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产品描述
西门子6ES7223-1BM22-0XA8产品
1龙门刨床的机械传动控制要求
传动系统从原点启动，中速行驶到1000mm，开始高速行驶，高速行驶到3000mm，开始低速爬行，低速爬行到终点（3200mm）停车。停顿2s。反向高速行驶，高速行驶到距原点200mm处开始低速爬行。到达原点停车，停顿2s后重新开始往返。在原点和终点低速爬行的目的是为了避免系统惯性带来的误差，做到原点和终点的定位停车。
2 龙门刨床机械传动的PLC控制系统硬件设计
2.1系统对变频器的控制要求
变频器的正反转由继电器K1、K2控制，速度的切换由继电器K3、K4完成。变频器故障报警输出触点（30A、30C触点）用于立即停止高速计数器运行，并由指示灯HR指示。
变频器具有多段速度设定功能，当K3、K4两个继电器触点都断开时，高速行驶（速度）;K3闭合，K4断开时，中速行驶（二速度）;K3断开，K4闭合时，低速行驶（三速度）;K3、K4都闭合时，手动调节行驶（四速度）。
旋钮SF用于手动/自动切换，并用指示灯HG1表示自动状态。手动时，能够通过按钮SA1（电机正转）和SA2（电机反转）手动调节传动系统的位置。
按钮SA用于传动系统在自动状态下的启动/停止控制。采用“一键开关机”方式实现启动/停止控制，用指示灯HG2表示启动状态。
行程开关SQ用于自动启动时，确定传动系统在原点位置，自动停止时，传动系统返回原点。行程开关SQ1、SQ2用于传动系统的两端限位，确保传动系统不能脱离设备。
2.2PLC系统硬件系统的构成及连接
为了实现对龙门刨床机械传动的定位，本系统采用PLC作为控制器，通过变频器进行速度调节，采用光电编码器和PLC高速计数器进行定位控制。根据龙门刨床的机械传动控制要求，系统中有开关量输入点8个，开关量输出点7个，光电编码器A相输入一个，因此选用SIEMENS的CPU224作为控制器。
3 PLC梯形图程序的设计
PLC的梯形图程序设计包含主程序（用于实时调用手动子程序SBR_0和自动子程序SBR_1）、子程序SBR_0（用于实现对系统的手动控制）和SBR_1（用于实现对系统的自动控制）和中断处理程序INT_0程序（用于处理高速计数器计数当前值到达不同预置值的处理）。由于篇幅所限，以下将以中断处理程序INT_0程序为例，说明变频器对速度的控制和调节。其梯形图如下。
4 梯形图设计过程中要注意的几个关键问题
4.1通过多次改高速计数器的中断和预置值实现多点定位
实现多点定位控制的关键包括两点，点是设置高速计数器中断事件12（计数器当前值=计数器预置值），另一点就是在中断处理程序中改高速计数器预置值。 定位控制需要测量定位点与原点的距离，然后将单位距离（mm）转换成脉冲量，通过光电编码器和PLC高速计数器记录脉冲量的变化。本系统中，光电编码器的机械轴和电动机同轴。传动比=10，用于驱动设备的传动辊直径=100mm，光电编码器每转脉冲数=600个/转。可以计算出每毫米距离的脉冲数为：
每毫米距离的脉冲数=600÷（10×100×3.14）≈0.19108脉冲/mm
位和预置值比较，采用高速计数器中断方式，而不能采用一般的比较指令。因为一般的比较指令无法捕捉高速变化的事件。
所以，通过ATCH和ENI指令将高速计数器中断事件号12（（计数器当前值=计数器预置值）与中断处理程序INT_0连接。在中断处理程序INT_0中，到达预置值时，重新装载下一次的预置值，并执行工艺要求的继电器输出，处理变频器的运行速度。
在自动子程序SBR_1中，将高速计数器HC0设置为单相计数输入，没有外部控制功能。在原点和终点通过改计数方向，便于中断处理程序INT_0判断变频器的运行方向。
4.2在中断处理程序INT_0中不能使用等于比较指令
由于在一个中断处理程序INT_0中判断处理多个预置值。需要比较指令和计数方向来判断目前高速计数器计数当前值在哪个阶段，根据判断来决定执行那一段指令。但是，判断不能使用等于比较指令，应该使用大于或小于指令判断。
尽管中断事件（计数器当前值=计数器预置值）发生时，PLC立即中断当前主程序、子程序，执行中断处理程序INT_0中的指令。但是，在中断处理程序INT_0中，PLC仍然是按照逐条逐行的扫描机制执行。而高速变化的计数值不可能和中断处理程序执行同步，如果采用等于比较指令，PLC在执行中断处理程序时，可能会等于值，使PLC在中断处理程序中无法判断设备运行到哪个阶段。
4.3在自动运行时，高速计数器的初始值寄存器写入禁止
由于多点定位需要多次装载预置值，写入预置值执行HSC指令。
执行HSC写入指令，不单单是写入预置值，如果在控制字节中不加以限制，初始值寄存器SMD38中的值同样写入。而SMD38=0，这样，就会使高速计数器计数当前值置0。因此，在自动运行时，设置控制字节SMB37的七位SM37.6为0，在装载预置值时，禁止写入初始值。
但是，在高速计数器初始设置和返回原点重新开始运行时，又写入初始值，使初始值置0，避免机械原因带来的误差。因此，控制字节多次修改。遵循的原则是：允许写入初始值、执行HSC指令后，马上修改控制字节，禁止初始值写入，并再次执行HSC指令，中间不能有其它指令存在。
4.4多点定位的输出线圈尽量采用立即指令
采用高速计数器进行多点定位，主要为了定位。定位精度既决定于高速计数器的测量，同时也决定于执行机构的执行快速性。如果采用普通输出指令，在一个扫描周期的程序执行阶段，改变的仅仅是输出映像存储器，PLC的输出点不会立即刷新，只有在程序执行完毕后，PLC的输出映像存储器才能对输出点刷新，执行输出。
为了增加定位精度，尽量采用立即输出指令。立即输出指令不受PLC扫描周期阶段的限制，在改变输出映像存储器的同时，立即刷新PLC输出点。
4.5自动/手动程序采用For-Next循环指令和子程序指令实现
本系统中的自动/手动功能通过采用For-Next指令和子程序指令实现。自动程序和手动程序实际上就是两个循环指令的循环体。而循环指令仅执行一次循环扫描刷新。
手动子程序SBR_0和自动子程序SBR_1用于整个程序的分段，便于程序的理解，增加程序的可读性。For-Next循环指令的作用是使输出线圈能够重复使用，简化程序。
中断处理程序：INT_0
当变频器正向运行（由SM36.5判断，增计数为正向运行，SM36.5=1），高速计数器当前值等于19108（1000mm）时，继电器K3（Q0.2）、K4（Q0.3）断开，变频器速度设定为高速正向行驶（速度）。同时将高速计数器预置值改为57325（3000mm）。
当变频器正向运行，高速计数器当前值等于59325（3000mm）时，继电器K3（Q0.2）断开、K4（Q0.3）接通，变频器速度设定为低速正向爬行行驶（三速度）。同时将高速计数器预置值改为61146（3200mm）。
当变频器正向运行，高速计数器当前值等于61146（3200mm）时，表明达到终点，继电器K1（Q0.0）、K2（Q0.1）、K3（Q0.2）、K4（Q0.3）全部复位断开，变频器立即停止运行。同时，发出终点到达信号M0.1，让子程序SBR_1处理停顿2s时间，并由SBR_1处理反向运行设置。
当变频器反向运行（由SM36.5判断，减计数为反向运行，SM36.5=0），高速计数器当前值等于3822（200mm）时，继电器K3（Q0.2）断开、K4（Q0.3）接通，变频器速度设定为低速反向爬行行驶（三速度）。同时将高速计数器预置值改为0。
当变频器反向运行（由SM36.5判断，减计数为反向运行，SM36.5=0），高速计数器当前值等于0时，表明变频器返回到达原点。继电器K1（Q0.0）、K2（Q0.1）、K3（Q0.2）、K4（Q0.3）全部复位断开，变频器立即停止运行。同时，发出原点到达信号M0.0，让子程序SBR_1处理停顿2s时间，并由SBR_1处理正向重新运行设置。
本文点：
往返式传动控制系统的多点定位是一个较难解决的问题，本系统采用PLC作为控制器，通过变频调速，利用光电编码器和PLC高速计数器进行定位控制，克服了往返式传动控制系统中由于机械惯性的作用给系统带来的误差，从而实现了定位
V80-U整个系统符合国GJB150、GJB151A/152A通信接口的选择：
1、数字量IO通信，因为数字量IO的输出一般是继电器或晶体管输出，会存在抖动和时延的问题，造成误判和误动。同时数字量IO的输入也是经过光耦进入CPU的，同样存在抖动和时延的问题。
一般大家为了增强数字量IO口的抗干扰能力会在输入输出上加上下拉电阻，当然也是可以起到一定作用的，但无法从根本上解决，如果选择的匹配太强了，还会造成光耦的提前老化，从而使产品寿命减短。一般该通信方式的通信速度不应过10HZ，因为PLC的标准IO口的滤波时间是10mS，再加上双方之间的错位与时延应为10mS＊3=30mS以上，如果用户的程序周期比较长或者不稳定时间可能长，其通信距离应控制在10m以内。
2、RS232通信，因为RS232是电平通信方式，无法抗共模干扰，对于现在的复杂电磁环境，这是一个很致命的问题，所以在工控上一般要求RS232线不要过10米，即使如此RS232仍不适合作长时间高要求的通信。RS232的通信速率一般在19200以下才能在现场环境通信。
3、RS485通信，RS485是差分通信方式，可以有效的抗共模干扰，RS485是许多种现场总线的物理层，包括ModBus、ProfiBus等。 RS485的通信速率为1200至12M之间，通信距离为9公里以内，与通信速率相关，如果波特率为1.2M则通信距离要在300m以内。
4、CAN通信，CAN是为汽车传感器开发的现场总线，目前在其它工控现场也得到了广泛的应用。它的优点是速度较快，同时性较高，但单帧的通信量比较低，无效字符占的比例较多
三、总结：
V80系列优势：
1、
解决了各种、、战车、雷达等对国外产品的依赖，从根本上解决用民用级PLC开发产品的情况。
2、增强的防解密功能；
有两个加密等级，二级加密将从协议一层屏蔽程序的上传功能，防止非正常的上传程序。
3、可根据用户的需要定制功能块和定制软硬件；
4、长期的元件库存，定货周期只需要2～6周；
5、支持运行态在线编程，便于现场维护和升级；
6、的自主知识产权，包括解析芯片在内的所有软硬件均可以根据用户的需要进行定制。
或许40年前的迪克·莫利(DickMorley)先生不会想到，他所发明的PLC在今天会得—到如此广泛的应用，并已经成为工业自动化控制系统的代名词；而他所创造的Modicon在走过40年的历程后，也已经是工业自动化影响力的之一，同时也是世界公司施耐德电气旗下利润增长稳固的产品家族。
Modicon的发展历程璀璨而又炫目：1968年，研制了世界上台PLC——Modicon084，开启了工业控制的PLC时代；1979年，诞生如今厂泛应用的工业自动化现场总线MODBUS；1997年，将以太网引入TransparentReady；2005年，开发出了基于Modicon系列PLC产品的软硬件自动化平台Unity……
施耐德电气中国区工业事业部总监修德华先生如此评价Modicon：“作为施耐德电气下的重要产品家族，Modicon是工业自动化领域的一个。
自1968年Modicon084诞生以来，以PLC为代表的工业自动化技术快速发展，并广泛应用在现代化工厂的各个领域。而由工业自动化所带来的生产效率的提高，是大的丰富了我们的物质生活。”
2008年11月21日，能效管理施耐德电气在北京召开“2008施耐德电气自动化论坛暨Modicon用户大会”，将Modicon40周年系列庆典活动推向高潮，过200名Modicon的用户应邀见证了这一历史性时刻。同时，论坛还邀请了Modicon的创始人，被誉为“PLC之父”的迪克·莫利先生与中国的Modicon客户就PLC发明及工业等话题展开讨论与交流。
论坛上，修德华先生讲到，“作为施耐德电气下的重要产品家族，Modicon从1978年被钢2号高炉自动化系统项目采用开始，就一直致力与中国的客户一起成长，为中国的工业建设和制造业发展服务。尤其在1996年被施耐德电气收购以后，Modicon系列产品是进行了的扩展升级，性能也得到了进一步的提高。如今，Modicon系列产品以其高质量的自动化产品务，帮助用户获得、、的盈利能力。”
而论坛上激动人心的部分莫过于莫利先生就PLC发明及工业的话题进行的演讲。“发明并不是因为客户的需要，而是为了让人们使用起来加简单，我很厌烦操作机器时繁琐而又重复的工作，因而发明了PLC。”莫利先生还幽默的表示，激发他热情的重要原因是他很“懒”，这“迫使”他去想办法采改变所面临的繁杂工作环境。
迪克莫利先生介绍说，当他创造台PLC时，它还是一台2米多高的庞然大物，而在理念的不断推动下，不仅PLC的体积在不断的变小，同时它的功能也在不断的加强。“创造的是，是不能用成本来衡量的，如果过多的考虑成本问题就会阻碍
企业竞争力的发展。”他还认为，企业的有时需要走在市场的。“如果在客户产生大规模需求后再去发明，很可能已经被其他人捷足先登了。”
同时，莫利先生也对PLC的发展进行了大胆的设想。“我想，未来的PLC无论从形状还是功能上都会朝着我们所意想不到的方向前进，也许就会像今天我们所玩的游戏一样，带给使用者非常多的、动画和显示效果。”
实际上，毕业于麻省理工大学物理系的莫利先生非常善于思考，在他的工作中，一直秉承的设计理念就是、简洁、直率。这一点也被他所在的Modicon公司继承下来，并在今天的施耐德电气公司中得到了好的发挥。
“1968年，莫利先明了台PLC，开启了工业自动化的新时代。从此，Modicon成为了工业自动化的。
今天，施耐德电气不仅继承了的精髓，把自动化业务作为公司发展的重要方向。”修德华先生说，“施耐德电气的是将产品务结合在一起，不仅要适应用户现阶段的需求，还要帮助用户考虑未来该如何发展。”
在中国，施耐德电气所关注的工业自动化市场主要有两个：一是OEM(机械设备自动化)市场；二是工厂和过程自动化市场。在化竞争加速的今天，施耐德电气正在以其的理念帮助用户提升自己的。
为此，施耐德电气对内部人员组织架构进行了重组，以贴近客户，对客户需求做出快、好的响应。
“同时，我们希望通过不断的努力，施耐德电气能够成为向多的客户提供有的自动化解决方案的企业，共同通过推动自动化水平不断向前发展。”修德华先生如是说。
附：迪克·莫利(DickMorley)
DickMorley之所以被称为“PLC之父”，源于他在贝德福德协会和Modicon工作时期，台可编程数字控制器的发明上所作出的开创性工作!
DickMoneyl954年从麻省理工大学物理系毕业。作为机床操作工工作一段时间后，1965年，他在美国东学接受了数学研究生。在他成立贝德福德协会之前，是美国马萨诸塞州剑桥(Cambhdge,Massachusetts)电子公司(E1ectronicsCorporation)的一位项目工程师。
他还担任过在贝尔蒙(Belmon)的ComptronCorporation的总工程师，负责开发一个磁鼓测试系统，用于电机转速控制的千瓦级晶体管放大器和一个用于自动车床的三轴数控定位系统。而后，他又在波士顿的LFE公司电子部，参与了存储设备的研发，并且和组员一起发明了一种大容量的数字存储设备——“伯努利”磁盘。
1964年4月1日，他和他的合伙人乔治．史文克(GeorgeSchwenk)创立了贝德福德协会，这是一个坐落在新英格兰(NewEngland)的工程公司。
DickMorley把他的研究领域放在数值控制、数字系统和数据处理上，这些研究，后来被证明是他在开发个可编程逻辑控制器方面，的前期工作。他们的大部分项目设计都是用固态控制而非继电器来设计系统，以求获得好的性。他参与过的一—一些其他项目包括：为酒店预订开发一个可编程计算机；用于空运和海运的跟踪导航系统；用于人员检测的雷达系统。在他的工作中，一直秉承的设计理念就是、简洁、直率!这一点也被公司继承下来，并且好的发挥。
值得一提的是，DickMorley是一个全身心投入工作的人，因此用在家庭上的时间就比较少，他自己也说：妻子总是抱怨他不顾家、不关心孩子。不过，虽然与家人在一起的时间不多，但他教育孩子却有自己的一套方法。比如他每个月和孩子一起讨论一次，就像PLC的设计，他只告诉孩子应该怎样设计，而不是讲过多的细节。
他一直都是公司的一个有的朋友和顾问，甚至于时至今日，只要需要，他还是乐意为公司做贡献。
由于DickMorley和他同事们的工作，世界上台可编程控制器——“Modicon084”诞生了，由此而创造了PLC产业，并且开创了自动化领域的新时代!
公司计划推出一款B级新车B12，由于工艺线路的特殊性，此车型需要在四厂涂装车间喷涂，然后经过二厂涂装车间的喷蜡线进入二厂总装车间装配。具体工艺布局如图1所示：B12经过RB003～RB001（图中红色部分）至CC09-TC/RB048（图中黑色部分），然后经过CC09-RB050、CC09-RB052/054到CC09-RB056，经过此处的MOBY-i读写头，读取滑橇上的移动数据载体内的信息，并将其中的车型信息发给总装车间。其他车型来自CC09-RD026或CC09-RD06，通过CC09-TC/RB048进入喷蜡线。但是B12车型所用的滑橇是从滑橇返回线随机抽取的，滑橇数据载体内部仍然记录着先前携带车身的有关信息，与当前携带的车型B12并不相符。为了保证此处读取的车型信息与实际车型一致，直接的办法是在此读写站之前新增一个读写站CONTROLENGINEERINGChina版权所有，通过人工方式，将车型信息写入滑橇数据载体。图1现场工艺流程布置
由于二厂涂装车间的设备由德国Dürr公司提供，输送系统采用滚床和滑橇的输送方式。设备的控制采用了Dürr公司基于西门子S7-PLC开发的模块化标准程序。为了实现输送
设备和自动喷涂系统之间的车型、喷涂颜色信息传递，以及根据质量信息，判断车身物流走向等目的，输送设备采用了RFID射频识别系统。
二厂涂装车间采用的是西门子MOBY-i识别系统，其硬件系统包括安装在滑橇上的数据载体MDS430，安装在特定位置的读写头SLG43，安装在PLC主机架上的ASM451接口模块，接口模块内置CM422通信卡与读写头进行通信。
另外MOBY-i的软件系统也比较复杂，Dürr公司在其软件内部进行了大量的封装处理，给用户调整其软件带来了很大的困难。
同时，增加MOBY-i系统还需要增加相关的硬件设备，并且要求将读写头安装在图1中红色设备上，而红色部分与黑色部分分别属于两个不同的PLC控制组，两者之间需要设计大量的连锁信号，这也给我们带来了很大的技术难度。
解决方案
为了不增加改造成本，我们另寻其他途径，并对这两部分设备的PLC控制软件进行了深入的研究，发现CC09-RB056的MOBY-i程序把读写的结果存放在一个数据块DB580内部，而程序的其他部分都从数据块车型信息，于是我们把研究方向放在该数据块上。在CC09-RB056工位，若当前实际的车型为B12，则对MOBY-i的读写进行修改，终解决了这个问题。定义4个布尔类型变量，分别记录进入CC09-RB048、RB050、RB052和RB056的车型是否为B12，具体变量定义如表所示。
变量定义
由于来自RB001（红色部分）的车型都是新车型B12，而来自CC09-RD026、CC09-RD046（黑色部分）的车型都不是B12，利用这个规律可以判断进入CC09-TC/RB048的车型，并将判断结果存在RB048-TYPE-B12中，当滑橇由CC09-RB048进入CC09-RB050时，把变量RB048-TYPE-B12的信息复制到变量RB050-TYPE-B12，依次传递下去。在CC09-RB056滚床位置，MOBY-i读写头读取滑橇MDS内部的全部信息，并存储在数据块DB580内部。这时我们可以据变量RB056-TYPE-B12的状态来决定是否对数据块DB580内部的车型信息数据进行中途修改：
若RB056-TYPE-B12＝“TRUE”，则修改；
若RB056-TYPE-B12＝“FALSE”，则数据不变。
其他的程序将根据DB580内部存储的车型信息，给总装设备发送信息www.，通知其发送相应的吊具来接喷漆车身。
上述的方法中涉及到3个关键技术环节，即信息的、传递和修改。
1．RB048-TYPE-B12初始信息的
关键是检测滚床在运动状态下，CC09-RB048上的3个接近开关的触发顺序：若RB001的占位开关和CC09-RB048的前占位开关同时触发，表明车型为B12，RB048-TYPE-B12＝“TRUE”；若CC09-RD026或者CC09-RD026的占位开关与CC09-RB048的后占位开关同时触发，表明车型非B12，RB048-TYPE-B12=“FALSE”。具体程序如图2所示。
图2初始车型信息
2．车型信息传递
车型信息要从RB048-TYPE-B12传给RB050-TYPE-B12，从RB052-TYPE-B12到RB056-TYPE-B12。以车身滑橇从CC09-RB048移动到CC09-RB050为例，其关键步骤是判断在车身由CC09-RB048进入CC09-RB050的过程中，若RB048-TYPE-B12＝“TRUE”，则对RB050-TYPE-B12进行置位操作，否则对RB050-TYPE-B12进行复位操作，详细程序如图3所示。
图3车型信息传递
3．车型信息的
按照车间车型定义表，B12车型代号定义为“0940”。在CC09-RB056位置，MOBY-i读写站读取滑橇MDS信息中，并存储在在数据块DB580中，以后的操作都依此数据为准。若RB056-TYPE-B12＝“TRUE”，则用新车型信息“0940”修改数据块DB580。后面的程序将根据数据块内部的车型信息来通知总装车间发送相应的吊具过来。具体程序如图4所示。
图4车型信息
结语
至此，我们就完成了相关的技术改造，在不增加任何硬件投资的前提下，仅通过对现有软件的探索和增加部分PLC程序，实现了与增加MOBY-i站相同的功能，大大简化了项目改造技术方案，并节省了设备投资费用以及聘请Dürr公司的劳务费用，同时也大地鼓舞了员工学习、研究和提升业务技能的积性。
电气化铁路( 以下简称电铁)的谐波问题是一个关系到公用电网电能质量和电铁顺利建设的重大问题, 我国从80 年代处就开始致力研究、解决这一问题。串联补偿装置可以在一定程度上解决这一问题, 而且由于其技术、投资小、易于实现, 因而在单线电铁的复线改造工程中显示出了大的优越性。
串联补偿装置的工作原理是在电铁供电线路负荷较重、线路感抗损耗严重时通过投入事先串联在回路中的电容器, 改变电路负载类型, 从而达到提升网压和改善功率因数的作用。如图1 所示。由于电铁负荷是一个运动负荷, 负荷的大小不仅与机车的数量有关, 而且还与机车的载重、机车的运行状态、线路的坡度等因素密切相关。电容器的投切操作也相当频繁。如果使用机械( 有触点) 开关, 由于其投切时刻相对于网压相位的随即性, 触头在非过零点吸合时会因短路电力电容器而受到很大的电流冲击, 其电气寿命通常只有几十次。因此在串联补偿装置中采用晶闸管交流电子开关来实现对电力电容器的过零投切。
2晶闸管交流电子开关对控制系统的要求及PLC的选用
晶闸管交流电子开关的主电路由两个反并联晶闸管支路构成,每个支路分别由两只晶闸管并联组成, 共使用四只晶闸管( 联接方式如图2 所示) 。按照电气化工程设计的要求, 晶闸管交流电子开关安装于牵引变压器附近的移动房屋内, 结合应用工况该装置对控制系统有如下要求:
(1) 应具有高度的性, 以适应电铁供电网长期处于运行状态的客观要求;
(2) 应具有完善的事故报警系统, 发生故障后应该指示出故障类型, 无故障运行时应指示出电力电容器的投切状态;
(3) 应具有完善的逻辑控制和自动保护功能;
(4) 应确保晶闸管在电压过零点触发;
(5) 应具有良好的电磁兼容性能, 能够适应牵引变电站现场复杂的电磁环境。
完成电子开关的控制功能可以通过三种途径: ①使用集成电路开发控制电路板; ②使用单片机和外围电路开发控制电路板; ③使用PLC 和扩展模块开发控制系统。由于PLC 具有控制、组态灵活、体积小、功能强、速度快、扩展性好、维修方便等特点,不仅减少了系统的硬件接线, 提高了性, 而且通过修改程序可适应新的要求, 因此1600A1000V 晶闸管交流电子开关中选用了西门子公司的小型机S7—200 系列的PLC 作为其控制系统的部件。
3 PLC 控制系统的构成及其在交流电子开关中的作用
(1) 硬件构成及其作用
在本装置的PLC 控制系统中,选用了西门子小型机S7—200 系列的CPU222、模拟量扩展模块EM231 和文本显示器TD200。可用硬件系统资源分配图如下表所示:
CPU222 是PLC 控制系统中的CPU 单元, 负责接收所有的开关量和经过A/D 转换后的模拟量输入,并根据控制逻辑输出控制信号;EM231 负责对主电路的电压、电流信号进行A/D 转换, 并将转换输送给CPU 单元; 文本显示器TD200 负责监视CPU 单元的输出状态, 根据各个输出量的组合情况指示出晶闸管电子开关的运行状态和故障类型。
(2) 软件构成及其功能
在本装置的PLC 控制系统中,软件有两部分: 文本显示软件和逻辑控制软件。文本显示软件中存储着文本显示器所要显示的全部文本内容和CPU 单元输出量组合情况的对应关系。
逻辑控制软件包含了晶闸管电子开关的所有控制逻辑, 在软件结构上由1 个主程序、2 个子程序、2 个定时中断程序构成。它的主要功能是: 根据控制要求, 实现对电压、电流的,适时的发出触发信号, 以及对过压、过流、风机、电源等诸类故障的, 并及时发出报警信号, 实现保护功能。该软件实现的流程图如图4 所示。
4 晶闸管的控制策略
晶闸管交流电子开关是串连补偿装置的部件, 晶闸管的控制策略则是晶闸管交流电子开关的关键技术。要实现对晶闸管的过零触发依赖于对主电路电压相位的同步, 而在该装置中一旦晶闸管导通, 同步信号就会消失, 这是设计晶闸管触发电路时注意的问题之一。另外, 晶闸管未导通时, 其承受的电压与电力电容器承受的电压同相, 而导通后由于电路结构的变化, 电路会发生一个过渡过程, 这也是设计晶闸管触发电路时注意的问题之一。
5 结束语
由于PLC 集成度高, 抗干扰能力强, 编程简单, 系统便于开发、维护和升级等优点, 加之文本显示器可以清楚明了的指示出晶闸管的导通、截止状态以及显示出各类故障状态, 因此使用PLC 控制系统的晶闸管交流电子开关结构简单、维护方便, 且具有较高的性、可维护性和灵活性。
PLC目前已经被广泛的应用在了工业生产自动化控制的设备中。然而，由于一些生产环境所产生的电流或电压的剧烈变化，所导致了PLC程序运算错误，造成错误输入并引起错误输出，使得设备失控。因此，如果提高PLC的抗干扰问题日益被广泛关注。PLC系统中的干扰源主要来自一些电力网络、电气设备、雷电、无线电广播、雷达和高频感应加热设备。目前，在我国，影响PLC及工业现场比较严重的是来自电源和信号线的引入。PLC电源通常采用隔离电源，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。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。
根据经验我们总结出以下主要抗干扰的措施：
1、在PLC控制系统中，电源占有重要的地位。选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。
2、为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰
3、由于电磁干扰的复杂性，要根本迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的性。
4、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。
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症的方法，才能够使PLC控制系统正常工作
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