西门子6ES322-1FL00-0AA0介绍说明

西门子6ES322-1FL00-0AA0介绍说明

有的初学者在理论上花了很多功夫，结果半年下来还是没有把PLC搞懂，其实他们只是缺少了一些PLC的实践经验，只要再进行一些实际的梯形图编写、程序下载、调试等操作，增加对PLC的感性认识，很快就可以掌握PLC这项技术了。开始阶段可以先学习一种的PLC，因为所有的PLC原理都是差不多的，掌握了一种PLC其它的只要翻阅一下手册也就能上手使用了。
初学时可以编一些简单的梯形图，如触点的与、或、输出等，在PLC的机器里运行一下。成功了就会增加你学习的兴趣、和信心。然后再把PLC的主要功能逐个运用一次，比如高速计数器，你可以用PLC本身的脉冲输出端接到高速计数器的输入端，下载编好的梯形图，打开变量观察窗口，运行程序，观察计数的值是否正确。经过了这样的实践，你基本上知道PLC到底能做哪些事情了，在实际的工控应用中就能做到胸有成竹了。
自学PLC方法如下:
a.利用教学视频，有条件的跟着教学视频系统科学地学习，涵盖三大主流plc学习视频及试看，有兴趣的初学者可以在这里将入门知识打扎实。
b.关于实践租机是个不错的选择，PLC技术是一门实践性非常强的技术，如果你想学好，那么你就去实践它。编程就像是一位习武之人，如果只是整天坐在家中看拳谱，不出门练武的话，那么就是一本再厉害的武林密集，再长的时间他的功力也不会提高。学习PLC也是同样的道理，光看书是没有用的，一本PLC书您就是看了十遍以后您还是不会用，学过编程(不管什么语言)的都知道。
在学习PLC书本知识的过程中，肯定会对许多指令不是很了解，如果您没有一一解决的话，那么这将是您学习PLC的大障碍。因此进行实际应用，逐一攻破，这样，你的PLC知识不但会学得牢固，而且在学习的过程中你掌握了实际使用。
c.设计编程，在学习PLC有了一定的基础之后，可以自己立编写一段自己设计的程式，然后传送到PLC中去运行程式。再经过不断的修改，调试，后运行成功，这样你的兴趣会大增，达到满意的效果。
d.资料下载, 可以下载到关于PLC、变频器、西门子、欧姆龙、触摸屏资、三菱等工控资料和工控软件。 自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各种电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统性，设计人员只有预先了解到各种干扰才能有效保证系统运行。

1. 电磁干扰源及对系统的干扰

影响PLC控制系统的干扰源于一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。

干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、偶发噪声等：按声音干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地面的电位差，主要是由电网串入，、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态电压所加形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成共模电压，直接影响测控信号，造成元器件坏，这种共模干扰可为直流、亦可谓交流。共模干扰是指用于信号两级间得干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

2.PLC控制系统中电磁干扰的主要来源有哪些呢?

1) 来自空间的辐射干扰

空间的辐射电磁场主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰。其分布为复杂，若plc系统置于所设频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路劲，一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰，而是对PLC通信内网络的辐射，出通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备所产生的电磁干场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泻放元件进行保护。

2) 来自系统外引线的干扰

主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场教严重。

3) 来自电源的干扰

实践证明，因电源引入的干扰造成控制系统故障的情况很多，在，工程调式中遇到过，后换隔离性能较高的PLC电源。问题才能得到解决。

PLC系统的正常供电电源均由电网供电，由于电网覆盖范围广，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，开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过社电线路到电源边PLC电源通常采用隔离电源，但其结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，隔离室不可能的。

4) 来自接地系统混乱时引入的干扰

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号之外，总会有外部干扰的影响，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控制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点位分布不均，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，例如电缆屏蔽层一点接地，如果电缆屏蔽层两端都接地，就存在地电位差，有电流流过地电位差，当发生异常状态加雷击时，地线电流将大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合回路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流可能在地线上产生不等点位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容县较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存储，造成数据混乱、程序跑飞或死机，模拟地电位的分布将导致测量精度下降引起对信号测控的严重失真和误动作。

5) 来自信号线引入的干扰

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号之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰。这往往被忽略;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。由信号引入干扰会引起信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

6) 来自PLC内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的香花不匹配使用等。这部属于plc制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门事无法改变，可不多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

3.系统受干扰时，常会遇到以下几种主要干扰现象：

1) 系统发指令时，电机无规则地转动;

2) 信号等于零时，数字显示表数值乱跳;

3) 传感器工作时，PLC采集过来的信号与实际参数所对应得信号值不吻合，且误差值是随机的，无规律的;

4) 与交流伺服系统共用同一电源工作不正常。

4.怎么样才能好、简单解决PLC系统干扰?

1) 理想状态下是选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线、电源接地要加合理等，，但是需要不同设备厂商共同协作才能完成，很难做到，而且成本较高。

2) 利用模拟信号隔离器，有称作信号变送器、属于信号调理的范畴其主要起抗干扰作用。正因为它有特别强的抗干扰能力所以在自动化控制系统中应用非常广泛。尤其对与复杂的工业现场，控制程序越老越复杂。信号隔离器对各种模拟量信号进行输入、输出、电源三端隔离，的确是当今自动化控制系统中抗干扰的有效措施之一。

供电电源的质量直接影响PLC的使用性，也是故障率较高的部件，检查电压是否满足额定范围的85%～110％及考察电压波动是否频繁。频繁的电压波动会加快电压模块电子元件的老化，建议加装稳压电源。对于使用10多年的PLC系统，若常出现程序执行错误，应考虑电压模块供电质量。
 运行环境的检查：
     (1)PLC运行环境温度在0～60℃。温度过高将使得PLC内部元件性能恶化和故障增加，尤其是CPU会因“电子迁移”现象的加速而降低PLC的寿命。温度偏低，模拟回路的系数也会变小，低温时可能引起控制系统动作不正常。解决的办法是在控制柜安装合适的轴流风扇或者加装空调，并注意经常检查。
     (2)环境相对湿度在5%～95％之间。在湿度较大的环境中，水分容模块上的IC的金属表面的缺陷侵入内部，引起内部元件性能的恶化，使内部绝缘性能降低，会因高压或浪涌电压而引起短路；在其干燥的环境下，MOS集成电路会因静电而引起击穿。
     (3)要定期吹扫内部灰尘，以保证风道的畅通和元件的绝缘。建议PLC的电控柜使用密封式结构，并且电控柜的进风口和出风口加装过滤器，可阻挡绝大部分灰尘的进入。
检查PLC的安装状态。各PLC单元固定是否牢固，各种I/O模块端子是否松动，PLC通信电缆的子母连接器是否插入并旋紧，外部连接线有无损伤。检查PLC的程序存储器的电池是否需要换。
根据维修的特点可分为①外线维修，包括通信总线和I/O所连接的传感器、连接器、继电器、限位开关、保护元件、连接线和变频器等。②PLC的固件维修，包括CPU单元、I/O单元、智能单元、供电模块的内部电路维修。 PLC控制器具有一定的自检能力，而且在系统运行周期中都有自诊断处理阶段。系统工作过程中无论发生何种故障，维修人员都要遵循一定的操作步骤。
1．检查PLC供电是否正常。若POWER指示灯不亮，可检查供电线路和熔断器。
2．检查PLC系统。启动PLC查看“RUN”指示是否正常，有无报警发生。通常正在使用的PLC系统很难发生这种故障。
3．I/O模块的检查。I/O模块是CPU与外部控制对象沟通信息的通道，也是容易损坏的部分，因此使维修的主要内容。
4．工作环境的检查。主要影响的因素是温度和湿度。5．固件的维修。当确认是PLC固件损坏，的办法是换新的备件概述 
 自来水厂水生产系统是一个多变量（如流量、温度、压力等）多任务（如水的输送、投药/加氯控制、格栅与排泥控制、滤池控制、出水泵起/停控制、压力控制、数据管理等）多设备（如电机、阀门、泵等）并具有时变性、耦合性和随机性的复杂非线性系统。图1表示了净水生产工艺流程。国内现有的自来水厂水生产系统大部分采用落后的常规仪表和后动操作。近年来，也有采用DCS技术的计算机控制，取代了常规仪表和手动操作，在实现水生产的分散自动控制和集中监控方面，了一定的进展。但基于DCS的系统存在一些重要缺陷，一方面传统的DCS系统是自封闭式的集散系统，难以实现设备之间以及系统与外界之间的依靠交互和共享，使 自动化系统成为"信息孤岛"；另一方面传统DCS系统的现场底层传感器和数据采集器之间采用物理连线和模拟信号传输导致大范围布线，给现场施工带来很烦，同时，信号传输的抗干扰能力也较差。随着计算机技术、通信技术和控制技术的迅猛发展，特别是开放系统互连协议（OSI）的和TCP/IP协议的广泛应用，工控领域也不断产生的控制模式，逐步形成了以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线（FIELDBUS）就是顺应这一形势发展起来的新技术。基于现场总线技术，我们针对某水厂设计了现场总线水生产系统，它以PROFIBUS现场总线为，以智能设备PLC为控制主体，以IPC-610工控机和PC机为系统编程、组态、维护、监控和管理的一体化工作平台。较好地解决了传统DCS系统中存在的问题，实现了水生产现场网络通信与计算机控制系统以及工业电视监视系统的集成。
 
现场总线技术
现场总线是20世纪80年代中期在上发展起来的一种的控制技术。目前行的现场总线主要有过程现场总线PROFIBUS、基金会现场总线FF、LonWorks总线、CAN总线等，世界上许多自动化技术生产商都推出了支持某种主流现场总线标准的产品。PROFIBUS是由Siemens等80家公司联合的标准规范。近年来，PROFIBUS在众多的现场总线应用中占居，已广泛应用于加工制造自动化、过程自动化、楼宇自动化等领域。
 PROFIBUS是一个多种协议并存的现场总线技术，不同协议的数据在系统内透明传输，这使得PROFIBUS成为连接过去、现场和未来的一种十分有效的现场总线技术。所以，在水厂网络控制系统设计中，PROFIBUS成为当然的选择。

系统网络结构设计
现场总线技术的是网络技术。控制系统的计算机网络是一个实时网络，信息处理要满足实时性、完整性、一致性和性的要求。基于水生产系统的特点，系统采用了企业局域网（Enterprise LAN）和现场总线的集成化结构，实现了从现场测控到水厂内部信息管理系统的集成结构，实现了从现场测控到水厂内部信息管理系统的集成以及与水厂外部信息交互的集成。
 
 
整个系统中的管理工作站、生产调度工作站、监控工程师站、监控操作员站和数据管理服务器构成系统的生产和调度、计划和管理、决策支持信息网络层。该层网上传递的是管理数据，数据量较大，但实时性要求不是很高，所以采用以太网。为提高系统性，防止由于通信电缆故障引起的数据丢失和失控现象，采用以工业以太网方式互连，使系统具有冗余功能。通过网络能将水厂决策、计划、管理、经营和调度等所有功能信息进行有效地集成，使水厂各个职能部门和车间成为一个统一的整体。同时通过网络也可以访问水源地的源水信息，实现大范围的数据共享。系统网络中各计算机的主要功能是：生产调度工作站的功能是实现水厂各车间生产调度自动化，并自动生成水生产安排业务单；管理工作站的作用是对系统实时数据和历史数据的管理，生成水厂管理所必需的各种统计信息报表并打印；数据管理服务器选用大型数据库SQL Server2000来完成对数据的管理，数据库提供标准SQL查询，并通过ODBC或DDE或其它数据库连接；监控工程师站的作用是完成对系统工艺参数的设定和修改、报警上下限的设定、设备的组态以及系统运行、生产、报警历史资料的显示和查询等功能；监控操作员站的作用是完成系统的数据采集与处理、数据存储与交换及显示等功能。
现场控制网络层传递的是实时数据，数据量少，但实时性强。所以，现场控制网络选用PROFIBUS。
主控PLC之间可以通过PROFIBUS-FMS互连，同时也与以太网互连，主控PLC与分控PLC控制单元通过PROFIBUS-DP现场总线相连。各分控PLC可以立工作。采用PROFIBUS-DP能使分控PLC、变频器、软启动器、各种智能传感器和外围I/O设备等同主控PLC或计算机联网。PROFIBUS-FMS用于现场控制单元网络的通信任务。
PROFIBUS网络设备主要由通信处理器CP（Communication Processor）和网络介质组成。通信处理器用于总线网络和点到点通信，通RS485接口使系统与其它厂商的总线系统互连，并能使系统中的主要现场设备，如变频器、软启动器等实现即插即用。另外，该网络结构还应包括工业电视监视系统，它由工业摄像机、镜头、云台、视频矩阵切换器、工业监视器、室外和录像机等硬件设备配以多媒体软件组成，完成对水生产工艺过程的重要工位进行监视管理。
系统功能描述
基于PROFIBUS设计的水处理网络控制系统主要具有如下功能：
１、格栅与排泥控制
格栅间有4台格栅机，由一台输入点数为32、输出点数为16的SIEMENS S7-300PLC来控制，控制方式有自动和手动。在自动方式下，系统根据PLC中设定的定时值以及格栅前后水位差来自动控制格栅机的动作。吸砂机的工作状态也由PLC检测和控制。沉淀池PLC根据水浊度高低，设定吸泥机运行周期时间和运行方式，浊度高时，双程吸泥，运行时间长；浊度低时，单程吸泥，运行时间短。
２、投药加氯控制
投药/加氯控制系统的输入输出点数较多，选用一台输入点数为192、输出点数为192的SIEMENS S7-400 PLC来控制。
投间有混凝剂加计量泵8台，助凝剂投加计量泵8台。每台计量泵均用一台交流变频调速器驱动，两种投加计量均为6台工作、2台备用。6台计量泵对应6组反应池，一对一投加混凝剂和助凝剂。投控制是水厂水处理的关键环节，它是一个大延时强耦合的非线性系统，在技术上有一定难度。我们设计了自学习模糊控制算法，系统根据PLC采集的原水温度、浊度、PH值等参数的大小，经自学习模糊控制器调整后，由PLC控制交流变频调速器的工作状态改变计量泵的频率和冲程，以此控制计量泵的频率和冲程，以此控制计量泵投药量的大小，控制效果较好。加氯间有7台真空式V型槽加氯机，其中4台负责进水管处的前加氯，其余3台加氯机作为加氯（后加氯）用，加氯采用流量、余氯复合闭环控制方式（2台工作，1台备用），向2个滤池出水管处加氯。另外，投药/加氯主控PLC还要担负投药间的干粉溶解、加氯间的瓶切换、漏气报警和控制等任务。

３、滤池控制
滤池控制是水厂自动控制系统中主要的控制环节，按其过程可以分为过滤过程控制和反冲过程控制。由于滤池个数多且每个滤池I/O点数较少，选用25台输入输出点数均为16的SIEMENS S7-300 PLC来控制。在过滤过程中，各滤池的PLC能根据对应滤池的水位、阻塞值以及运行时间自动调节各净水阀开启度并使各滤池水位保持恒定。当阻塞值或滤池运行时间设定值时，滤池PLC向反冲洗PLC发出反冲洗请求，当请求被允许之后，滤池进入反冲洗过程。在反中洗过程中，反冲洗PLC需要控制反冲洗水的流量、反冲洗气的压力，并与对应滤池PLC配合控制反冲洗时间、漂洗时间以及反冲洗过程中有关阀门的开启与关闭。
４、水泵制
制作好的净水要通过水泵输入到水管道中。出水泵房共有8台容量大小不等的水泵。系统用了一台输入点数为48、输出点数为16的SIEMENS S7-300 PLC来控制。根据管网压力和生产调度的要求系统能自动完成开泵和关泵过程。由于在开阀或关阀时，管网压力会突然变大或变小，为了避免因此而造成的误动作，系统设计时，对开阀或关阀指令进行记忆，在一定时间内系统自动停止开关阀门，等到管网压力稳定后自动继续开关阀门。同时，系统对阀门、机械、电路等多种故障具有监控报警功能。
５、其他功能
系统除了具有以上控制功能外，还具有生产计划与调度、信息管理与决策支持等管理功能，以及视频监视功能等。 

 结论与展望
基于现场总线的水生产网络控制系统能有产地进行工作，与传统的方法相比，其大的特点是造价低、功能强、结构灵活实用、性高、安装调试简单且开发和维护，根据不同的现场情况与用户要求，系统可以扩展为不同的模式。现场总线控制系统实现了现场通信网络、自动控制系统和计算机网络的有效无缝集成，从本质上完成现场通信网络、现场设备互连、通信线供电、统一组态、开放式互连网络等功能。
现场总线控制系统将为工业企业生产的自动化和远程控制提供强大的基础。