西门子模块6ES7322-1HF01-0AA0参数方式

西门子模块6ES7322-1HF01-0AA0参数方式

 可编程控制器是专门为工业控制设计的，在设计和制造过程中厂家采取了多层次抗干扰措施，使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。运行的稳定性和性很高，PLC整机平均无故障工作时间高达几万小时。随着计算机技术的发展，PLC的功能也越来越强，使用越来越方便，因此在工业控制系统中使用日益广泛。但是，整机的性高只是保证系统工作的前提，还在设计和安装PLC系统过程中采用相应的措施，才能保证系统工作。本文主要论述在设计和安装PLC系统过程中的干扰措施。 

二 PLC系统的基本组成结构 

可编程控制器硬件系统由PLC主机、功能I/O单元和外部设备组成,如图1所示。其中PLC主机由CPU、存储器、基本I/O模块、I/O扩展接口、外设接口和电源等部分组成，各部分之间由内部系统总线连接。 

三 PLC系统设计时的抗干扰措施 

3.1 硬件措施 

（1） 屏蔽:对电源变压器、处理器、编程器等主要部件，采用导电、导磁性良好的材料进行屏蔽处理，以防止外界干扰信号的影响。 

（2） 滤波:对供电系统计输入线路采用多种形式的滤波处理，以和抑制高频干扰信号，也削弱了个模块间的相互影响。 

（3） 电源调整与保护:电源波动造成电压畸变或毛刺，将对PLC及I/O模块产生不良影响。对微处理器部件所需要的＋5V电源采用多级滤波处理，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。尽量时电源线平行走线，时电源线对地呈低阻抗，以减少电源噪声干扰。其屏蔽层接地方式不同，对干扰抑制效果不一样，一般次级线圈不能接地。输入、输出线应用双绞线且屏蔽层应接地，以抑制共摸干扰。 

（4） 隔离:在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地把他们各离开来，以防外部的干扰信号及地线环路中产生的噪声电信号通过公共地线进入PLC本机，从而影响其正常工作。 

（5） 采用模块式结构:这种结构有助于在故障发生时进行短时期修复，一旦查出某一模块出现故障，可换，使系统恢复正常工作，同时也有助于加速查找系统故障的原因。 

3.2 软件措施 

为了提高输入信号的信噪比，常采用软件数字滤波来提高有用信号真实性。对于有大幅度随机干扰的系统，采用程序限幅法，即连续采样5次，若某一次采样支援远大于其他几次采样的幅值，那么就舍取之。对于流量、压力、液面、位移等参数，往往在一定范围内频繁波动，则采用算术平均法。即用n次采样的平均值来代替当前值。一般认为:流量n=12，压力n=4合适。 

（1） 故障诊断:系统软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干扰信号等，以便及时反映和处理。 

（2） 信号保护和恢复:当偶尔性故障发生时，不破坏PLC内部的信息，一旦故障现象消失，就可以恢复正常，继续原来的工作。 

（3） 设置警戒时钟WDT:如果程序循环扫描执行时间过了WDT规定的时间，预示了程序进入死循环，立即报警。 

（4） 加强对程序的检查和校验:一旦程序有错，立即报警，并停止执行程序。 

（5） 对程序及动态数据进行电池后备:当停电时利用后备电池供电，保持有关信息和状态数据不丢失四 PLC系统安装时的抗干扰措施 

PLC各部分的组成和系统连接及装配方法严格按照说明书上安装要求进行，这一点非常重要，是保证系统运行的基本条件。 

4.1 电源接线和地线接线 

要合理布置电源线，强电与弱电要严格分开，且弱电电源线要尽量加。 

接地在干扰上起很大的作用。交流地是PLC控制系统供电所必需的，它通过变压器点构成供电两条回路之一。这条会路上的电流、各种谐波电流等是个严重的干扰元。因此交流地线、直流地线、模拟地和数字地等分开。数字地和模拟地的共点地置悬浮方式。地线各点之间的电位差尽可能小，尽量加粗地线，有条件可采用环形地线。 

系统地端子（LG）是抗干扰的中性端子，通常不需要接地，可是，当电磁干扰比较严重时，这个端子需与接大地的端子（）连接。为防止电流冲击，应使用截面积大于2mm2的14＃接地线将端与大地相接，接地电阻应小于100Ω，接地长度小于20m。 

4.2 输出端子的接线 

（1） 当几个外部设备连接带一个电源上时，应使用短接片将其输出端子对应的公共端子短接。输出端可以使用不同的电压，这时其对应的公共端应分别接入不同的电压源。 

（2）交流输出线与直流输出线不能使用同一根电缆。输出线应远离高压线核动力线，且不得并行。不得将外部设备连接到带“·”的输出端上。 

（3） 输出回路中应有熔断器保护PLC的输出元件。流入输出端子的大电流不应过PLC的允许值，否则外接接触器或继电器。同样，若负载电流规定的小值时，应并联一个阻容吸收电路，如图2所示。电阻取50Ω，电容取0.1μf。 

（4） 电感性负载断电时会产生很大的自感电动势，当电路接通时，起触点处将产生电弧，严重时，发生触点烧结。因此要在电感线圈上并联一个续流二管。如图3所示。

4.3 电缆的敷设 

当动力电缆过10A/400V或20A/220V，若要求与输入输出电缆并行放置，那么在两者之间至少相隔300 mm。 

如果将它们放在一个槽内时，它们之间间隔100 mm以上，且一定要用接地的金属屏蔽起来。 

特别注意的是PLC的基本单元与扩展单元之间的电缆是传送电压低的高频信号，很易受到干扰，因此，不能将它与其他电缆设在同一管道内。另外，使用的电缆应是截面积小于1.5mm2的屏蔽电缆。使用电缆管敷设电缆。使用排线槽时。长度瑶足以包含全部的输入输出连线，并与其它电缆分开。 

把输入线绞合，绞合的双绞线能降低共膜干扰，由于改变了导线电磁感应的方向，从而使其感应相互抵消。如图4所示。

信号采集是模拟线路时导线可捆扎在一起。数据线和脉冲线不能接近或捆扎在一起。否则数据线上全“1”时，在脉冲线上造成干扰，反之亦然。 

使用屏蔽线作输入线，只需一端接地。若两端接地，由于接地电位差在屏蔽层内会流过电流而干扰。为了泄放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应并联电位均衡线，其电阻应小于屏蔽电阻的十分之一，并将屏蔽层两端接地，若考虑抑制低频干扰也可一端接地。 

五 结束语 

PLC应用系统工作环境恶劣，周围有各种各样的干扰，尽管PLC本机的度很高。但是在系统设计和安装时，仍对环境作的分析，确定干扰的性质，采取相应的抗干扰措施，以保系统长期稳定的工作。 

 以下叙述的硬件/软件条件为：不带RS232串口的笔记本电脑、欧姆龙CPM2AH-60CDR型PLC、Cx-Programmer V5.0编程软件。

 1. Cx-Programmer V5.0与PLC通信不稳定：

 电脑与PLC的连接方式：电脑USB口(该电脑没有RS232串口)←→[USB转RS232电缆的USB插头←→USB转RS232电缆线(电脑已经安装驱动，且默认的COM4端口已经设置为COM1)中间部分←→USB转RS232电缆的RS232公头]←→[[电脑与PLC的连接电缆的RS232母头←→电脑与PLC的连接电缆线的中间部分←→电脑与PLC的连接电缆的RS232公头]]←→PLC的RS232母头。

 上面单中括号内为USB转RS232电缆，双中括号内为电脑与PLC的连接电缆。电脑与PLC的连接电缆接线如下：(1).公头(用以连接PLC)的2、3、9分别与母头的2、3、5(用于连接电脑或USB转RS232连接线)短接，这是欧姆龙官方的连接方法；(2).公头和母头的2-2、3-3、5-5分别短接，这是RS232连接线的常规连接方法。后来经过实践证明：上面2种电脑和PLC的连接电缆都可以使用。1种电缆通信稳定。对于2种电缆，当电脑和PLC之间通过VC应用程序进行通信时效果不好，容易丢帧（用串口调试助手可以看到），只有当电脑和PLC共用电源（共地）时才没有发现问题。所以，请尽量采用1种连接电缆。

 有时间电脑和PLC能正常通信，有时间却不行——显示“Modem已经被选中，要继续码？”故障（实际上“码”应当为“吗”），一旦出现该故障信息，就一定会出现以下故障信息：

 当通信不上时，笔者采用过回以前的正常操作系统、重新安装Cx-Programmer V5.0编程软件等方法，又可以正常通信了，但一旦断线后又可能通信不上了。有几次还发现，有些程序可以和PLC通信上，而有些程序却不行！因此，笔者就将可以通信的PLC程序先备份，然后全部删除程序中的指令，后将目标程序的指令全部复制过来（复制时注释可以自动复制过来），这样居然电脑就可以正常和PLC进行通信了！但是——下一次这个程序可能又无法正常通信了！郁闷……

 根据通信错误信息“Modem已经被选中，要继续码？”，笔者找到了解决方法：在桌面上右击“我的电脑”,再点击“属性”——“硬件”——“设备管理器”，再双击“调制解调器”，再右击展开的调制解调器型号，点击“停用”就可以了。

 另外，正确连接方法如下：在电脑没开机或（和）PLC没通电（否则带电拔插通信口可能造成通信口损坏(虽然这种几率不大，但你不要去碰)）的情况下连接好USB转RS232电缆、电脑与PLC的连接电缆，然后再通过Cx-Programmer连接电脑与PLC。

 请注意：USB口也不是随便乱插就可以的，关键要保证设备管理器里的RS232口为COM1。笔者的电脑上时这种情况：初已将默认的RS232口从COM4口改为COM1口，但插下面的USB口却对应RS232的COM4口（COM1、COM3正在使用），无法连接电脑与PLC；插上面的USB口对应RS232的COM1口（COM2、COM4正在使用），可以连接电脑与PLC。

 2. Cx-Programmer V5.0与PLC通信干扰：

 如果Cx-Programmer在线，电脑和PLC已经连接，处于通信状态下，当每次设备停机时（将近20个交流接触器同时断开）Cx-Programmer将会出现通信错误，电脑和PLC连接中断。而当每次开机时（将近20个交流接触器同时吸合）却不会出现通信错误的情况。

 解决方法：重新连接PLC。如果你是个主义者，可以在每个接触器线圈上加一个RC阻容模块（每个RC模块大概60个大洋左右），也许不会出现通信错误的情况（不过笔者没有试过哟...）。

 3. 电脑与PLC的连接电缆试验：

 因为想到电脑与PLC的连接电缆（1种常规的连接电缆）为2-2短接、3-3短接、5-5短接，所以考虑直接用USB←→RS232电缆将电脑和PLC连接起来，如果这样可以的话不就省了一条连接电缆了吗？下面是直接用USB←→RS232电缆将电脑和PLC连接起来的试验结果：

有时间1次通信时出现以下错误：“所选的端口被另一个应用所占用”；2次通信时出现以下错误：

    为什么电脑通过上述两种连接电缆与PLC连接没有问题，而直接采用USB转RS232电缆线与PLC连接却不行呢？以下是分析过程：

1种可能：阻抗的原因。虽然上述两种连接电缆为直连线，却有阻抗存在，多了这个阻抗就可以正常连接。但这个原因好像很牵强，连笔者自己都不能相信。

2种可能：该USB转RS232的公头与PLC的母头接触不良，而加一根电缆却能连接正常——USB转RS232的公头与连接线的母头接触良好，连接线的公头与PLC的母头接触良好。该猜测来源于笔者遇到过的一次电脑故障：某台电脑的鼠标无法使用，另外换一个鼠标正常，把故障鼠标换到其它电脑却能正常使用。后怀疑鼠标接头与主板插口接触不良，就将鼠标插头破开再涂上一层焊锡，结果使用正常！但是对于USB转RS232的公头与PLC的母头接触不良这种猜测，笔者觉得可能性不大——因为他解释不了“所选的端口被另一个应用所占用”这个故障。

后想到了另外一个可能：USB转RS232直接与PLC连接就相当于USB转RS232的串口与PLC的串口1-1、2-2、3-3、4-4、5-5、6-6、7-7、8-8、9-9一一对应连接，而通过连接线却只有2-2、3-3、5-5三对端子连接，这说明1-1、4-4、7-7、8-8、9-9至少有一对是不能连接的，否则就会出现问题，而且这还既有可能损坏PLC与电脑的通信端口。笔者认为就是这个原因。

在现代化的工业生产中，大量采用了可编程序控制系统，可编程序控制器能在恶劣的工作环 境下正常工作，但其构成的控制系统由于设计、安装、干扰等因素有时会出现故障。有些问 题是在系统设计时考虑不周造成的。根据实践中的经验和教训，本文阐述可编程序控制系统 设计时应注意的问题。

1、一个系统中使用的成熟技术至少应占到75%以上

“成熟技术”一是经过一定的生产实践考验的可编程控制器产品或类似设计，或者确定能在未来的生产实践中，经得起考验；二是设计工作人员对于需要使用的技术要有经验或有掌握它的能力。设计与配置一个可编程序控制系统选用的技术与设计方案切实可行。因为一个生产过程控制系统，一旦做出来，要长久使用下去，难以找到机会反复修改。设计的硬件系 统和编程软件，其中某些缺欠，可能一直隐藏在已完成的系统中。若遇到发生破坏作用的条件，后果难以预料。

2、系统的硬件结构和网络要简明而清晰

硬件结构不要追求繁琐，网络组态不要追求交叉因素太多，要力求使用可编程序控制器自 身配置的组网能力。在组成I/O机箱配套的模板时，建议型号简单，力求一致，模板密度不宜过大。使用的结线点不宜过多，从目前机箱的制造和配线工艺来看，输入与输出配线密度不能太高。

3、控制系统的功能和管理系统的功能应严格划分界限

由于可编程序控制器组成的过程控制系统中的实时性要求很高，而网络通信是允许暂时失 去通信联系，过后自己能重新恢复，但是在重新恢复之前这一间隔时间可编程序控制器会处于失控。另外，在用多个可编程序控制器系统组成一个大系统时，对于主控制的关键命令，除了使用可编程序控制器自身的网络通信传送它的信息外，有使用它的I/O点做成的硬件联 锁，特别是两者之间“急停”的处理；虽然两个系统都在自身的通信扫描中互相变换着“停 止”或“急停”命令，但因一方在急停故障时已经停止运行，另一方并未收到已停止的信息 而照常运行，其后果难测。可编程序控制器控制系统关键的“急停”应先切除执行机构的电源，然后将其信号送入可编程序控制器，这样可设备保护的时间。

4、可编程序控制器的程序要简明且可读

用户软件的编写是“平铺直叙”，用户软件可看成是一个有序的“黑盒子”系列，每个“ 黑盒子”按照结构化语言划分，可分为几种典型的语句。每个语句方式、手法可能十分单调 ，但一定要明确。在设计与编写这些语句时，若使用不易推理的逻辑关系太多，或者语 句因素太多，特殊条件太多，就会使人阅读这些语句时十分难懂。因此，一个可编程控制器 的用户软件的可读性，即编写的软件能为大多数人读懂，能理解可编程控制器在执行这个语 句时，“发生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能单一而流畅，这是软件在使用和维护时的重要条件。

5、可编程序控制系统在硬件和软件上的预置，有运行检测的关键监视条件

可编程序控制系统配置了彩色图形工作站/屏幕监视，但从价格及反映现场状态的时间来看，屏幕监视尚不方便。关键的故障，或者在关键的机械设备附近，可配置一些指示灯，它们可以用数字量输出做成，用来监视程序的正常运行，或用来调试程序，在指示灯旁配以功能标牌，可帮助操作人员确认可编程序控制系统的正常运行和及时反映故障。

6、设计大中型可编程序控制系统时不要耗尽它的硬件和软件资源

对于设计的新系统，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在软件编制时，同样要估计用户软件对计算机资源的需要与用量。尤其对中间继电器，计数器/定时器的使用，要留有余地 。因为在调试和运行后，软件总会被、，甚至重新编制。已编制的软件让人无法和完善，在工程上是不实际的。

7、合理地配置可编程序控制器系统的冗余

可编程序控制系统可能做出多种方式的冗余，处理器的双机热备、冷备冗余是常见的方式。另外，双系统冗余，即处理器和全部的输入、输出、组网通信冗余，其价格和实用性虽然在许多工程项目中难以被人接受，但在有毒、有害的化工生产环境这种冗余很有必要。在设计系统中，要使配置冗余方式较为经济而又实用，力求使故障缩小在本设备身上。不要因某一设备发生故障，引起工艺流程中相关设备运行或状态受到冲击。

以上阐述的几个方面，是在可编程序控制系统总体方案设计时，要格外重视的问题，只有在设计系统时，考虑周到，系统投入运行之后，设计人员才能少些遗憾。

应用体会 

(1)选型:在 PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择,并考虑维护的方便性, 备件的通用性, 是否易于扩展, 有无特殊功能要求等。PLC输入/输出点确定: I/O点数选择时要留出适当余量;PLC存储容量: 系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量应选择大一些;存储维持时间: 一般存储约保持 1~3 年(与使用次数有关)。若要长期或掉电保持应选用 EEPROM存储(不需备用电源) , 也可选外用存储卡盒;PLC的扩展: 可通过增加扩展模块、 扩展单元与主单元连接的方式。 扩展模块有输入单元、 输出单元、 输入/输出一体单元。 扩展部分出主单元驱动能力时应选用带电源的扩展模块或另外加电源模块给以支持;PLC 的联网: PLC 的联网方式分为 PLC 与计算机联网和 PLC之间相互联网两种。与计算机联网可通过 RS232C 接口直接连接、RS422+RS232C/422 转换适配器连接、 调制解调通讯连接等方式; 一台计算机与多台 PLC联网, 可通过采用通讯处理器、 网络适配器等方式进行连接, 连接介质为双绞线或光缆; PLC之间互联时可通过通讯电缆直接连接、 通讯板卡或模块+数据线连接等方式。

(2)充分合理利用软、 硬件资源:不参与控制循环或在循环前已经投入的指令可不接入 PLC;多重指令控制一个任务时, 可先在 PLC外部将它们并联后再接入一个输入点;尽量利用 PLC内部功能软元件, 充分调用中间状态, 使程序具有完整连贯性, 易于开发。同时也减少硬件投入, 降低了成本;条件允许的情况下立每一路输出, 便于控制和检查, 也保护其它输出回路; 当一个输出点出现故障时只会导致相应输出回路失控;输出若为正/反向控制的负载, 不仅要从 PLC内部程序上联锁,并且要在 PLC外部采取措施, 防止负载在两方向动作;PLC紧急停止应使用外部开关切断, 以确保。

(3)使用注意事项不要将交流电源线接到输入端子上, 以免烧坏 PLC;接地端子应立接地, 不与其它设备接地端串联, 接地线裁面不小于 2mm2;辅助电源功率较小, 只能带动小功率的设备(光电传感器等) ;一般 PLC均有一定数量的占有点数 (即空地址接线端子) , 不要将线接上;输出有继电器型, 晶体管型(高速输出时宜选用) , 输出可直接带轻负载( LED指示灯等) ;PLC输出电路中没有保护, 因此应在外部电路中串联使用熔断器等保护装置, 防止负载短路造成损坏 PLC;输入、 输出信号线尽量分开走线, 不要与动力线在同一管路内或捆扎在一起, 以免出现干扰信号, 产生误动作; 信号传输线采用屏蔽线, 并且将屏蔽线接地; 为保证信号, 输入、 输出线一般控制在 20米以内; 扩展电缆易受噪声电干扰, 应远离动力线、 高压设备等。输入/断开的时间要大于 PLC扫描时间;PLC存在 I/O响应延迟问题, 尤其在快速响应设备中应加以注意。

(4)工作环境PLC虽然适合工业现场, 使用中也应注意尽量避免直接震动和冲击、 阳光直射、 油雾、 雨淋等; 不要在有腐蚀性气体、 灰尘过多、 发热体附近应用; 避免导电性杂物进入控制器。

 PLC的安装

    PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所：  

    （1）环境温度过0 ~ 50℃的范围；  

    （2）相对湿度过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）；  

    （3）太阳光直接照射；

    （4）有腐蚀和易燃的气体，例如、等；  

    （5）有打量铁屑及灰尘；  

    （6）频繁或连续的振动，振动频率为10 ~ 55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）；  

    （7）过10g（重力加速度）的冲击。  

    小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境过55C，要安装电风扇，强迫通风。  

    为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。  

    当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至损坏。

    2、电源接线

    PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。  

    FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。  

    如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断过10ms或电源下降过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。  

    对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

    3 、接地

    良好的接地是保证PLC可*工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能*近PLC。

    4 、直流24V接线端  

    使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。  

    PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。

    如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。  

    每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。

    FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。