西门子6ES7321-1FF10-0AA0代理

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．1 硬件组成
    用PLC实现乘客电梯的控制，关键是怎样合理地利用PLC的硬件资源，节LC的输入输出端口，降低设计成本；同时充分利用软件资源简化控制程序，缩短PLC的扫描周期，提高电梯的性和操作的灵活性；另外控制程序应尽量简单，且具有一定的规律性，适合于开发各种不同楼层的控制需求。下面以5层客梯为例来分析系统的设计思路。 ．
    PLC控制单元为电梯控制系统的部分，主机选用德国西门子$7-200系列可编程控制器CPU226CN(24输入／16输出)，选用西门子MM440CN变频器作为电机拖动驱动。系统原理框图如图1所示。由PLC提供变频器的运行方向和速度指令，使变频器根据电梯需要的速度曲线，调节运行方向和速度。通过PLC的合理编程，实现自动平层、自动开关门、自动掌握停站时间、内外呼信号的登记与、顺向截梯及自动换向等集选控制功能。

1．2 PLC的资源分配
    系统需要的输入端口包括：厅门外呼按钮8个、厢内按钮5个、开关门按钮2个、旋转编码器输入信号2个和其他功能按钮共计24个输入端口。系统需要的输出端口包括：楼层LED指示灯5个、厅门外呼按钮指示灯8个、厢内按钮指示灯5个、电梯楼层位置指示灯5个以及其他功能输出端口共计32个输出端口。其中平层技术占用了1个输入口和5个输出口，而以往的电梯设计至少需要占用3个输入口用于上、中、下轿厢传感器的输入信号，本设计方案节约了2个输入口。而硬件部分再扩展一个I／O模块EM223CN(16输出)就可以了，节约了一个I／O 模块。(选用CPU226CN 和EM223CN共计24点输入／32点输出)，充分利用了
    PLC的硬件资源。电梯位置显示部分采用了普通的LED 楼层指示灯，五层电梯只需要5个输出端口。比当今流行的7段数码管显示节约了2个输出口。通过以析可知，一个5层电梯可节约4个I／O口，那么对于高层电梯的设计就会大大地节约系统的硬件资源， 降低系统的设计成本。
1．3 系统的软件设计
系统上电后开始初始化，当扫描周期内有门厅召唤信号或轿厢呼叫时，系统检查轿厢所在楼层与目标楼层关系并决定电梯的运行，当到达目的地时，电梯制动，并运行门区服务，完成一个工作周期的任务以后再次等待下一条命令，如此循环直至
发出停止命令。
2 技术与分析
2．1 平层控制
    采用了全新的设计理念，平层控制用红外传感器取代了以往的电磁传感器，提高了控制精度的同时，避免机械损耗所导致的不稳定现象。只需占用1个输入端和Ⅳ个输出端(Ⅳ为楼层数)，如果楼层较少(设五层)，可采用直接端口输出的方法，避免硬件资源上的浪费。如果楼层较多，可以采用外接串一并模块编码的方法，能节省输出端的个数。电梯系统在箱体外部安装了上、中、下三个红外接收传感器，用作信号的接收，并联进入一个或门输出到PLC的输入端。墙壁侧对应的楼层位置每层安装一个发光二管LED，用作信号的发射，直接连接到PLC的N个输出端口(N层楼用N个输出端口)。平层传感器与安装示意图，其中轿箱右侧为上、中、下传感器，外墙右侧为对应的LED楼层位置指示。其平层传感器与接收，虚线框内代表不同楼层的LED位置指示。
    当电梯上行或者下行时，中间继电器M2．5默认为0．由于只有目标楼层的LED才会被点亮，中间的楼层LED全灭。电梯一直行驶到上部或下部传感器接受到LED的信号，系统开始执行减速子程序。由于系统在运行时处于不同速度中，难免在停靠位置时，速度不能为0，所以当中部传感器接收到LED信号时，执行抱闸子程序，使电梯在其对应楼层的停靠位置停止。平层结束，系统发出信号，执行开门子程序，熄灭当前LED子程序，并刷新系统缓存。电梯继续行使，重复上述循环过程，完成电梯的平层过程。
    平层设计具有如下优点：
(1)增加一个或门和中间继电器完成子程序的触发和切换，占用端口少，节省系统的硬件资源。
(2)只有需要停靠的楼层的LED才会向传感器发出信号，避免了以往每层都要发出一个中断请求的缺点。节约了CPU资源，减轻了系统的负担。
(3)LED 和红外构成的平层系统还具有系统稳定和节约能耗的优点。
2．2 位置判断
    电梯的位置判断不是采用传统的在井道中安装检测装置的方法，而是通过安装在曳引机连动装置上的旋转编码器，将脉冲信号输入到PLC，通过计数器的统计实现电梯当前楼层位置的判断。电梯的曳引机带动转轮，连动的旋转编码器根据电机的
    正转或者反转分别向I1．1和I1．2发送脉冲信号，正转时计数器加计数，反转时计数器减计数。其中计数常数PV=系数×两楼层之间间距×曳引机转轮与旋转编码器的传动LLx脉冲频率。当PV计满溢出时就会通知系统已到达楼层，从而达到楼层位置判断的目的。
3 结论
    系统采用话门子PLC CPU226CN并扩展一片EM223CN，西门子MM440变频器作为电机拖动驱动。基于电气集选控制原则，采用脉冲计数方法，用脉冲编码器取代井道中原有的位置检测装置，实现位移控制；用软件代替部分硬件功能，既降低系统成本，又高了系统的性和性，实现电梯的全数字化控制。系统充分利用了PLC的硬件资源，设计方案新颖。系统具有实际应用意义，具有可开发性。

   可编程逻辑控制器(PLC)是用于工业现场的自动化技术基础装备，可以直接在大多数工业环境中使用。但是，当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或安装使用不当时，就会造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出。笔者在机电维修行业工作二十多年。接触过各种各样的现场干扰问题。笔者将PLC应用中遇到的问题及解决办法作一系统阐述。希望对读者有所帮助。
    PLC控制系统的性一直是机电行业和自动化生产线所关注的焦点，因为它直接影响企业的生产和经济效益，而系统的抗干扰能力则是保证系统运行的重要指标之一。影响PLC控制系统的干扰源．大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射，磁场改变产生电流，电磁高速变化产生电磁波。在实际工作中，为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施，其中．硬件抗干扰是基本和重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制和干扰源，切断干扰对系统的耦合通道，降低系统对干扰信号的敏感性。

1．来自电源的干扰电网的干扰，频率的波动，将直接影响到PLC系统的性与稳定性。如何抑制电源系统的干扰是提高PLC的抗干扰性能的主要环节。
    例如：我区某钢铁有限公司4台加热炉的PLC系统的电源原先均来自电网供电。由于该地区属能源重化工基地，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出电压和电流。特别是电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路瞬态冲击等，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。
    根据实际工作中的经验分析，由于分布参数特别是分布电容的存在，隔离是不可能的。例如，其中两台蓄热式加热炉在以前运行中，经常无规律性出现故障，整个眦系统无法正常运行。故障时12PU模块上指示内部故障的LED显示“INTF”(用户程序错误)、指示外部故障的LED显示“EXTF”(I/O模板的故障)，经常报警，我们从PLC程序开始到I/O模板逐一排查，均未查出问题，但将PLC重启后故障。如此重复数次后。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，经改造后，运行将近两年，PLC不再频繁报警。
    电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源、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。此外，普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，也容易使PLC接收到错误信息。

2．来自信号线的干扰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；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：I／O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。控制系统因信号引入干扰造成I／O模件损坏数相当严重．由此引起系统故障的情况也很多。
    例如：某轧钢厂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PLC控制回路的PROFIBUS信号线的距离偏近，出钢机启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。
(注：PROFIBUS是一种工业现场总线．它取代了以往的点对点式的I／O连接方式．只用一根PROFIBUS电缆和标准的。PROFIBUS插头就可以完成连接的过程。本例中的PROFIBUS电缆的作用是连接控制室PLC与现场PLC)。为了减少动力电缆辐射电磁干扰，我们将PROFIBUS电缆远离动力电缆，动力电缆走地下电缆沟，PROFIBUS电缆走架空线路。而对于其他信号电缆，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敷设。避免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敷设，以减少电磁干扰。

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。
    例如：某钢铁厂蓄热式加热炉在大修施工期间，某电工将PLC系统的系统地、屏蔽地、保护地接到一起，调试过程中，整个炉子的控制系统不稳定，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、保护地立接地，才避免了此类事故的发生。
    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，影响控制系统内逻辑电路和模拟电路的正常工作。控制系统工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响控制系统的逻辑运算和数据存贮，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。例如电缆屏蔽层一点接地，如果电缆屏蔽层两端a、b都接地．就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态，如雷击时，地线电流将增大。
    此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，形成干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布。
    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。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。
    使用的隔离变压器，其屏蔽层也要良好接地。次级连接线要使用双绞线(减少电线间的干扰1，隔离变压器的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层，初级的屏蔽层接交流电网的地线；次级的屏蔽层和初级间屏蔽层接直流端。
    而对于PROFIBUS电缆，由于干扰电流和电磁干扰是通过PROFIBUS电缆的屏蔽泄放到地的。因此，屏蔽到地的低阻抗十分重要。电缆屏蔽通常是两端接地。特别在高频干扰情况下，用这种方法可以很好的抑制干扰。在大范围分散系统的各个总线之间存在电位差且不能实现等电位屏蔽接地时，就在一端将电缆屏蔽接地以避免在PROFIBUS电缆屏蔽中产生等电位屏蔽接地电流。因为在电缆屏蔽中有电缆均衡电流流过，会大大的降低屏蔽的效率。
    接地时注意：接地线应尽量粗．一般用大于2平方毫米的铜芯线接地；接地点应尽量靠近PLC控制器。接地线应尽量避开强电回路和主回路的电线。不能避开时，应垂直相交，应尽量缩短平行走线的长度。
    PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，不仅涉及到具体的输入输出设备和工业现场的环境，而且温度、湿度、震动、冲击等对PLC都会产生很大的影响，因此，在应用中，找出问题所在，知道现场干扰的，综合考虑各方面的因素。才能解决、合理有效地抑制干扰，使PLC控制系统正常工作。例如，在选择国外进口产品时要注意：我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大；工业企业现场的电磁干扰要比欧美地区高4倍以上．对系统抗干扰性能要求高。在国外能正常工作的控制系统产品在国内工作就不一定能运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准(GB／T13926)合理选择