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1.概述
随着科学技术的发展,PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的性直接影响到工业企业的生产和经济运行,系统的抗干扰能力是关系到整个系统运行的关键。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电机设备上,它们大多处在强电电路和强电设备所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各种干扰才能有效保证系统运行。
2.电磁干扰源及对系统的干扰是什么?
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、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、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。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(同方向)电压送加所形成。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差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统I/O模件损坏率较高的原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指用于信号两间的干扰电压,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,这种直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。
3.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(EMI)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系统置于射频场内,就回受到辐射干扰,其影响主要通过两条路径;一是直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰;二是对PLC通信内网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
(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较严重。
(3)来自电源的干扰实践证明,因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多,笔者在某工程调试中遇到过,后换隔离性能高的PLC电源,问题才得到解决。
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、大型电力设备起停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路到电源边。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。
(4)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。PLC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。
(5)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(EMC)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。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环路,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。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流可能在地线上产生不等电位分布,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限较低,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。
(6)来自PLC系统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相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门是无法改变,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。
4.怎样才能好、简单解决PLC系统干扰?
1)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要加合理等等,也能解决干扰,但是比较烦琐、不易操作而且成本较高。
2)利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方,输入端和输出端中间加上这种产品,就可有效解决干扰问题。
5.为什么解决PLC系统干扰都选信号隔离器呢?
1)使用简单方便、,廉。
2)可大量减轻设计人员、系统调试人员工作量,即使复杂的系统在普通的设计人员手里,也会变的非常。
6.信号隔离器工作原理是什么?
将PLC接收的信号,通过半导体器件调制变换,然后通过光感或磁感器件进行隔离转换,然后再进行解调变换回隔离前原信号或不同信号,同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理。保证变换后的信号、电源、地之间立。
7.信号隔离器功能是什么?
一:保护下级的控制回路。
二:消弱环境噪声对测试电路的影响。
三:抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉冲对设备的干扰;同时对下级设备具有限压、额流的功能是变送器、仪表、变频器、电磁阀PLC/DCS输入输出及通讯接口的忠实防护。标准系列导轨结构,易于安装,可有效的隔离:输入、输出和电源及大地之间的电位。能够克服变频器噪声及各种高低频脉动干扰。
8.现在市场有那么多的隔离器,价格参差不齐,该怎么选择呢隔离器位于二个系统通道之间,所以选择隔离器要确定输入输出功能,同时要使隔离器输入输出模式(电压型、电流型、环路供电型等)适应前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑绝缘强度﹑总线通讯功能等许多重要参数涉及产品性能,例如:噪音与精度有关、功耗热量与性有关,这些需要使用者慎选。总之,适用、、产品性价比是选择隔离器的主要原则。



水是生命之源,如果水质遭到破坏,那么一定会影响人类的生产,所以保护水资源,改善水质是我们解决的难题。文中应用PLC控制实现的污水处理系统,显然是符合当前当前环保要求设计的,具有一定的借鉴意义
产品名称:三菱晶体管输出单元
型号规格:FX2N-48ET
输入输出合计点数:48点。
输入点数:24点。
输出点数:24点。
输出类型:晶体管输出。
电源电压:AC100-240V。
输入信号电压:DC24V
FX2N模块具备如下特点:大范围的包容了标准特点、程式执行快、了通信功能、适合不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块,它可以为你的工厂自动化应用提供大的灵活性和控制能力。
控制规模:
16~256点(基本单元:16/32/48/64/80/128点)
特点:
1、集成型。CPU、电源、输入输出三为一体。
对6种基本单元,可以以小8点为单元连接输入输出扩展设备,大可以扩展输入输出256点。
2、高速运算
基本指令:0.08μs/指令
应用指令:1.52~数100μs/指令
3、安心、宽裕的存储器规格
内置8000步RAM存贮器
安装存储盒后,大可以扩展到16000步。
4、丰富的软元件范围
辅助继电器:3072点,定时器:256点,计数:235点
数据寄存器;8000点
5、除了具有输入输出16~256点的一般速途,还有模拟量控制、定位控制等特殊控制。
6、面向海外的产品适合各种规格
为大量实际应用而开发的特殊功能:
开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O,高速计数器。
定位控制达到16轴,脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。
产品保证全新,除人为原因的损坏,保修一年。
1 引言
电梯是随着高层建筑的兴建而发展起来的一种垂直运输工具。多层厂房和多层仓库需要有货梯,高层住宅需要有住宅梯,百货大楼和宾馆需要有客梯、自动扶梯。本文主要研究一类小型电梯的PLC智能控制方法。所谓小型电梯是指在居民楼和小型办公楼中使用的电梯,这类电梯载重量相对较小,但是使用频繁。传统电梯控制系统主要有三种控制方式即继电器控制、PLC控制和微机控制,其中继电器控制系统具有故障率高、性差、接线复杂、通用性差等缺点。微处理机开始用于电梯,使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。微机控制具有控制系统体积减小、节能、性提高,尤其是对、通讯等复杂电梯控制功能具优越性,因此,微机控制系统多用于性能要求较高的客梯中,然而微机控制系统抗干扰能力弱。可编程控制器(PLC)编程采用易学易懂的梯形图语言,具有控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定等特点。因此对于一个小型的智能电梯,利用PLC对其进行控制是一个选择。本文主要以小型交流电梯的控制系统为例,结合PLC控制技术的特点,提出了一套智能电梯控制系统的应用设计方案。
2 电梯PLC智能控制的基本原理
模糊控制是一种基于规则的控制,它直接采用语言型控制规则,出发点是现场操作人员的控制经验或相关的知识,在设计中不需要建立被控对象的的数学模型,因而使得控制机理和策略易于接受与理解。模糊控制方法鲁棒性强,干扰和参数变化对其控制性能影响大大减弱,它设计简单,便于应用。由于模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的,这有利于模拟人工控制的过程和方法,增强控制系统的适应能力,使之具有一定的智能水平。
本文研究了一种新型的PLC智能电梯控制系统的构成。它与传统电梯控制系统的主要区别是利用模糊逻辑推理控制方法确定适合于电梯运行情况的规则,通过进一步处理所选规则从而终确定电梯运行程序。该系统能向乘客及时报告电梯运行状况,从乘客心理和生理条件出发以满足率运输。智能电梯控制可分为两个方面:电梯拖动系统控制和电梯逻辑控制。电梯PLC控制系统主要包括PLC、操纵盘、呼梯盒、井道等装置。具体结构间图1。
3 电梯PLC智能控制的应用实例
3.1 智能电梯系统集成
为了提高上述电梯控制系统的工作稳定性和性,开发了一种以为的智能电梯控制系统。这种智能电梯控制系统,包括电梯控制、电梯管理模块、楼层控制键盘、功能设备和监控计算机,具体如图2所示。
该电梯工作原理可总结为:,电梯管理模块通过功能设备读取用户卡内的用户信息,并查找另一微处理器中存储的用户资料,如果查得到相应的用户记录,则读取该用户的楼层权限;否则,系统返回操作。接下来,另一微处理器分析用户的楼层权限,判断其可到达的楼层数。如果用户权限等于1,即该用户只可以到达一层楼,则控制系统响蜂鸣器提示操作成功,并将相应的楼层信号发送给电梯控制;如果用户权限大于1,即该用户可以到达多个楼层,则控制系统响蜂鸣器提示用户输入需要前往的楼层号,并开放楼层控制键盘的权限按钮,用户通过楼层控制键盘输入目的楼层号,该楼层信号通过输入0输出电路传送到微处理器电路,同时,电梯管理模块将该用户权限信号送给电梯控制;如果用户无使用权限,则系统返回操作。后,电梯控制对来自控制键盘的楼层信号和来自管理模块的权限信号进行分析运算,判断出用户要到达的目的楼层,并登记相应信息,点亮相应楼层的按键灯,提示操作成功,开启相应楼层开关。系统返回,等待下一个用户的操作。
3.2 电梯信号PLC控制
电梯信号主要由PLC程序实现,取代了大部分继电器。输入到PLC的控制信号有:运行方式选择、运行控制、内指令、外召唤、保护、呼梯及选层显示、方向指示、到站钟、开关门控制、井道信息或旋转编码器光电脉冲、开关门及限位信号等。输出控制信号有:楼层显示、拖动控制信号、门区或平层信号等。系统程序主流程见图3,其主要功能
(1)运行状态程序:电梯可在有司机、无司机或检修三种状态下使用。(2)保护程序:为了保证乘客的,通常在轿门和中分式门双侧安装触板。(3)上、下行程序:集选控制电梯将各层楼厅外的向上和向下召唤信号与轿厢内的指令信号综合在一起进行集中自动控制。根据呼叫信号、内选信号与电梯位置,确定电梯是上行还是下行;程序中顺向呼叫信号与内选无条件响应,反向截车遵循远程反向原则。(4)呼叫信号程序:电梯有内指令或厅召唤信号时,自动记忆呼叫信号并且有记忆灯亮。在电梯到达某层停车时,自动顺向呼叫信号,保存反向的呼叫信号。(5)轿厢与厅的指层信号程序:指层信号由高速计数器的计数值与平层点的计数脉冲相等时发出的平层信号来获得。控制电路设计可获得连续的指层信号和方向显示。(6)开关门程序;电梯到达目的层后,自动地进行开门、等待及关门过程,在关门过程中,如果门上感应器感应到门口有人时或厅外有呼叫信号时,又重新进入开门状态。还可在本层厅外开门、检修时开关门。(7)有无司机时程序;无司机电梯自动起动、加速、制动减速及自动平层,电梯按指令、召唤信号自动定向、自动保持远层站所定的方向;有司机时按上升或下降按钮;检修时只能慢速。(8)换速程序;用PLC的高速计数器对输出脉冲进行计数,当高速计数器的计数值与换速点对应的脉冲数相等时,且目的层有有效的选层信号或呼梯信号,则发出换速信号,电梯转入减速阶段。
3.3 电梯变频调速PLC模糊控制
本文研究了一种变频域PLC调速控制方法。设输入变量误差为x,其初始论域为[-E,E],那么采用7个语言值:“正大”、“正中”、“正小”、“零”、“负小”、“负中”、“负大”。当误差逐渐缩小,原始论域对于缩小后的误差偏大,如果仍然原始论域及其划分进行分析势必加大误差,从而降低控制精度。而变论域的思想是:在规则形状不变的情况下,论域随着误差变小而收缩,论域随着误差而增大。
当电梯的运行速度受到外界干扰时(乘客的增、减),其速度会偏离预期的速度变化曲线,传感器会采集到对应的误差变量x。如果x与值误差接近时,论域不发生变化,当与值误差相差较大时论域则需进行相应的变化。控制器不断输出调节作用。误差逐渐减小。对于较小的误差则调整隶属度函数的形状,以提高控制量变换度。
1 DttPLC技术原理
变性液相色谱(DHPLC)是一种高通量、自动化的基因突变检测技术。该技术已在医学、、药物等研究领域开展应用,与SSCP和DNA直接测序等突变检测技术相比,DHPLC具有灵敏性高,特异性强,廉价省时等优点。
DHPLC技术的原理是基于未解链的和部分解链的双链DNA在部分失活条件下具有不同保留的性质。这种部分失活条件可以采取升高温度的手段获得。所有基因组DNA的单拷贝均可通过PCR反应大量扩增,杂合子个体的DNA经扩增产生异源双链,由于错配位点的氢键被破坏,因此在异源双链上形成“鼓泡”,导致它与纯合子个体的DNA扩增产物——匹配的同源双链的解链特征不同。在部分加热变性的条件下,异源双链DNA分子易于解链形成Y形结构,与固定相的结合能力降低。当流动相中乙腈浓度梯度增大时,异源双链将先于同源双链被洗脱出来,带有突变序列的样品呈现出异源双链和同源双链混合物的峰形特点,而不含突变序列的样品则只有同源双链的峰形。据此可出含有单个碱基的置换、插入或缺失的异源双链片段,从而提供有无突变的信息。
2 DHPLC技术在突变基因诊断中的应用
基因突变是指基因组DNA分子在结构功能上发生碱基对组成或排列顺序的改变,主要包括碱基的替换和小片段的缺失或插入,它是导致基因型疾病的重要原因之一。基因突变在生物医学研究中,尤其是在基因型疾病诊断及病理研究中有着非常重要的作用。随着人类基因组整体测序计划的发展,探索基因突变的任务变得十分迫切。
随着人类基因组整体测序计划的发展,探索基因突变的任务变得十分迫切。DHPLC技术自早被用于分析人Y染色体单核苷酸多态性位点(SNP)以进行人种进化的遗传性研究;此后还用于筛查致病基因突变位点、分析单核背酸多态性以及基因启动子CpG岛甲基化修饰改变等研究;因其灵敏性及准确度均较高,操作实现了半自动化,检测、,尤其适合于基因结构复杂而无突变热点或突变频率20%的单基因变异,以及多基因致病突变。
(1)散发性卵巢癌p53基因突变定位于17染色体的p53基因是目前研究得广泛的抑癌基因,迄今发现的人类的2500种基因突变中,p53蛋白的393个氨基酸就有280个位点存在突变,其直接的后果是导致氨基酸的改变,终使p53蛋白失活,丧失抑癌作用。杜明和丰有吉,利用DHPLC来检测50例散发性卵巢癌p53基因外显子5,8的突变,18例突变都可以使用DHPLC的方法发现,没有阳性和阴性。说明DHPLC可以用于临床筛查基因突变,并且对于异质性而言,DHPLC检测基因突变无疑是的。
(2)胃癌组织基因突变鲁狲、徐惠绵、任群等人利用DHPLC对39例胃癌组织及中p53基因突变进行检测,并测序验证。在他们的研究中p53基因的突变率为21%(8/39);其中肠型胃癌突变率40%(6/15)明显弥漫型胃癌8.33%(2/24)(P0.01);发现既往未见报道突变3例。这充分说明了DHPLC是一项较好的检测胃癌组织中基因突变的筛查方法
(3)汉族人I型多囊肾致病基因突变张树忠等人,通过采用DHPLC技术检测汉族人常染色体显性多囊肾病(AD-PKD)I型致病基因PKDl的突变:以来源于19个ADPKD家系的67名成员血样标本的基因组DNA为模板,通过长链PCR和巢式PCR联合扩增的方法扩增PKDl全编码区,然后采用DHPLC方法进行初步筛查,将存在异常色谱图的扩增产物经核苷酸测序,确定突变的具体位点和类型,共出14个致病突变,包括10个错义突变、1个插入突变、1个缺失突变、2个无义突变。他们实验结果充分说明了DH-PLC方法可以作为为有效筛查汉族人ADPKDPKDl突变位点的检测途径。
(4)乳腺癌BRCAl基因突变BRCAl基因为“乳腺癌1号基因”,位于17q21,有22个编码外显子。目前已经发现约40%~50%的遗传性乳腺癌和卵巢癌患者BRCAl基因发生突变。李丹等利用聚合酶链反应PCR扩增BRCAl基因,该扩增产物经琼脂糖凝胶电泳鉴定后,直接进行DH-PLC分析,从124例乳腺癌患者发现9种突变,确定了9种乳腺癌患者可能发生的突变类型,为今后临床应用DH-PLC对高危人群BRCAI基因进行早期基因提供了9个位点,所有DPHLC检测显示峰型异常的样品经测序证明均存在突变或者SHP,证明该技术检测率为100%。且具有操作简单、快速、敏感、准确且经济等特点。
3 DHPLC技术与其他技术在突变基因诊断中的联合应用
目前在核酸分析领域与HPLC联用的检测手段有紫外(ultraviolet photometric detector,UV)、荧光(fluorescencedetector)、质谱(mass Spectrometry,MS)等。其中紫外器(UV)凭借其良好的通用性成为应用为广泛的检测器,但灵敏度不高的弱点使其使用受到一定的限制。在核酸分析和一些突变扫描方法中有时需要高的灵敏度,这时具有高灵敏度和选择性的荧光检测器成为。但是荧光检测器要求使用荧光标记物,且通常使用的染料如吖啶黄、化乙锭是有毒物质。Scalano实验室开发出SYBR Green,染料不仅具有好的灵敏度,而且使用。激光诱导荧光是目前灵敏度的检测方法之一。Hecker等采用荧光标记PCR引物、激光诱导荧光方式进行检测,证明DH-PLC方法可以区别含量相差500倍的两个等位基因,这使多份样本的混合检测成为可能。同时荧光标记单链,使色谱图的解释变得加容易。美国Transgenomie公司在WAVEOR核苷酸片段分析系统技术平台基础上,开发出一种后荧光技术。在所有分析条件不变的情况下,被检测的核酸片段经DHPLC分离之后在混合室中与荧光试剂混合,然后进行检测,不仅可以提高灵敏度上百倍,而且不需要昂贵的荧光标记引物。近年来电喷雾离子化一质谱(EIS-MS)作为一种重要的结构分析工具与IR-RP-HPLC联用也已应用于核酸分析领域,该联用技术不仅可以确证被分离的单链DNA的成分特性,还可以确证扩增的PCR产物的基因型。众所周知,在核酸的质谱分析中为了获得高置信度的分析结果,对分析物进行适当的脱盐和去除小分子量杂质是的,这也正是HPLC-MS的魅力所在,但质谱的高成本使该项技术较难推广使用,
4 总结
DHPLC用来检测DNA突变和单核酸多态性,可以取代传统分子生物学技术,不需要制备凝胶,检测DN段做到了全自动、、快速、准确,在疾病相关基因突变方面提供了有效的技术手段,是一种快速有效的基因突变筛查方法。DHPLC技术也有不足之处:对PCR要求很高;不能直接出纯合突变,只能提供个体样本有无突变的信息,但无法得出具体的突变类型;当有多个片段需要检测时,由于有多个解链温度,需要多步检测,增加了工作量等。尽管如此,在目前的检测手段中,DHPLC仍是一种快速、、准确、经济及半自动化筛查基因杂合突变的工具,测序等其他分子生物学方法,相信在未来的基因组学研究领域中必将继续发挥重要的作用。