西门子6AV6648-0CC11-3AX0型号介绍

西门子6AV6648-0CC11-3AX0型号介绍

 一、随着科学技术的发展，PIC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，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力，另一方面要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。

1、 电磁干扰源及对系统的干扰

    干扰类型通常按干扰产生的原因、嘈声干扰和嘈声的波形性质的不同划分。其中：按嘈声产生的原因不同，分为放电嘈声、浪涌嘈声、高频振荡嘈声等。按嘈声的波形、性质不同，分为持续嘈声、偶发嘈声等，按嘈声干扰模式不同，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。共摸干扰是信号对地的电位差，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）电压迭加所形成，共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输送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/0模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作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。安装隔离变压器能解决上述问题。

2、 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PLC电源，问题才能得到解决。

    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，它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、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。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。

3、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：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视，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/0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/0模件损坏数量相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

4、 主要抗干扰措施

    （1）、采用性能优良的电源，抑制电网引如的干扰。在PLC控制系统中，电源占有重要的地位，电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU电源、I/0电源等）、变送器供电电源和PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没有受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是采用的隔离器变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、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。

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    （2）、电缆选择的敖设，不同类型的信号分别有不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源信号，避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰。

    （3）、硬件滤波及软件抗如果措施，信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰，在信号两间加装滤波器可减少差模干扰。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。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效周期性干扰，定时效正参考电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移，采用信息技术，设计相应的软件标志位，采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构性。

    （4）、正确选择地点完善接地系统，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都1MHZ，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置PLC系统适于并联一点接地方式，个装置的柜体重型接地点以单的接地线引向接地。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线连接个装置的柜体接地点，然后将接地母线直接连接接地，接地采用截面大于22MM2的铜导线 

二、在使用变频器的几个问题处理上

1、 变频器的散热问题

    变频器的故障率随温度的升高而高成指数上升，使用寿命随温度升高而成指数下降，环境温度升高10℃，变频器使用寿命减半。正确地使用变频器，认真地考虑散若问题。

2、 变频器产生的干扰及危害

    变频器中普遍使用了晶闸管或者整流二管等非线性整流器件，其产生的谐波对电网将产生干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量，高次谐波还会引起电动机定子铜耗、铁耗的增加。
变频器的输出部分一般采用的是IGBT等开关器件，在输出能量的同时将在输出线上产生较强的辐射干扰，影响周边电器的正常工作。从国外有关谐波的标准来看，单次电压的畸变率在3%—6%，总电压的畸变率在5%—8%的范围内是可以接受的。

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3、 针对以上问题采取的措施

    （1）、降低变频器周围环境温度的方法

    变频器通常安装在控制柜中，如果带有电抗器或制动电阻，和变频器隔离开，如安装在变频器的上方或侧上方比较好

    （2）、在控制柜出风安装冷却风扇

4、减少或削弱变频器谐波及电磁辐射干扰的方法

    为了减少变频器谐波对其它设备的影响，可以在变频器的输入输出中采用交流/直流电抗器，多相脉冲整流器和滤波器等措施降低进线中的THDV，同时在用电设备系统中常用的方法通常有以下几种。

    （1）、 使用隔离变压器

    使用具有隔离层的隔离变压器，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离器之前，同时还可以兼有电源电压变换的作用，隔离变压器常用于控制系统中的仪表，PLC以及其他低压小功率用电设备的抗干扰。

    （2）、 使用滤波模块或组件

    目前市场上有很多专门用于抗干扰的滤波模快或组件，这些滤波器具有较强的抗干扰能力，同时还防止用电器本身的抗干扰传给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能，对各类用电设备有很多好处。

可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用多的一种设备。认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、/CAM将成为工业生产的三大支柱。

   PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C技术（Computer,Control,Communication）相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。

   PLC早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大下面就其在公路交通领域的应用做一简单介绍：

   PLC型交通灯控制器

   将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。

   公路收费系统中的应用—PLC型车道控制机

   每个公路收费站，其车道机电设备配置、型号各有不同，因此用于控制这些设备的主机—车道控制器的结构也不尽相同，通用性、可维护性较差，不利于使用及维修，以PLC作为主机开发出的新型车道控制机，不仅可使其通用性、维护性得到上的改善，还可以在使用寿命、稳定性机控制功能方面获得大提高，具体叙述如下：

   1. 对棚灯及雾灯的控制

   如前所述，由于PLC本身具有时钟功能，通过软件编程，可对棚灯、雾灯进行无人化、智能控制。

   2. 对费额显示器的控制

   PLC本身具有上位机接口，可接收上位收费计算机下传的数据，而PLC具有各种译码指令，可将接受的数据转换成七段显示码，输出给LED数码管进行数据显示。

   3. 对挡车器的控制

   将PLC用于对挡车器进行控制具有以下几方面的优势。

   （1）使用寿命长：从目前反馈情况看，目前挡车器控制电路的使用寿命大部分均不足五年这与其电路设计、元器件选型、工作环境及控制方式等因素有关，是其本身无法克服的固有缺点。PLC作为工业控制单元，应用于各种控制环境，内部电路、机械结构设计为精良，所用器件均选用标准工业级产品，其使用寿命一般可保证在十年以上。

   （2）性能稳定，抗干扰性好：PLC应用于各种工业控制现场，其硬件及软件设计均考虑到各种生产环境，其电压适用范围很宽，具有强的抗电磁干扰、抗震动、抗高温、高湿等特性，性能为稳定、。

   （3）功能强大，实现灵活，可扩展性好：PLC型挡车器作为老型号挡车器的升级产品，其功能得到大增强，目前可实现的功能有：自动抬杆、自动落杆、防砸车、防砸人、各种情况的自动报警、设备保护及故障识别等。以上功能可实现各种组合，并可根据实际需要改变上述功能的控制过程及方式，并可根据使用者要求在不增加或少增加硬件的基础上开发新的控制功能。

   （4）良好的性价比：虽然PLC型挡车器的性能及功能较现有挡车器有大提高，但其成本的增加与其性能的提高并非成线性关系，所以无论将其作为整机用于新品开发，还是作为老设备改进均有其良好的性价比。

   PLC作为一门控制技术在我国已有近二十年的应用，并已从工业控制逐渐向其他行业扩展，相信随着其本身性能的不断提高，其应用领域将不断拓宽，了解及掌握这一控制技术，将使我国的自动化控制技术得到广泛的应用与发展。

注塑机控制特点 
 
2.1合模 

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    合模过程可分为三段，先是低压高速，等模具接近闭合时转换成低压高速，闭合后以高压锁模。 
 
2.2 
 
    过程分为两个阶段，阶段是把熔融物料高速的入模具中的阶段,此时的压力称为压力，二个阶段是材料充满模具后所加的压力称为保压压力。 
 
    压力过低会引起充填量不足的情况。压力过高可使制件的密度增大,收缩率减小，但过高的话则会使制件产品毛边或发生较大的残留应力，有时还会使制件脱模困难。因此在调试产品的时候,应从低压开始并逐渐地提高，以确定合适的一次压力。 
 
    保压压力是在物料充满模腔后至冷却固化后作用于物料上压力，在保压压力作用的整个时间称为保压时间。它的作用是在防止毛边的发生和过度充填的基础上把伴随着冷却固化中因收缩引起的体积减小的部分从喷嘴用融融料过行不断地，以防止制件因收缩而产生的缩痕（缩水）。其它压力设定一般比一次压力低。 
 
2.3背压压力 
 
    在进入下一次前螺杆将通过旋转把熔融物料输送到料筒的前部加以储备，此时螺杆一边旋转一边将料输送到料筒前部的熔融物产生的反压力而后退。为了调整和控制螺杆后退的方式，可在螺杆上加上一定的和熔融物料相反的压力，这就是背压。螺杆背压可以提高材料的熔融的效果，同时也可以保证使熔融物料在螺杆前部的充满，以提高计量的正确性。但背压过高，将引起物料处理能力的下降，还将使物料因摩擦热增加而引起温度上升。相反，背压过低会引起量的计量不准。 

2.4料筒温度 
 
    对料筒的温度设定时，一般是使之保持一定的温度梯度，即从后部至前部的射嘴应设定使其温度逐步增高。在送料段所设定的温度主要是对物料进行预备加热，压缩段的温度应材料的溶点，寻找和考察其物料的温度可进行2-3℃范围的小幅度调节。 
 
2.5模具温度 
 
    模具温度低，模腔内的物料冷却快，提高了成型作效率。但模温过低引起制件品质问题，如流痕、缩水、熔合线等。 
 
    模具温度高，由于冷却慢可以使结晶度变大，有利于提高和改善其制件的尺寸精密度和机械物性等。 
 
2.6速度 
 
    速度可以为温度压力以外的调机手段，它能对物料粘度进行控制和调节。通过速度的控制和调整，可以防止和改善制件外观，如：毛边、喷射痕、银纹或焦痕等各种不良现象。 
 
二、控制方案  

    注塑机的控制内容主要筒温度、模具温度、压力、速度、保压压力、背压压力和位置控制等。在控制装置上，采用小型可编程逻辑控制器PLC组成注塑机的控制系统，来实现包括位置控制、速度控制、压力控制、温度控制、故障控制和实时显示等注塑全过程的多种控制，可大大提高塑料制品的质量，有利于提高经济效益。 

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    温度控制采用TrustPLC® CTS7-200系列PLC的EM231 PID温控模块。该模块专门为温度控制应用量身订制的，内置PID温控算法，用户编程即可实现复杂的闭环温度控制，减轻了CPU的运算负担，控制速度快，效果出色。另外该模块使用特别方便，只需将设定温度和初始PID参数送给模块，模块便可自行进行PID控制并与CPU进行实时数据交换

    为满足量大生产要求, 高速压印机的速度要至少达到700枚/分,而且要求保证产品的质量。要满足这些要求,需要主传动机构、拨饼机构、送饼等机构优化配合。过去主要通过机械凸轮传动来保证完成任务，这种方法存在致命缺点是:机床体积庞大，柔性差，无法满足一些特殊要求的工艺。随着电子技术飞速发展，伺服传动技术在工业中已广泛应用，通过伺服驱动器来控制电机转速、转向、转角等，可以满足特殊要求场合，从而能灵活地控制电机，为了提高高速压印机的性能，采用了西门子S7-300PLC为高速压印机主控系统，利用Profibus现场总线通信方式，实现S7-300PLC与主传动伺服控制器、拨饼伺服控制器、送饼控制器A、送饼控制器B，只要能准确地控制伺服控制器，就可以使主传动机构、拨饼机构、送饼等机构配合默契，利用MPI和上位机通讯，上位机能够实时显示机床信息。

2  控制内容和控制要求

    （1） 运行方式。该机床有2种运行方式:手动运行方式和自动运行方式，根据选择的方式进行切换。

    （2） 上位机的实时监控的内容。内容主要包括:主电机转速和电流、拨饼电机转速和电流、送饼电机A转速和电流、送饼电机B转速和电流、高速压印机压力情况、润滑油温情况等。

    （3） 故障检测与报警。严重故障内容主要包括:主电机转速和电流、拨饼电机转速和电流、送饼电机转速和电流、高速压印机压力情况、润滑油温情况异常等故障，上述故障发生后，系统自动停机，其他一般故障监控系统会自动报警。

    （4） 通讯功能。利用Profibus现场总线通信方式，实现S7-300PLC与主传动伺服控制器、拨饼伺服控制器、送饼控制器A、送饼控制器B和上位机通讯;利用MPI口可以实现S7-300PLC与远程计算机通讯，利用CP340模块RS232可以实现S7-300PLC与测压仪表通讯，来监控高速压印机压力情况。

    （5） 系统的开放性。因为西门子系统有很好的开放性，所以本系统属于开放性结构，只要符合西门子协议就可以挂在该系统上。

3  系统的硬件配置

    本系统共需96个开关量输入，80个开关量输出，2个模拟量输入，1个RS232通信板，利用Profibus现场总线通信方式，Profibus 现场总线已经成为化开放现场总线的标准，得到许多生产厂家的支持。90年代由西门子公司引入中国，在本系统采用Profibus-DP总线协议，Profibus-DP是一种优化的通信模块，主要解决设备级的高速数据通信。在这一级，控制器（PLC/PC）通过高速数据总线同分散的现场设备（I/O、驱动器、阀门等）进行通信，传输速率可以达12Mb/s，大距离12Mbt/s时为100m，大距离为200m（1.5Mbit/s）,用中继器可以加长传输距离,多可以挂126个从站，实现S7-300  PLC与主传动伺服控制器、拨饼伺服控制器、送饼伺服控制器A、送饼伺服控制器B和上位机通讯。该系统属于中型控制系统。

    在本系统中，控制大距离为20m，4个从站，传输速率可以达1.5Mb/s即可，Profibus-DP总线协议满足要求，所以选定西门子S7-300系列CPU315-DP产品。系统的硬件配置如附表所示。受篇幅所限制,在这里只给出主机架电气原理图,如图1示。特别强调西门子S7-300 PLC配置需要注意以下几个问题:（1）CPU右边安装不过8个模块;（2）能够插入模块数（SM、FM、CP）受他们从S7-300 PLC背板总线电流数值的限制。对于本系统CPU315-2DP,装在一个机架上8个模块从S7-300 PLC背板总线电流数值不要过1.2A;（3）S7-300 PLC模块的排列次序为SM/FM/CP.

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4  系统的软件编程

    利用西门子STEP7软件对系统的软件编程。用STEP7软件对系统进行硬件组态，如图2所示，然后再用STEP7软件编程，允许结构化程序，也就是说可以将程序分解为单个的、自成体系的程序。本机把控制系统分解成3个部分，即3个控制功能块FB，后通过系统组织块OB1，调用3个控制功能块FB（用CALL指令调用）。采用这样的结构有如下优点:大规模程序容易理解;可以对单个程序进行标准化;程序组织简化;其中大优点是有利于整套控制系统的调试、维护，程序块图如图3所示。

5  结束语 

    在本系统调试时，笔者体会到，在使用时要注意一些细节，如Profibus现场总线接线一定要准确，各个从站的地址要设定准确，硬件组态准确，通信协议要设置准确。经实验证明，能满足生产要求，通过Profibus现场总线通讯方法，能准确地控制伺服控制器，对提高控制系统的整体性能，对高速控制系统，该方案有很好借鉴意义。