措施加以配合，对提高plc控制系统的抗干扰能力和可靠性起到很好的作用。

(1)开关量输入信号抖动

在实际应用中，有些开关输入信号接通时，由于外界的干扰而出现时通时断的“抖动”现象。这种现象在系统中由于继电器的电磁惯性一般不会造成什么影响，但在plc系统中，由于plc扫描工作的速度快，扫描周期比实际继电器的动作时间短得多，所以抖动信号就可能被plc检测到，从而造成错误的结果。因此，必须对某些“抖动”信号进行处理，以保证系统正常工作。

(2)故障的检测与诊断

plc的可靠性很高且本身有很完善的自诊断功能，如果plc出现故障，借助自诊断程序可以方便地找到故障的原因，排除后就可以恢复正常工作。

大量的工程实践表明，plc外部输入、输出设备的故障率远远**plc本身的故障率，而这些设备出现故障后，plc一般觉察不出来，可能使故障扩大，直至强电保护装置动作后才停机，有时甚至会造成设备和人身事故。停机后，查找故障也要花费很多时间。为了及时发现故障，在没有酿成事故之前使plc自动停机和报警，也为了方便查找故障，提高维修效率，可用plc程序实现故障的自诊断和自处理。

现代的plc拥有大量的软件资源，如fx2n系列plc有几千点辅助继电器、几百点定时器和计数器，有相当大的裕量，可以把这些资源利用起来，用于故障检测。

●**时检测：机械设备在各工步的动作所需的时间一般是不变的，即使变化也不会太大，因此，可以以这些时间为参考，在plc发出输出信号，相应的外部执行机构开始动作时启动一个定时器定时，定时器的设定值比正常情况下该动作的持续时间长20%左右。例如，设某执行机构（如电动机）在正常情况下运行50s后，它驱动的部件使限位开关动作，发出动作结束信号。若该执行机构的动作时间**过60s（即对应定时器的设定时间），plc还没有接收到动作结束信号，定时器延时接通的常开触点发出故障信号，该信号停止正常的循环程序，启动报警和故障显示程序，使操作人员和维修人员能迅速判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。

●逻辑错误检测：在系统正常运行时，plc的输入、输出信号和内部的信号（如辅助继电器的状态）相互之间存在着确定的关系，如出现异常的逻辑信号，则说明出现了故障。因此，可以编制一些常见故障的异常逻辑关系，一旦异常逻辑关系为on状态，就应按故障处理。例如，某机械运动过程中先后有两个限位开关动作，这两个信号不会同时为on状态，若它们同时为on，说明至少有一个限位开关被卡死，应停机进行处理。

(3)预知干扰

某些干扰是可以预知的，如plc的输出命令使执行机构（如大功率电动机、电磁铁）动作，常常会伴随产生火花、电弧等干扰信号，它们产生的干扰信号可能使plc接收错误的信息。在产生这些干扰的时间内，可用软件plc的某些输入信号，在干扰易发期过去后，再取消封锁。

PLC在干式变压器温度联网监测中的应用

1 引言

干式变压器以其具有防火阻燃、安装环境简洁、日常维护方便和结构简单等优点，逐渐在电力系统中得到广泛应用。负载变化绕组**温是干式变压器故障的主要原因。为了提高电力系统运行的可靠性和延长干式变压器的使用寿命，应该对干式变压器的温度进行实时监控。变压器过载运行会使温度升高，加快变压器绝缘的老化过程，降低变压器的使用寿命。据研究统计，绝缘工作时的温度每升高8度，其寿命会减少一半。

2 系统分析

2.1 **温原因

变压器的温升主要由铁损和铜损产生。变压器铁芯发热的主要原因是磁滞损耗、涡流损耗和绕组的传导热量。当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁心流动，因为铁心本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势在铁心的断面上形成闭合回路并产生电流，形成“涡流”。这个“涡流”使变压器的铁损耗增加，并且使变压器的铁心发热，变压器的温升增加。绕制变压器需要用铜导线，这些铜导线存在着直流电阻，电流流过时会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，使绕组发热。

2.2 控制要求

为能对变压器的温度进行实时监测和控制，要求设计的系统能对多台变压器的绕组和铁心温度进行测量，实时在hmi上显示，并能对数据进行分析，一旦温度**出设定较高温度时进行声光报警，达到极限设定温度时自动切除负荷进行保护。当温度达到强制散热设定值时，启动风扇进行强制散热。服务器能对变压器的温度进行记录，并能生成曲线图，随时能为技术提供查询。

3 系统设计

该系统主要由温度采集传送单元、i/o模块、plc、服务器、网络与数据通讯等部分组成，如图1所示。

3.1 温度采集单元

采用热电阻cu100对变压器绕组和铁心温度进行测量。热电阻是利用物质在温度变化时，其电阻也随着发生变化的特征来测量温度。测量范围0~150℃，r0=100ω。

3.2 人机界面（hmi）

人机界面用来显示每台变压器的温度，并可以方便的设置系统的参数，如报警温度值，切除负荷温度值，启/停风扇温度值等参数。可以实时查看每台变压器的绕组和铁心的温度，并可以显示变压器负荷和温度关系曲线。必要时还可通过hmi上的按钮，手动启/停风机，报警及切除负荷等操作。在服务器上，记录着各种报警信息及故障发生时的各相温度值、时间等信息，可按时间条件进行查询，并根据需要进行打印和负荷图表输出。该系统中的数据采集处理、风机运行和故障报警由plc和hmi通过编制的相应程序来完成。

3.3 远程i/o模块

温度信号的采集和风扇的开启通过远程i/o模块来实现。温度信号采集采用模拟量输入模块sm431模块（订货号为6es7431-1kf10-0ab0）。该模块能对电阻进行测量，分辨率为13位，模拟量部分与cpu隔离，*外部电源。对该模块的模拟量的读取可以在step7中用fc105功能块读出。该模块通过profibus网络与plc相连，把所采集的温度信号转化为数字量送往plc。输出模块采用数字量输出sm422模块（订货号为6es7422-1hh00-0aa0），16点输出，隔离为8组，每2通道1组，输出电流5a，额定负载电压230v

PLC在干式变压器温度联网监测中的应用

3.4 监控单元

利用高性能高速西门子s7-400

plc对各温度检测单元进行实时扫描和运算，结合hmi输入的参数，对变压器风扇进行控制，如果**出设定的限定值在hmi上发出声光报警，达到极限值时切除负荷。s7-400自动化系统采用模块化设计，具有模块扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。用et200分布式i/o可以进行远程扩展，对于分布范围广的系统非常实用，通过profibus-dp接口，较多时可以连接到125个总线节点，使用光纤时，最后一个节点的距离可以达到23km。集成的hmi服务，用户只需为hmi服务定义源和目的地址，系统会自动的传送信息。有很强的通信功能，cpu模块集成有mpi和dp通信接口，有profibus-dp和工业以太网的通信模块，以及点对电通信模块。通过profibus-dp或as-i现场总线，可以周期性的自动交换i/o模块的数据（过程映像数据交换）。在自动化系统之间，plc与计算机和hmi站之间，均可以交换数据。数据通信可以周期性的自动进行或基于事件驱动由用户程序块调用。

3.5 网络与数据通讯系统

现场网络将计算机控制系统的各个控制级和分散在现场的传感器、执行器**联系起来，为实现工程大系统的综合自动化创造了条件。唐钢酸洗线系统根据控制级别要求和网络特点在不同控制层应用了工业以太网，profibus-dp和as-i总线。工业以太网采用光纤电缆作为传输介质，光缆不受电磁干扰影响，通讯迅捷可靠，实现工程师站、hmi、hmi服务器、快速数据分析仪fda和s7-400plc系统之间的数据通讯，达到生产管理和工程控制的目的。profibus-dp网络用以实现自动化系统和分布式i/o站（simaticet200s），siemens驱动器及mcc dp/as-ibbbb之间的数据通讯。profibus-dp网络响应速度快，抗干扰度高，有力的保证了现场状态信号与控制数据的传输。

4 程序设计

4.1应用软件

hmi操作系统为bbbbbbs2000 server sp 5，应用软件为wonderware intouch ver.8 sp 4，intouch是在bbbbbbs2000或bbbbbbsxp操作系统下，在pc机上运行的面向对象的、数据开放和功能开放的32位应用程序系统。intouch提供在工业上用于图形显示、信息处理、归档和报表的基本功能模块，还提供用户文档、过程控制软件包和开放开发工具等可选软件包。其强大的驱动程序接口、快速图形更新和安全归档功能具有很高的可能性，结构化的数据存储方式保证无论是组态生产的数据和运行过程的数据都可准确无误的读取。plc编程软件为step7v5.3 sp3.step7编程软件是基于bbbbbbs2000/xp或bbbbbbs server2003的为s7-300/400plc配置和编程的标准软件包。通过step7用户可以进行系统配置和程序的编写、调试、在线诊断plc硬件配置状态、控制plc的运行状态和i/o通道的状态等

是的核心,单片机是计算机,而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装置。单片机用起来没plc简单,不方便现场改动,而plc作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的设备。它接口，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和相当接近，只用plc的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

1．plc是建立在单片机之上的产品，单片机是一种可编程的集成芯片，换句话来说，plc就是由单片机加上外围电路做成的 ，单片机开发式底层开发，比较麻烦，程序编写用汇编或者c语言比如延时用单片机做程序，要从晶振来计算，而plc就不一样，个厂家都提供一个编程软件，可以用梯形图编程，延时只需在里送一个数字而已。

2．单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，plc是单片机应用系统的一个特例，单片机可以开发各种智能仪表，比如温控仪，电视遥控器，豆浆机控制器，微波炉，智能玩具。

3．不同厂家的plc有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，通用性，可靠性 ，plc是专业为工业开发的一种计算机。

4.单片机开发，一个单片机十几块到几十块，上百不等，但开发起来，麻烦。plc 的价格几百，几千，几万，但是开发，。可靠性高。

我认为他们各有千秋，各有所长，从技术角度来看，他们采用的是一样的逻辑机理.但总不能在很简单的控制中用plc吧？比如计数器。有的地方只用一个你不可能花plc的钱做一个计数器的功能。在小而简的地方我主张用单片机，而在小而繁的地方我主张用plc，因为这样才能发挥出他的特长，在某些方面取长补短更能发挥他们的优势。总的来说，这两种产品我们国家都不拥有核心技术，所以，大多用的国外的产品，很多东西我们自己不能改变，只能跟着人家走所以才出了个单片机和plc哪个有前途的问题。科技在前进没有什么哪个有前途哪个没前途的说法。

浅析PLC系统抗干扰的问题

1 引言

随着plc技术的不断成熟，基于plc的控制系统被广泛应用于工业控制。因此，plc控制系统的可靠性将直接影响企业的生产安全和经济效益，而系统的抗干扰能力则是保系统可靠运行的重要指标之一。在济钢中厚板厂加热炉区域使用的plc一部分安装在控制室，一部分是安装在生产现场。安装在现场的plc则处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高plc控制系统可靠性，我们一方面要求plc生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，我们在工程设计、安装施工和使用维护中引起了高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

2 plc系统干扰源

2.1 来自电源的干扰

加热炉plc系统的供电电源由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。虽然plc电源采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，**隔离是不可能的［1］。如济钢二号蓄热式加热炉在调试初期，cpu模块上的led“intf”、led“extf”经常报红，使整个plc系统无法正常运行，我们自plc程序到i/o模板逐一排查，未查出问题，但将plc重启后故障。如此重复数次后，我们怀疑是电源引入的干扰造成plc控制系统故障，所以我们改用在线式不间断供电电源（ups）为plc供电，ups具有较强的干扰隔离性能，是一种plc控制系统的理想电源。经改造后，plc不再频繁报故障，只是隔一段时间，偶尔报一次故障。

2.2 来自信号线的干扰

与plc控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。如济钢中厚板厂二号蓄热式加热炉的自动出钢系统，由于出钢机、炉门的电机电源线与控制回路的信号线的距离偏近，出钢机起停过程中产生电磁辐射，控制回路的信号线受电磁辐射感应的干扰，致使自动出钢系统时常在自动出钢时工作异常：出钢机前进过程中，炉门突然下降，使炉门与出钢托杆相撞，将炉门撞坏。后经改造，使控制回路的信号线远离强电电源，才得以控制。

2.3 来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使plc系统将无法正常工作。

plc控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对plc系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。如济钢中厚板厂蓄热式加热炉在大修施工期间，将plc系统的系统地、屏蔽地、保护地接到一起，造成整个炉子的控制系统较不稳定，如时常接收到误信号（plc接收到引风机、循环水泵、给水泵等掉电信号，而实际上以上设备均正常运行），使炉子连锁紧急停炉，严重威胁到生产的正常运行。后将plc系统的系统地、屏蔽地、保护地独立接地，才避免了此类事故的发生。

3 plc系统抗干扰措施

3.1 优质电源抑制电网干扰

在plc控制系统中，电源占有较重要的地位。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，我们一般都采用隔离性能较好电源。另外，为保证电网馈点不中断，我们采用在线式不间断供电电源（ups）为plc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］。