深圳西门子中国代理商DP电缆供应商

深圳西门子中国代理商DP电缆供应商

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得干扰电压，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，这种让直接叠加在信号上，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系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，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；而是对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，入开关操作浪涌、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。

为把这一重要的交通工程建成代表都形象的工程，城铁总公司设计了大型电力监控及车站环境监控系统，和利时公司凭借在监控系统、变电站系统、PLC系统上的综合实力，一举拿下这一国内自动化公司在地铁/轻轨项目上获得的大的合同。其中FOPLC承担了16个车站的环控和全部变电站内380V部分的监控及负荷控制管理，使用量过3000个模块。

城铁监控系统是一个分层分布式的网络监控系统，FOPLC在车站内通过以太网和现场总线（Profibus－DP）把诸如给排水系统、暖通空调系统、电梯/扶梯系统、照明系统等子系统连接成一个整体，某些单元装置采用局部就地控制，而象灯光照明则采用集中控制，所有设备的运行信息都会聚在车站以太网传输道车站综控室。车站综控室内设有操作计算机，不仅可以监控、记录、打印本站内设备的工作情况，通过密码直接操控设备运转，而且还可以向设在西直门的城铁调度汇总数据，使调度可以监控全线的运行。

除监控系统外，车站内还包括很多子设备，如风机、电梯、锅炉等，这些设备大多采用PLC控制。由于FOPLC系统的通讯能力强，为使用户统一备品备件，便于将来维护，许多字设备供应商都用FOPLC替代原来的PLC进行控制，以Profibus-DP通讯协议接入环控系统。这样既节省了传统以干接点方式接入所需的大量电缆，又可以为环控系统提供传统方式提供不了的运行信息，如转速、轴温等。

FOPLC还承担了车站380V低压部分的控制，包括备自投、负荷联切和开关控制。在每个车站内分布安装了5个PLC控制柜，尽量靠近所控制的设备，每套PLC都带Profibus-DP从站接口，通过敷设在上下站台之间的通讯电缆与综控室内电力监控通讯控制器相连。5套PLC各自承担不同的功能，在出现意外情况时，彼此之间可以通过Profibus-DP总线传递动作指令。如当供电母线故障而导致备自投动作时，安装在380V开关柜的PLC会即使通知站厅配电室内的PLC切除所有的三级负荷。

北京城铁是未来环绕村的5条轨道交通线中的条，我们为能在城铁项目中中标，为北京会的成功举办组出贡献而感到骄傲。相信凭借和利时公司的技术和工程实力，必能帮助城铁总公司将城铁建设成为代表都形象的工程，为北京市民的生活带来大的便利。当您乘坐着舒适、、快速的轻轨列出出行时，和利时的FOPLC正在您身边默默的奉献着。

现用设备是由德国HAGGLUNDS DRIVES公司于93年底安装交付的，控制主机采用的是西门子代PLC产品S5-95U。控制机由双PLC构成，CPU和I/O模板均为冗余配置。控制机是双机一用一备，手动热备切换。由于S5产品正逐步退出市场，模块备件供应周期很长，性差，某些部件甚至有价无市。三台设备的PLC都已经配置不完整，只能单机维持运行。为了保证设备满足稳定生产的需要，决定将S5升级到S7。

原S5系统的构成：

控制主机采用的是西门子S5-95U，人机界面为DAA型ITT288-240S智能信息显示器。ITT信息显示器配带有操作按键和通讯口。可实现设备各种状态信息和报警的显示及确认，以及相关工作参数的设置和操作指令的下发。因设备期服役，人机界面现已经失效。虽然人机界面失效不会导致全系统停机，但系统只能默认在某一模式下工作，且无法在必要时候系统的状态和报警信息。柜内器件，除了PLC配置不完整外，其余器件状态尚可。系统所用压力，转速，温度及液位传感器的状态不明。由于人机界面失效，状态无法显示，而且设备一直在运行，无法检测，故系统所有传感器状态不明。器件勉强能维持工作，精度较差。

改造方案：

为恢复控制设备的可维护性、兼容性和可扩展能力，设备这些方面的不稳定对正常生产的影响和隐患，需要对现有控制系统进行改造升级。

经业主同意，对原有控制柜进行整体升级替换。一方面是全新换性能，同时为保证施工质量和进度，整体替换也是的选择；另一方面是原有柜体和低压器件已经没有保留的，在原柜体内改造，施工工期没；其三整体替换费用没有增加。设备新以控制柜端子为界，柜外保留不变，柜内全部新。新设备的功能不变，工艺原理和操作习惯立足原有规范，并根据积累的经验进行新设计升级。

PLC:根据设备的工艺性能要求，PLC采用西门子经济型产品S7-200。取消双PLC的运行模式。采用单PLC模式，辅以备件，保证系统在意外之时能快速恢复工作。

HMI：人机界面采用带按键的触摸屏。除保留系统原有功能，提供完备的信息提示和反馈，方便的操作。界面全部中文化。

原系统没有立于PLC的纯手动功能。从而系统失去了在PLC失效状态下，由操作人员进行立处置的灵活性。因此，在新的控制系统中，增设一套纯手动功能，手动逻辑与PLC无关。在手动模式下，只有液压主泵的启停和液压机构的换向操作可以由操作人员根据需要强制进行，没有其他连锁条件。其他部分比如提升机构，液压油温等不提供手动功能。

增设一旁路信号。用途是在特殊情况下，操作人员可以根据需要，在保证的情况下，人为地给其他系统一个允许开机的连锁信号。也就是在全系统的开机连锁逻辑中将炉渣破碎机的状态旁路掉。临时满足维持全系统的正常运行。

效果反馈：

控制系统S5升级改造工程于2007完工至今，设备状态及性能稳定正常，各项功能指标均达到用户的工艺要求。系统的扩充，性能的提升，设备的升级，服务的升级。

一、 概述

1.1污水处理简介

1、概况：相关资料显示，美国平均每1拥有1座污水处理厂，英国和德国则每7000~8000人就拥有1座污水处理厂，而中国每150才拥有一座污水处理厂。所以在中国污水处理是迫切的，而污水处理的市场也呈现出一派蓬勃的景象。

2、常用的污水处理工艺：污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学以及生物等几种。这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水混合使用。目前，污水处理的方法一般以生物处理方法为主辅以物理处理法和化学处理法。常用的工艺有以下几种：

（1）传统活性污泥法。古老的污水处理工艺，关键组成部分为曝气池与沉淀池。污水中的物在曝气池停留的过程

图1

中，曝气池中的微生物吸附污水中的大部分物，并且在曝气池中被氧化成无机物，然后在沉淀池中微生物絮体下沉，经过一段时间后，就可以输出清水，同时为了保持曝气池中污泥的浓度，沉淀池中经过沉淀后的一部分活性泥需要回流到曝气池中。

该工艺的优点有：物去除率高；污泥负荷高；池的容积小；耗电省，运行。

该工艺的缺点有：普通曝气法占地多，因而建设投资大；仅能满足污水处理标准中的相关指标；容易产生污泥膨胀现象；磷和氮的去除率低。

（2）A/O法。在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种污水处理工艺，其中A代表Anocix（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。A/O法是一种缺氧—好氧生物污水处理工艺。该工艺通过增加好氧池与缺氧池所形成的硝化—反硝化反应系统，很好地处理了污水中的氮含量，具有明显的脱氮效果。但是硝化—反硝化反应系统需要得到很好的控制，这样就对该工艺提出了高的管理要求，这也形成了该工艺的一大缺点。

（3）氧化沟法。是活性污泥法的一种变形，属于低负荷、延时曝气活性污泥法。废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断地循环流动，因此又被称为“循环曝气池”。氧化沟法具有处理工艺及构筑物简单、无初沉淀池和污泥硝化池、物去除率较高、脱氮、除磷（沟前增设厌氧池）、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等优点，但存在负荷低、占地大、耗、运转费用偏高的缺点，适用于中小规模的低负荷污水处理厂。可根据构筑物不同分为：卡鲁塞尔氧化沟法、奥贝尔氧化法和一体化氧化沟法。

另外还有A2/O法，A/B法， SBR法及UNITANK法，在这里就不详尽介绍，，如需了解详细，请查阅相关资料。

3、污水处理系统控制形式

（1）DCS系统。是集散控制系统的简称，又称为分布式计算机控制系统，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术等相互渗透形成的。有计算机和现场终端组成，通过网络将现场控制站、检测站和操作站、控制站等连接起来，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各类生产过程，可提高生产自动化水平和管理水平，其主要特点如下：

①采用分级分布式控制，减少了系统的信息传输量，使系统应用程序比较简单。

②实现了真正的分散控制，使系统的危险性分散，性提高。

③扩展能力较强。

④软硬件资源丰富，可适应各种要求。

⑤实时性好，响应快。

（2）现场总线控制系统。是由DCS和PLC发展而来的，是基于现场总线的自动控制系统。该系统按照公开、规范的通信协议在智能设备与计算机之间进行和交换，从而实现控制与管理一体化的自动控制系统，其优点如下所示：

①可利用计算机丰富的软硬件资源。

②响应快，实时性好。

③通信协议公开，不同产品可互连。

（3）PLC系统。可编程逻辑控制器用于处理系统的控制器，实现控制系统的功能要求，也可利用计算机作为上位机，通过网络连接PLC，对生产过程进行实时监控，其特点如下：

①编程方便、开发、维护容易。

②通用性强，使用方便。

③控制能力强。

④模块化结构，扩展能力强。

二、 系统设计

1、 污水处理系统的工作原理

（1） 控制系统总体框架图：如图2所示，NA400 PLC为控制器，通过检测操作板按钮的输入、各类传感器的输入以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。

在木工机械中，多采用木工带锯机、木工圆锯机和木工框锯机等木工机床来锯切原木或成材。木工带锯机是环状带锯条张紧在两个锯轮上，环状带锯条由电动机通过锯轮带动，作连续切削运动。按照用途分类，带锯机可以分为锯切原木的跑车带锯机和剖分板材或方材的在剖带锯机。

在跑车带锯机中，跑车的动力设备是装配在底盘上的电动机，经过齿轮传动，带动跑车的主轴进行往复运动。跑车前进为工作行程，跑车后退为返回行程。电动机的正转和反转控制跑车工作台的前进和后退。

在木工机械中，通常采用PLC或单片机控制送料部分的运行。PLC的高抗干扰性和通用性弥单片机控制系统的不足，使得应用较为广泛。

为了保证系统的控制精度，跑车带锯机控制系统采用闭环控制。根据旋转编码器反馈回来的脉冲信号计算跑车工作台的实际距离。当跑车工作台到达设定距离后，PLC输出制动信号，停止跑车的运行，实现跑车的定位。PLC控制系统共有8个开关输入，包括1个高速脉冲信号、1个接近开关信号及启动、停止、进车、退车、点动等。2个开关量输出为制动接触器和后退继电器，分别控制跑车的停止、运动方向。

根据输入和输出的要求，我们选用和利时公司具有自主知识产权的HOLLIAS-LEC G3 小型一体化PLC。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择自带14点开关量输入，10点开关量输出的LM3107。该模块自带3路立的告诉脉冲输入，其继电器输出的电流容量大为2A，可直接控制制动接触器，中间继电器。

根据跑车工作台运行过程的要求，PLC将当前发送的脉冲值和触摸屏的设定值进行比较。如果当前值小于设定值，系统立即输出制动信号，然后等待下一次前进信号的输入。当系统需要锯路补偿时，程序会根据用户选择的补偿量进行锯路补偿。

以PLC为控制的木工带锯机利用PLC的高速计数功能实现了对跑车工作台的定位控制。PLC控制系统的抗干扰能力强，提高了木工带锯机的加工精度。基于PLC的控制系统不仅可以用于木工带锯机，还可以广泛应用于家具、门窗和木模等制造行业

由于系统采用了EGD 通信协议,将开发人员从以往的涉及通信所需的底层繁琐的编程任务中解脱出来,开发人员只需将需交换的信号定义好即可,其余由系统自动保完成数据交换、通信,编程软件采用GE 公司的cont rol v2. 4 版。Cont rol 编程软件是在bbbbbbs 操作平台上运行的,具有操作方便、直观,界面友好等优点,可以使开发人员将精力集中在应用程序的开发上,从而缩短程序开发周期。
3 　通信系统
系统采用模块化的具有多种通讯接口模式的可编程控制器（PLC） ,通过模拟量模块、数字量模块和数据接口模块连接各种设备。通过通讯模块和过程计算机控制系统连接,一级机采用两套GE 9070 PLC 分别对加热炉本体和加热炉炉前、炉后辊道进行控制。其中本体PLC 包括加热炉进炉侧和出炉侧炉门的控制,步进梁液压站的控制以及推钢机和抽钢机液压站的控制。PLC 和远程I/ O 站之间采用Genius 网络联接,另通过三方VME 卡件实现Profibus 总线和传动系统的连接。从而实现对系统的集中监测和自动化运行控制。
L1 与L2 之间通过以太网连接,用GE 公司开发的PLC 进行通讯,两套9070 PLC 之间也通过以太网连接采用EGD 通信。该方式允许一台设备作为“产出方（ PRODUCER） ”通过“交换（ EXCHAN GE） ”共享其部分内存给一个或多个“需求方（CONSUMER） ”。系统通过配置“产出方号（ PRODUCER ID）”“, 交换号（ EXCHAN GEID）”“, 需求方号（CONSUMER ID）”和执行周期来实现两台设备间的通讯。如需实现和原有设备的数据共享,需再配置“组号（ GROUP ID） ”来完成。该方式中“产出方（ PRODUCER） ”发送数据和“需求方（ CONSUMER） ”接受数据是不同步的。故该方式适用于有规律的周期性的数据传送。系统支持多255 个“ 交换（ EX2CHAN GE） ”,每个“交换（ EXCHAN GE） ”长1 400个字节。采用该方式在负荷不大的情况下通信效率要基于TCP/ IP 连接的COM2MREQ 指令方式。两套9070 PLC 与操作台上用于操作画面显示的工控机之间通过以太网连接采用TCP/ IP 协议进行通讯。
4 　工艺流程
2 号加热炉上料辊道共分8 段,编号为Z1～Z8 。其中Z2 辊道完成板坯的测长及称重,Z4 、Z5为2 号加热炉的推钢定位辊道,Z7 、Z8 为1 号加热炉的推钢定位辊道,当板坯被吊到Z1 辊道上,冷金属检测器检测到有钢,即启动Z1 辊道,板坯被送至Z2 辊道上定位,在此过程中完成板坯的长度测量,当板坯在Z2 辊道上定位完毕,将进行板坯的称重,同时将板坯流水号发送至L2 ,L2 收到信号后将对加热炉进行设定,将设定数据下放,操作工将实测数据同L2 设定值进行比较,若在允许误差范围内,则手动确认,使板坯合法化,同时生成跟踪信号。在自动方式下,根据板坯的入炉号,调用相应的子程序,将板坯输送至相应的加热炉前进行定位,定位完毕,L1 将信号发送至L2 ,L2 下发推钢设定,L1 根据推钢设定将板坯推送到加热炉内加热,装料结束。步进式加热炉当板坯向前移动时,半周期停在固定梁上,半周期停在步进梁上。板坯不向前运动时,步进机构在垂直方向做踏步动作,使板坯不断地交替接触位置,当板坯由步进梁运送至出料端,出料端的激光器到板坯时,步进梁停止动作,L1 将激光检测器及步进梁动作停止信号发送给L2 ,同时计算板坯移出量,L2 下发抽钢设定,L1 根据抽钢设定,完成自动抽钢过程,将板坯抽出放炉前辊道上,由炉前辊道把板坯送往轧线进行轧制。
5 　应用实例
板坯在2 号炉炉前辊道Z4 、Z5 上自动定位过程,辊道示意见图3 。


以短坯定位在Z5 上为例,板坯从Z1 上被运送到Z2 上,经过测长、称重,由操作工手动确认后,如果Z3 、Z4 、Z5 上没有其他板坯, Z3 、Z4 、Z5将以50 %的给定速度运转,把板坯往Z4 、Z5 上送。当板坯头部经过CMD12 时,PG清零同时开始计数。
当板坯根据定位速度曲线图（见图4） 到达B点时,辊道按既定的斜坡降速至12 %的给定速度,并保持此速度。当板坯行至C 点时,辊道速度按既定的斜坡降至5 %的给定速度,并根据计算好的期望停车距离将速度降为0 ,停车,发封锁命令,同时将抱闸抱住,从而完成板坯的自动定位控制。程序中梯形图见图5。