济南西门子中国授权代理商变频器供应商

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矿井副井提升信号系统是副井提升电控系统的重要组成部分，其工作性能的优劣将直接影响到提升机的运行，甚至影响到整个煤矿的生产。本文以PLC控制器为设计了一种矿井副井的提升信号系统，提出了系统设计的框图和系统实现的功能，并对该系统的工作原理进行了阐述。该系统已在平山市部分煤矿初步试用，结果表明：该系统运行正常，性能稳定，信号发送准确，显示屏显示，有力地了提升的性，为煤矿生产奠定了坚实的基础。

河南省是一个资源大省，平山市的煤炭资源尤为丰富，改造传统煤炭工业，改变煤炭工业形象，提高企业现代管理水平，提高煤矿，从而能在市场竞争中处于优势地位。计算机控制技术和网络技术在煤炭行业的应用，改变了煤炭行业的技术和产业结构，提高了煤炭的产量和煤炭生产的性，提高了企业的自动化和管理水平。

副井提升信号系统是副井提升电控系统的重要组成部分，该系统性能的好坏将直接影响到副井提升机的运行。随着计算机技术和电子元器件的发展，产生了一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置——可编程逻辑控制器。它采用可以编制程序的存储器，用来存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。由于PLC及其有关的外围设备易于与工业控制系统形成一个整体、扩展其功能，已成为当今应用场合为广泛的工业控制装置，成为机电控制不可缺少的控制部件，随着工业生产自动化程度要求的不断提高，加的可编程控制器（PLC）已应用到煤炭行业的各个系统中。本文提出了一种以PLC为的矿井副井提升信号系统的设计方案。

 1 总体设计

 　　以PLC为的矿井副并提升信号系统设计框图如图1所示。本系统主要由PLC控制器、信号输入、信号输出、井口信号箱、井底信号箱、绞车房信号箱、保护系统等几部分组成。

PLC控制器是整个系统的部分。具有功能变化灵活、编程简单，自动检测故障点，噪音低，性高，抗干扰能力强，硬件配套齐全，功能完善，适用性强，系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低等优点。

信号输入主要包含提升机去向、提升机位置、功能信号等部分。其中提升机信号包括提矿、提物、提人、上行、下行等信号。

信号输出主要包含下行音响、显示信号，上行音响、显示信号，提物、提矿、提人计数信号和电视显示器信号等。

井口信号箱主要包括各种提升信号的汉字显示及声音提示，各种信号的按钮检测。完成对本水平各种信号的闭锁功能及对井下信号的闭锁功能，同时完成向绞车房发送相应的信号。

井底信号箱主要包括各种提升信号的汉字显示及声音提示，各种信号的按钮检测。完成向井口发相应的信号，同时完成对本水平各种信号的闭锁功能。

绞车房信号箱主要完成井口、井底提升信号的数字和汉字显示及声音提示，次或前几次信号的存储记忆和显示。完成急停信号对回路的闭锁，换程信号的发出，停车信号的闭锁等功能。

保护系统主要包含故障信号预报、事故停车信号、紧急停车信号等。当提升机控制系统发生故障时由保护系统发送信号到，然后由PLC控制器发出信号到绞车房，并进行相应的操作，对煤矿的起到很重要的作用。

 2 系统分析

 2．1 系统功能

设计出的以PLC为的矿井副井提升信号系统可以实现以下功能：1）提升信号有数字显示功能；2）提升指令有汉字显示功能；3）急停报警功能和急停扩展功能；4）井上下信号一致方可开车；5）井下信号只能通过井上信号才能传至绞车房，不能直接传至绞车房；6）事故点个停车点，均由井上、下直接传至绞车房，停止绞车运行；7）实现方向闭锁功能；8）实现快慢连锁功能。

2．2 系统工作原理

系统的工作过程如下：

提升机到位后，井口电磁传感器通过信号输入向PLC控制器传送1个到位信号。经PLC控制器处理后向绞车房发出操作指令，信号工此时可进行操车作业，打开门，落下摇台，开启阻车器。发信号顺序：下井口→上井口→绞车房。提升机装载完毕后，解除井口所有闭锁：关闭门，抬起摇台，关闭前阻车器。

1）提升机快上

下井口先打点2次，经PLC控制器的作用后输出，X1动作2次，移位寄存器左移2位，内部继电器R20接通，X1触发“Y8”2次，在下井口显示器上显示本次信号点数“2”，上井口、下井口电铃同时打铃2次；上井口接到打点信号后，开始打点。上井口打点器X3打点“2”，左移指令也向左移2位，Y0接通，电机做“正上”快速运动；同时，由于Y0互锁，电路Y7接通，红色指示灯亮。

上井口打点时，Y4、Y5、Y6继电器接通，下井口、上井口、提升机房电铃晌，响铃次数与打点数相同，此时Y9接通，触发上井口显示电路显示“2”；当达到井面时，停车开关地X4打点寄存器复位，线圈失电，提升机停车、显示器复位。

2）提升机快下

下井口先打点3次，经PLC控制器的作用后，移位寄存器移位至R2，R0～R2接通，R1、R20失电，R21带电，其相应的触点动作闭合，上井口、下井口电铃响，下井显示“3”。上井听到指示后开始打点，过程与上相同，提升机开动。

3）提升机慢上

即正方向开慢车，下井打点“4”为慢车，经PLC控制器处理后在显示器显示为“4”，通过R4的互锁作用，使其余继电器不工作，通过ZJ3所接外部触点来转换电路工作。

4）提升机慢下

即反方向开慢车，下井打点“4”为慢车，经PLC控制器处理后在显示器显示为“4”。通过R4的互锁作用，使其余继电器不工作，通过ZJ3所接外部触点来转换电路工作。

 3 结束语

 　　该系统设计出之后，已经在平山市部分煤矿初步试用，试用以来，系统运行正常，性能稳定，信号发送准确，显示屏显示，有力地了提升的性，为煤矿生产奠定了坚实的基础

1、引言

DCS分散控制系统(又称集散控制、分布式控制系统)，是在单回路微机控制系统基础上发展起来的，其综合了计算机技术、通讯技术、CRT显示技术和过程控制技术，采用分层分级的结构形式和分散控制、集中操作、分级管理、分而自治的设计原则，解决了过去计算机控制危险集中、常规模拟仪表功能单一、过于分散和人机联系不方便的缺点。DCS的性、通用灵活性、优良的控制和综合管理能力，使其在工业控制领域中得以广泛应用。

瓦楞纸板作为目前使用普遍的包装材料，广泛用于电器产品、日常用品等包装。在现代大规模工业自动化水平相对落后和工业、经济建设高速发展的我国，横切机和堆叠机等机组组成连续生产工艺过程。目前国内瓦楞纸板生产化处于相对落后状态。

本监控系统采用以可编程控制器PLC为基础的集散控制系统，将PLC作为现场采制站，利用Ethernet和Profitbus进行数据通信，完成了对广东肇庆嘉隆瓦楞纸板生产线的工况显示、生产操作、订单管理和出货管理，终实现了企业管理—控制一体化。

2、系统总体结构及通信网络

2.1、系统总体结构

嘉隆瓦楞纸板生产线监控系统采用如图1所示的分布式计算机监控系统。它分为3级结构：现场级、控制级和管理级。

级为现场级。由安装在现场的3个PLC子站辅与其它测量控制设备(如编码器、红外测量仪、变频器等)进行各种数据采集、生产线的现场控制。为现场采制器完成现场信号的输入输出，根据给定的工作程序进行数据处理、控制输出，并且将处理送操作站。PLC站采用德国VIPA公司的产品，包括一个CPU站和两个I/0站，其配备如下：

V200CPU站：主要包括CPU288L、50、SM221和SM222等模块。主要用于粘合机和横切机各种状态信号的采集和控制信号的输出。

V200站1：主要包括SM221、SM222、SM232和50等模块;主要用于过胶机和1号瓦楞机状态信号的采集和控制信号的输出。

V200站2：主要包括SM222、SM232和50等模块;主要用于2、3号瓦楞机状态信号的采集和控制信号的输出。

二级为控制级，配备5台工业PC机。其中包括1台主操作站，1台过胶机操作站和3台瓦楞机操作站。主操作站设置在车间控制室内，其它各操作站设置在生产线的相应部分，完成现场级检测、控制、保护功能的管理。由一台HUB将各操作站组成局域网。各操作站功能立，又能互为备用。它对级现场采集的所有数据进行处理、分析、存储，完成所有控制指令的收集和发布，以各种方式(如流程图、趋势图等)表达整个生产线的运行状态。对系统功能的组态、流程图的制作、保护值整定、控制模型修改等工作也是在这一级的操作站上完成的。

三级为管理级，配备了多台普通PC机、打印机，以及一台数据库服务器。其中PC机作为管理终端设置在相应的管理部门，打印机负责定期打印生产情况报表备档，数据库服务器负责接收、存储从监督控制级送来的各种实时数据、历史数据。各部门的管理人员可以随时通过管理终端机观察生产线的运行状态和定单执行等情况。管理级同时可接受管理部门管理数据的输入，完成订单管理，出货管理等功能。

2.2、通信网络

由于在分散控制系统中广泛采用了多处理机的结构，所以处理机之间的数据通信变得其重要。

现场总线技术作为自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化的发展方向。Profitbus是的全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)现场总线解决方案，是一种不依赖于厂家的开发式现场总线标准，它可广泛应用于制造加工、过程和自动化领域。在该监控系统中，现场级3个PLC站之间利用Profitbus进行数据通信，实现了纸板生产线状态数据的采集和控制信号的传递。

Ethernet以太网初是由Xeroex在20世纪70年代开发的—种连网传输方法，后来由Xeroex、数字设备公司(DEC)和Inbbb改进。这种灵活的技术可以运行在各种网络介质上，并在合理的开销下提供很好的容量。到目前为止，以太网是用于局域网的的逻辑拓扑结构。在该监控系统中，控制级操作站之间和管理级终端机之间采用Ethernet进行数据通信。实现了各操作站间的相互冗余备用以及管理数据的存取。

DCS各级之间的通信一直以来是工程技术人员关注的技术热点之一。该系统采用VIPA公司PC-CPU288L自带的Ethernet端口很好的解决了现场级到控制级之间的通信问题。实现了现场实时数据向上输送和控制级信号的向下传递。由于控制级和管理级同时采用Ethernet，因此它们之间直接用集线器(HUB)相连，进行相互通信。

该监控系统中，将以太网(Ethernet)与现场总线相结合实现了PLC站之间、操作站之间、管理终端之间以及现场级、控制级、管理级之间的数据通信。

3、软件设计

现场级V200CPU站采用了快速可预测实时内核，其周期性工作的时间稳定性(Jitter-Time)可达2微秒(300MHZCPU)。PLC和硬件模块及现场总线的数据交换均在实时任务中进行，保证了这类数据交换在操作系统中的延时不过几个微秒。控制任务作为实时任务执行，其短工作周期可达0.01毫秒。

PLC监控程序采用图形化组态工具ControlChart编制，该工具是一种基于IEC1131-3流程图形语言的开发式控制软件，符合工业标准。工程师在控制级操作站上即可利用现成模块进行自由组合、在线观察和调试，大地缩短了控制系统的调试时间。瓦楞纸板流水线的控制任务主要进行线上各机组运行速度协调。速度调节中粘合机作为主机，过胶机、修边机、横切机和堆叠机与主机同步运行。该监控系统速度控制流程图如图3所示。

ZJL、DJL、DDCL和SJCL分别对应纸浆量(瓦楞机)、堆积量、订单产量和实际产量，根据以上量的测量数值对粘合机和瓦楞机速度进行相应的调节。

在控制级和管理级软件基于bbbbbbSNT平台，采用易学易用的VisualBasic6.0进行编程，其中采用ActiveX、OPC、TCP/IP等通用技术和标准，用户可以方便的与其他软件系统进行自由通讯和进行功能扩展。控制级操作站检测画面主要有总操作图、瓦楞机监测图、粘合机检测图、过胶机监测图、修边机监测图和横切机监测图。管理级终端包括订单管理画面和出货管理画面等。

4、系统功能

在软硬件基础上实现的瓦楞纸板生产线监控系统功能如图3所示。监控系统功能分为监控和管理功能。监控主要是工况显示和生产操作，管理主要是订单管理和出货管理。

4.1、工况显示

在控制级的操作站以及管理级的终端机中显示现场采集来的生产线状态数据，主要包括：生产中的纸板品种，尺寸规格;现时各机组生产速度、电机电流;瓦楞机原纸堆积量;粘合机出纸量、各段温度;现时的实切张数，订单的总张数，还欠实际张数;成品，不良产品的数量(不良品人工输入)原纸剩余长度等。显示方式包括数字、柱状图和趋势图等。在此基础上进行速度、电流、温度、堆积量等过限报警。

4.2、生产操作

4.2、生产操作

根据现场的信号，软件可以自动对生产线进行相应的控制，主要有：

(1)正常情况下，以粘合机作为主机进行全线单一速度的控制，其它机组能根据自身的工艺要求适应性的同步加速或同步减速。

(2)自动侦测瓦楞机纸板堆积量并能自动调节相应机组的生产速度，当堆积量过上，自动增大粘合机以及其它相关机组的速度。在紧急情况下，可以对生产线进行紧急减速。

(3)根据管理人员输入的产品规格，在订单执行初期自动调节修边机、横切截的线，并能够在生产过程中自动调整。

(4)由订单的总张数和尺寸，自动运算出所需生产的总米数，各主要机台便能因自身的实际机组距离，生产出相应长度的楞纸。

同时软件设置了自动和手动两种控制方式，工作人员可以在手动方式下根据情况对生产线进行相应的控制。

4.3、订单管理

订单管理是在生产操作功能的基础上实现，其主要功能有：

(1)管理人员可以在办公室终端机输入当日之订单，包括接单日期，订单号，客户类别，纸质，纸宽，交货日期等数据。根据纸质，纸宽打印各月份接单统计表。

(2)根据订单所要求的纸质，交货日期以及生产线状态，监控程序可以自动执行新订单。同时工作人员也可以根据情况，手动让系统执行新订单。

(3)实时记录订单的完成情况，根据订单完成情况，定期打印订单生产情况报表。

同时在数据库服务器中设置了用户权限，因此可保证定单数据的。

4.4、出货管理

出货管理主要将已安排生产的订单以挑选方式排出作为出货定单。管理人员输入出货单之运费价格、车号、装车时间、装货规格品种、数量等，并列出当日或当日货运明细表。同时包括单的输入、正和删除等。

5、结束语

嘉隆瓦楞纸板生产线DCS采用3级结构，采用Ethernet与现场总线相结合的方式进行数据通信，大量采用冗余技术，实践表明，该系统开放性和容错能力高，系统重新定义容易，可扩展性和可维护性好。采用以实时内核为基础的系统软件，进行系统的功能定义和采制算法程序的编写，系统的稳定性相对较好。

今世界上精密加工技术发展很快，新的加工方法和设备层出不穷，计算机的广泛应用使精密加工技术为普及和多样。实现精密和精密切削加工有三种方法:(1)采用和研制加工设备;(2)采用新的切削工具材料;(3)利用加工与测量控制一体化技术。前两种方法成本较高，而后一种方法成本较低，具有广阔的前景。在后一种方法中，除了要保证的精度、夹具的精度以及测量精度外，还有一项重要内容就是微进给机构的精度及其控制精度。笔者在控制精密磨削的研究中，利用步进电机带动滚珠丝杠作为进给机构，在滚珠丝杠确定后，步进电机的控制精度成为了主要矛盾。

1、步进电机的控制

步进电机在不失步的正常运行时，其转角严格地与控制脉冲的个数成正比，转速与控制脉冲的频率成正比。可以方便地实现正反转控制及调整和定位。由于步进电机和负载的惯性，它们不能正确地跟踪指令脉冲的启动和停止运动，指令脉冲使步进电机可能发生丢步或失步甚至无法运行。因此，实现步进电机的自动升降速功能。为了实现速度的变化，输入的位移脉冲指令相应地要升频、稳频、和降频这些脉冲序列，可以由脉冲源加逻辑电路来产生，也可以由微型计算机产生。对于脉冲源加逻辑电路构成的控制器来说，控制逻辑是固定的，即控制电路一经固定，其控制逻辑也就固定了。

如果要改变控制逻辑和控制方案，改变电路结构和元件参数，而使用计算机控制，不必改动硬件电路，只要修改程序，就可以改变控制方案。且可以从多种控制方案中，选取一种方案进行控制和调节。也可以用同一套系统对不同控制方案的多台步进电机同时控制。利用计算机控制的形式也很多，本文介绍PLC位控单元对步进电机的控制。

2、PLC系统组成及位控单元的工作原理

本研究所利用的PLC系统的组成包括如下七大模块:电源，CPU，位控单元，I/O单元，A/D，D/A单元，如图1所示。其中位控单元的主功能是当步进电机(或伺服电机)与电机驱动器联结时，输出脉冲序列控制电机的转速与转角。进给机构可以是2轴型，也可以是4轴型。本文采用的是前者，即滚珠丝杠的横向进给与纵向进给。

所示。具体地说，位控单元实现速度以及位置的控制方法有多种，如E点控制(单速度控制);P点控制(多级速度控制);线性加/减速和S型加/减速，(a)，(b)为线性加/减速，S型如。除此之外还有位置控制和相对位置控制等。表1给出了E点控制不同模式的控制码(P点与其相同)。

3、磨削加工PLC控制原理

PLC可以控制变频器、传感器、步进电机。总控制程序流程图如图5所示。其中两个步进电机是利用PLC的位控单元控制的。在进行精密磨削过程中，横向进给将是十分重要的，PLC的位控单元能较地控制步进电机的转角，从而使滚珠丝杠获得定位。由于PLC位控单元的控制方法有多种，对于磨削加工来讲，横向进给量不能大于215μm，通过实验的方法可以找出方案。这里只通过一种控制方法来说明位控单元的具体应用。，设置原点，利用光栅尺粗对，测量出对位置距原点的距离。为防滚珠丝杠出现爬行现象，工作台从原点出发，经过一段距离以后开始自动加/减速。此时，只要给定起始速度，目标速度，加速/减速时间以及位置要求值，并设定控制码即可实现上述功能，相关程序如图6所示。如果设滚珠丝杠的螺距为d，步进电机的步距角为α°;进给速度为v(mm/s);行程为s(mm);则要求的脉冲频率(即程度中的目标速度)为f=360v/αd(Hz);总脉冲数(即程序中的位置要求值)为F=360s/da(个)。

4、结束语

PLC位控单元具有运行速度快、灵敏度高、精度高、编程简单等众多优点。因此，它对于在精密加工领域的研究开发与应用具有深远的现实意义。

0、引言

随着电子技术的发展，可编程序控制器（PLC）已经由原来简单的逻辑量控制，逐步具有了计算机控制系统的功能。在现代工业控制中，PLC占有了很重要的地位，它可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统。在许多行业的工业控制系统中，温度控制都是要解决的问题之一。如塑料挤出机大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制，存在控制精度低、调量大等缺点，很难生产出高质量的塑料制品。在一些热处理行业都存在类似的问题。为此，设计了较为通用的温度控制系统，具体系统参数或部分器件可根据各行业的要求不同来进行调整。系统采用罗克韦尔SLC500系列PLC，通过PLC串口通信与计算机相连接，界面友好、运行稳定。

1、系统构成

基于PLC的温度控制系统一般有两种设计方案，一种是PLC扩展热电阻或热电偶温度模块构成；另一种是PLC扩展通用A/D转换模块来构成。

1.1扩展热电阻/热电偶模块

在SLC500控制器扩展模块中，有集温度采集和数据处理于一身的智能温度模块——热电阻/电阻信号输入模块（1746-NR4）。在此模块中温度模拟量产生对应的16位A/D数字值，其对热电阻变送的温度信号的分辨率约为1/8度，控制器在数值处理中可以直接使用模块的转换值，在硬件级电路上作其他处理。热电阻温度模块的使用十分方便，只需要将热电阻接到模块的接线端子上，不需要任何外部变送器或外围电路，温度信号由热电阻采集，变换为电信号后，直接送人温度模块中。热电偶/毫伏输入模块（1746-NT4）的功能与热电阻/电阻信号输入模块（1746-NR4）类似。

1.2扩展通用A/D模块

在PLC温度控制系统中，可以用通用模拟量输入输出混合模块构成温度采集和处理系统。通用A/D转换模块不具有温度数据处理功能，因此温度传感器采集到的温度信号要经过外围电路的转换、放大、滤波、冷端补偿和线性化处理后，才能被A/D转换器识别并转换为相应的数字信号。SLC500系列PLC常用的模拟量输入输出混合模块有——2路差分输入/2路电压输出模块（1746-NIO4V），其A/D转换为16位。由A/D转换模块构建的温控系统不但需要外加外围电路，而且其软件和硬件的设计也比较复杂。

2、输入输出控制

比较而言用温度模块1746-NR4构建的PLC温控系统具有较好的控制效果。SLC500控制器的输入通道中一个热电阻模块多可以接4个温度热电阻温度传感器。输出通道为模拟量输出模块（1746NIO4V），其输出信号是电压信号，可以通过电压调整器控制电源的开度（即一周期内的导通比率），从而控制电源的输出功率。

在被控对象要求较高的控温精度时，SLC500控制器可以采用PLC自身具有的PID指令进行PID控制算法的研究。SLC500系列PLC的PID指令使用下列算法：

输出＝Kc[（E）＋1/Ti∫（E）dt＋Td•D（PV）/Dt]＋bias

程序设计时，输入PID指令后，要输入控制块，过程变量和控制变量的地址。对于SLC500PID指令，过程变量（PV）和控制变量（CV）两者的量度范围为0到16383。在使用工程单位输入时，把用户的模拟量范围整定在0-16383数字量度范围之内，为了实现这个目的，需要在PID指令之前使用数值整定指令（SCP指令）进行整定。

整定了PID指令的模拟量I/O范围，用户就能输入适用的小和大的工程单位。过程变量，偏差，设和死区将在PID数据监视屏上以工程单位显示。

一般温控系统的控制算法可以采用分段式PID控制，即在系统工作的大多数时间内，为PID控制，其参数由10%电源开度下的温度飞升曲线测得。在温度响应曲线的由初态向设的上升段过程中，大致采用三段控制。置电源为满开度，以大的功输出克服热惯性；接下来转入PID控制；接近设时置电源开度为0，提供一个保温阶段，以适应温度的滞后温升。

温控系统中热电阻模拟量输入模块的电压信号范围一般是0～4124，SCP指令把它整定为0～16383的工程单位，将其值放入PV（过程变量）的内存地址N7∶38中，把控制输出值放入N7∶39当中。后用MOV指令把N7∶39中的过程变量传递到1746NIO4V模拟量输出模块中。控制效果如下：（1）SP－PV≥50时，输出值为大值32767，使电压调节器开度大，即给加热器大电压供电，使被测对象温度快速上升。（2）SP－PV＞－30和SP－PV＜50时，输出为PID控制输出，此范围为PID参数调节的范围。（3）SP－PV＜－30时，输出值为小值0，电压调节器开度为零，即停止加热。

3、显示扩展

PLC控制系统显示界面比较单调，一般是通过观察控制柜上的指示灯或PLC的LED灯来了解控制器状态，但对于温控系统这样的显示是不够的，需要采用数码管显示或PC显示。

采用数码管显示时，可以选用ZLG7289A芯片，它与控制器采用3线串行接口，只需要占用SLC500的3个输出点，可以驱动8个LED数码显示管，同过级联可以扩展数码显示管的数量，实现多段实时温度显示。

CS为片选输入端，此脚为低电平时，可向芯片发送指令；CLK是时钟输入端；DATA是串行数据输入端，串行数据在时钟CLK的上升沿有效。8个段驱动信号SEG接每个显示器的段，8个位驱动信号DIG0～DIG7分别接显示器的共阴公共地。

SLC500有RS232通信口，可以通过电缆与PC机相连。通过Rsview32软件的组态，PC机可以动态显示PLC传送的温度采集数据，还可以通过联网对多台PLC进行网络监控。

4、PLC与PC通信设计

4.1PLC数据包的信息格式

SLC500与上位机进行数据交换是以二进制字节数据进行，它包含四种主要命：读命令，代码：01H；响应读命令，代码：41H；写命令，代码：08H；响应写命令，代码：48H。故PLC数据包的信息格式

DST：一个字节，信息接收方的节点号或文件号；

SRC：一个字节，信息发出方的节点号；

CMD：一个字节，命令类型如01H，41H，08H或48H；

STS：一个字节，通信状态，表示通信有无错误或错误类型，0为无错误；

TNS：二个字节，信息包的业务批号，可作为本信息的识别编号；

Addata：地址/字节数/数据，具体内容由不同的命令类型决定。

PLC与PC机的数据通信采用自由端口通信模式，参数设置成为波特率9600bps，每个字符8位数据，无奇偶校验。采用主从式通信协议，PC机为主机，只有PC机有权主动发送报文，PLC则采用报文接受数据。用RSLogix500软件对SLC500的串口进行如下设置：

1）setthemoduleforfullduplexBSC（DF1fullduplex）

2）setthemoduleforbbbbbdedresponse

3）setdetectforautomatic

4）disableduplicatepacketdetect

5）setthebaudratefor9600.

4.2PC机程序

PC机采用VB编程，主要有监控界面、当前温度显示、动态温度曲线显示、温度数据库管理、参数设置以及与PLC通信等方面的设计。通信参数设置程序如下：

WithMSComm1//通信参数设置

CommPort＝1//通信口COM1

Settings＝“9600，年n，8，1”//波特率9600bps，无奇偶校验，8位数据，1位停止

bbbbbLen＝2//一次读取2个字节

bbbbbMode＝comLnputModeBinary//二进制数据格式

PortOpen＝Ture//打开通信端口

EndWith

PC机采用中断方式接受SLC500传来的实时温度。即串口收到数据，VB通信控件会触发OnComm事件，在OnComm事件程序中接受数据并处理。一个温度数据为16位两个字节，SLC500传送温度数据时，按报文传送格式高低字节正好相反，因此，VB程序要对接收的数据进行处理，并按照SLC500温度采集的精度（1/8度）转换成温度值用于显示。

5、结束语

本系统设计使用了PLC的热电阻温度采集模块，在上位机的控制下，对工业现场的温度进行实时的采集和监控。本文作者的点是，采用了罗克韦尔的SLC500控制器来实现整个系统的设计，并编程实现了SLC500控制器与计算机串口的实时通信。由于PLC可以适应环境恶劣的工业现场，故其使用范围十分的广泛。

PLC由于具有功能强、程序设计简介，维护方便等优点，特别是高性、较强的适应恶劣工业环境的能力，目前广泛应用于机械、冶金、化工、轻工、电力、汽车等行业领域。PLC的应用使得其所控制的设备、系统的效率与性相对于单纯的继电器控制系统大大加强。虽然PLC具有很高的性，并且有很强的抗干扰能力，但在过于恶劣的环境或安装使用不当等情况下，都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱，甚至造成内、外部元件损坏，影响系统的正常工作。为了提高PLC系统运行的性，使用时应注意以下几个方面的问题。

        一、适合的工作环境

        1.环境温度适宜

        各生产厂家对PLC的环境温度都有一定的规定。通常PLC允许的环境温度约在0~55℃。因此，安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足够的通风散热空间。

        2.环境湿度适宜

        PLC工作环境的空气相对湿度一般要求小于85%（无凝露），以保证PLC的绝缘性能。湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。因此，不能将PLC安装在结露、雨淋的场所。

         3.注意环境污染

        不宜把PLC安装在有大量污染物（如灰尘、油烟、铁粉等）、腐烛性气体和可燃性气体的场所，尤其是有腐蚀性气体的地方，易造成元件及印刷线路板的腐蚀。如果只能安装在这种场所，在温度允许的条件下，可以将PLC封闭；或将PLC安装在密闭性较高的控制室内，并安装空气净化装置。

        4.远离振动和冲击源

        安装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所，尤其是连续、频繁的振动。必要时可以采取相应措施来减轻振动和冲击的影响，以免造成接线或插件的松动。

        5.远离强干扰源

        PLC应远离强干扰源，如大功率晶闸管装置、高频设备和大型动力设备等，同时PLC还应该远离强电磁场和强放射源，以及易产生强静电的地方。  

        二、合理的安装与布线

        1. 注意电源安装

        电源是干扰进入PLC的主要途径。PLC系统的电源有两类：外部电源和内部电源。

        PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵御能力。在性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。还可以在隔离变压器二次侧串接LC滤波电路。同时，在安装时还应注意以下问题：

        1) 隔离变压器与PLC和I/O电源之间采用双绞线连接，以控制串模干扰；

        2) 系统的动力线应足够粗，以降低大容量设备起动时引起的线路压降；

        3) PLC输入电路用外接直流电源时，采用稳压电源，以保证正确的输入信号。否则可能使PLC接收到错误的信号。

        2. 远离高压

        PLC不能在高压电器和高压电源线附近安装，不能与高压电器安装在同一个控制柜内。在柜内PLC应远离高压电源线。

        3. 合理的布线

        1) I/O线、动力线及其它控制线应分开走线，尽量不要在同槽中布线。

        2) 交流线与直流线、输入线与输出线分开走线。

        3) 开关量与模拟量的I/O线分开走线，对于传送模拟量信号的I/O线用屏蔽线，且屏蔽线的屏敝层应一端接地。

        4) PLC的基本单元与扩展单元之间电缆传送的信号小、频率高，很容易受干扰，不能与其它的连线敷埋在同槽内。

        5)PLC的I/O回路配线，使用压接端子或单股线，不宜用多股绞合线直接与PLC的接线端于连接，否则容易出现火花。

        6) 与PLC安装在同一控制柜内，虽不是由PLC控制的感性元件，也应并联RC或二管消弧电路。

 三、正确的接地

        良好的接地是PLC运行的重要条件。为了抑制干扰，PLC一般单接地，与其它设备分别使用各自的接地装置，也可以采用公共接地，但禁止使用的串联接地方式，因为这种接地方式会产生PLC与设备之间的电位差。

 良好的接地可以抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，避免偶然发生的电压冲击对PLC的危害。PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量靠近PLC。同时，接地电阻应是越小越好，接地电阻要小于10Ω。另外，PLC的CPU单元接地，若使用了I/O扩展单元等，则CPU单元应与它们具有共同的接地体，而且从任一单元的保护接地端到地的电阻都不能大于10Ω。有条件的可以给PLC的接地线。

         四、的保护环节

        1.短路保护

        当PLC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。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，如电动机正、反转控制，要利用接触器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，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电源，而与PLC毫无关系。

        五、必要的软件措施

        有时硬件措施不一定干扰的影响，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。这种现象在继电器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，对某些“抖动”信号进行处理，以保证系统正常工作。

        输入X0抖动会引起输出Y0发生抖动，可采用计数器或定时器，经过适当编程，以这种干扰。

        输入信号抖动的梯形图程序。当抖动干扰X0断开时间间隔Δｔ＜K×0.1S，计数器C0不会动作，输出继电器Y0保持接通，干扰不会影响正常工作；只有当X0抖动断开时间Δｔ≥K×0.1S时，计数器C0计满K次动作，C0常闭断开，输出继电器Y0才断开。K为计数常数，实际调试时可根据干扰情况而定。

 2.故障的检测与诊断

        PLC的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一般不能觉察出来，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。

        1)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判别故障的种类，及时采取排除故障的措施。

        2)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。在容易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。

  六、采用冗余系统或热备用系统

        某些控制系统（如化工、造纸、冶金、核电站等）要求有高的性，如果控制系统出现故障，由此引起停产或设备损坏将造成大的经济损失。因此，仅仅通过提高PLC控制系统的自身性是满足不了要求。在这种要求高性的大型系统中，常采用冗余系统或热备用系统来有效地解决上述问题。

        1.冗余系统

        所谓冗余系统是指系统中有多余的部分，没有它系统工作，但在系统出现故障时，这多余的部分能立即替代故障部分而使系统继续正常运行。冗余系统一般是在控制系统中重要的部分（如CPU模块）由两套相同的硬件组成，当某一套出现故障立即由另一套来控制。是否使用两套相同的I/O模块，取决于系统对性的要求程度。

        CPU模块使用相同的程序并行工作，其中一套为主CPU模块，一块为备用CPU模块。在系统正常运行时，备用CPU模块的输出被禁止，由主CPU模块来控制系统的工作。同时，主CPU模块还不断通过冗余处理单元（RPU）同步地对备用CPU模块的I/O映像寄存器和其它寄存器进行刷新。当主CPU模块发出故障信息后，RPU在1～3个扫描周期内将控制功能切换到备用CPU。I/O系统的切换也是由RPU来完成。

2.热备用系统

         热备用系统的结构较冗余系统简单，虽然也有两个CPU模块在同时运行一个程序，但没有冗余处理单元RPU。系统两个CPU模块的切换，是由主CPU模块通过通信口与备用CPU模块进行通信来完成的。如图3(b)所示，两套CPU通过通讯接口连在一起。当系统出现故障时，由主CPU通知备用CPU，并实现切换，其切换过程一般较慢。
 

       七、结论

        PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，在PLC本身的性很高的情况下，影响控制系统性的主要因素是输入信号元件和输出执行元件。通过采用成熟技术和高质量的输入输出元器件，合理配置PLC硬件和软件资源，并充分利用PLC内部软元件设计PLC控制系统故障检测与诊断程序，屏蔽输入元件的误信号，防止输出元件误动作，对关键元器件实行软、硬双重保护，就可以确保控制系统地运行。