乌鲁木齐西门子模块代理商电源供应商

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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，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。

2 电磁干扰源及对系统的干扰
2.1 干扰源及干扰一般分类
影响PLC控制系统的干扰源与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；按噪声干扰模式不同，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。共模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。

2.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源
2.2.1 来自空间的辐射干干扰
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。

2.2.2 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。
（1）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，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。
（2）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息之外，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/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。
（3）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，当发生异常状态如雷击时，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，所产生的地环流就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贮，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。

2.2.3 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，如逻辑电路相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。

3 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计
为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。
PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以考虑，并结合具有情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要以下两个方面。

3.1 设备选型
在选择设备时，要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。 在选择国外进口产品要注意：我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求高，在国外能正常工作的PLC产品在国内工业就不一定能运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准（GB/T13926）合理选择。

3.2 综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的几种如果抑制措施。主要内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还利用软件手段，进一步提高系统的性。

4 主要抗干扰措施
4.1 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰
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/O电源等）、变送器供电电源和与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和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，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。
此外，位保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

4.2 电缆选择的敖设
为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后了满意的效果。
不同类型的信号分别由不同电缆传输，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和信号，避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰。

4.3 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，因此在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；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，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。

4.4 正确选择接地点，完善接地系统
接地的目的通常有两个，其一为了，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，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。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体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（或绝缘电缆）连接各装置的柜体接地点，然后将接地母线直接连接接地。接地线采用截面大于22mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地的接地电阻小于2Ω，接地埋在距建筑物10 ~ 15m远处，而且PLC系统接地点与强电设备接地点相距10m以上。
信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。

5 结束语
PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，采取对症的方法，才能够使PLC控制系统正常工作。

编码器的信号输出
编码器信号输出有并行输出、串行输出、总线型输出、变送一体型输出。
1． 并行输出：
编码器输出的是多位数码（格雷码或纯二进制码），并行输出就是在接口上有多点高低电平输出，以代表数码的1或0，对于位数不高的编码器，一般就直接以此形式输出数码，可直接进入PLC或上位机的I/O接口，输出即时，连接简单。但是并行输出有如下问题：
1、是格雷码，因为如是纯二进制码，在数据刷新时可能有多位变化，读数会在短时间里造成错码。
2、所有接口确保连接好，因为如有个别连接不良点，该点电位始终是0，造成错码而无法判断。
3、传输距离不能远，一般在一两米，对于复杂环境，有隔离。
4、对于位数较多，要许多芯电缆，并要确保连接优良，由此带来工程难度，同样，对于编码器，要同时有许多节点输出，增加编码器的故障损坏率。
2． 串行SSI输出：
串行输出就是通过约定，在时间上有先后的数据输出，这种约定称为通讯规约，其连接的物理形式有RS232、RS422(TTL)、RS485等。
由于编码器好的厂家都是在德国，所以串行输出大部分是与德国的西门子配套的，如SSI同步串行输出。
SSI接口(RS422模式)，以两根数据线、两根时钟线连接，由接收设备向编码器发出中断的时钟脉冲，的位置值由编码器与时钟脉冲同步输出至接收设备。由接收设备发出时钟信号触发,编码器从高位(MSB)开始输出与时钟信号同步的串行信号.
串行输出连接线少，传输距离远，对于编码器的保护和性就大大提高了。
一般高位数的编码器都是用串行输出的。
3． 现场总线型输出
现场总线型编码器是多个编码器各以一对信号线连接在一起，通过设定地址， 用通讯方式传输信号，信号的接收设备只需一个接口，就可以读多个编码器信号。总线型编码器信号遵循RS485的物理格式，其信号的编排方式称为通讯规约，目前全世界有多个通讯规约，各有优点，还未统一，编码器常用的通讯规约有如下几种：
PROFIBUS-DP； CAN； DeviceNet； Interbus等
总线型编码器可以节省连接线缆、接收设备接口，传输距离远，在多个编码器集中控制的情况下还可以大大节省成本。
4．变送一体型输出

连接编码器的电气二次设备：
连接编码器的设备可以是可编程控制器PLC、上位机，也可以是显示信号转换仪表，由仪表再输出信号给PLC或上位机。
1．直接进入PLC或上位机：
编码器如果是并行输出的，可以直接连接PLC或上位机的输入输出接点I/O，其信号数学格式应该是格雷码。编码器有多少位就要占用PLC的多少位接点，如果是24伏推挽式输出，高电平有效为1，低电平为0；如果是集电开路NPN输出，则连接的接点也是NPN型的，其低电平有效，低电平为1。
2．编码器如果是串行输出的，由于通讯协议的限制，后接电气设备有对应的接口。
例如SSI串行，可连接西门子的S7-300系列的PLC，有SM338等模块，或S7-400的FM451等模块，对于其他的PLC，往往没有模块或有模块也很贵。
3．编码器如是总线型输出，接受设备需配的总线模块，例如PROFIBUS-DP。
但是，如选择总线型输出编码器，在编码器与接收设备PLC中间，就无法加入其他显示仪表，如需现场显示，就要从PLC 再转出信号给与信号匹配的显示仪表。

       西门子6ES7-322-1HH01-0AA0模块的开关频率技术参数中有4项：阻性负载=1HZ（大），感性负载=0.5HZ（大），灯负载=1HZ（大），机械负载=10HZ（大），
疑问是：1.PLC接继电器是感性负载吧，那说明2秒中快动作一次吗（这也太慢了吧），还是说这只是一个标准（过2秒中可以动1次的标准）；
2.阻性负载和机械负载的代表什么样的设备啊！
答：一般把带电感参数的负载，即符合电压前电流特性的负载，称为感性负载。通俗地说，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。
阻性负载就是负载呈纯阻性，即电阻式。和电源相比，负载电流、负载电压没有相位差。此时负载为阻性负载（如白帜灯、电炉等纯耗能负载）。
机械负载：继电器是机械元件所以有动作寿命，继电器的每分钟开关次数也是有限制的.
灯负载：主要是指灯泡，LED灯等驱动。
其中大频率是指1S中所响应动作次数。
PLC的输出电路形式一般分为：继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出三种。PLC继电器输出电路形式允许负载一般是AC250V/50V以下，负载电流可达2A，容量可达80～100VA（电压×电流），因此，PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一个小负载来驱动大负载，如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。 PLC
PLC继电器输出电路的形式继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载）。此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式（可以根据场合使用下面介绍的两种输出形式）。
当连接感性负载时，为了延长继电器触点的使用寿命，对于外接直流电源时的情况，通常应在负载两端加过电压抑制二管（如上图中并在外接继电器线圈上的二管）；对于交流负载，应在负载两端加RC抑制器。

1化和网络化
目前的PLC已经出了逻辑控制功能这一范畴。随着半导体技术、大规模集成电路技术和通讯技术的发展，以前的PLC只做单机控制，现在很多大型的PLC和传统的PLC融合，不仅能处理逻辑，还能做过程控制，也能实现数据采集等功能。因此，今后的PLC将会向大型分布式、网络化、化的方向发展。
2运动控制和分散控制
PLC初是从逻辑控制发展到过程控制，这是传统的PLC控制方式。现在，PLC正在走向运动控制和以工业总线技术为基础的分散控制，运动控制和分散控制是PLC技术发展的主要方向。
3编程软件的“易用性”
如今大量用户针对不同的控制系统厂商使用不同的软件套件，譬如PLC、HMI、Drive、Servo等。将来用户只用一个软件套件或软件框架，其主要优势是能够一次性处理所有的变量和参数化，不需要进行复杂的映射或协调工作。用户可以一次性定义相关变量，然后可以同时在PLC、HMI和Drive中应用该参数。这种“易用性”的概念还要考虑到工程技术人员的经验丰富程度，经验不太丰富的技术人员可以利用bbbbbbs鼠标操作和运行预先定义好的功能块轻松完成编程。而经验丰富和受过良好教育的技术人员如果希望详细优化解决方案，可以利用C语言或BASIC语言等来编写应用程序。
4开放性
PLC制造商已经开始关注到基于工业制技术所带来的强大冲击。在应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业制系统之间的差异，因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。工业PC的控制系统，除了在灵活性方比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等优点。可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向发展。
5总结
PLC从工业领域已经扩展到商业、农业、民用、智能建筑等领域。PLC不仅可以用于代替继电器控制的开关量逻辑控制，也可以用于模拟量闭环过程控制、数据处理、通信联网和运动控制等场合。在国民经济的快速发展过程中起着越来越重要的作用。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的发展，工业自动化技术日新月异，未来PLC将朝着集成化、网络化、智能化、开放化、易用性的方向发展。PLC技术虽然面临着来自其他自动化控制系统的挑战，但同时也在吸收它们的优点，互相融合，不断，在今后的国民经济各领域将得到广泛运用。

 目前，在我国冶金行业中，大多数三相电弧冶炼电炉是靠人工凋整电弧电流进行控制的。由于电弧炉的非线性、大滞后、强耦合、时变及随机干扰较强等难点，以及工人的经验不同，冶炼的效果分散性很大，导致产品质量下降，在冶炼的不同阶段，控制效果很难一致，系统容易振荡，增加电消耗，严重时会引起断电现象，不能保证三相电流的平衡输入，产品质量不稳定，或者采用的控制器为BOOL型控制模式，输出为通断信号，电的升降速度为恒值，不能根据电弧电流的变化趋势调整电的升降速度，容易引起系统振荡，使调增大，调节过程加长，影响产品质量，增加能耗，导致电上下频繁动作，容易引起断电现象，并缩短传动机构的使用寿命。为了解决以上问题，应用自适应控制理论，采用可编程控制器(PLC)为控制部件，实现了电弧炉电升降的自动准确控制，有效地减少了电短路、断弧和振荡现象。

1 电弧炉电自动系统控制策略
1．1 电弧炉的冶炼过程工艺特点
    电弧炉的冶炼过程为间歇式操作，每炉次主要分为引弧加料期和熔化期。前者的特点是电弧不稳定，电流波动大，易发生断弧、过电流跳闸和断电事故；后者的特点是弧温较低，炉料比电阻较高，电弧光埋在未熔化的炉料中，电流随冶炼的进行逐渐趋于平稳，如果控制的三相电非平衡满负荷送电，可能使炉料不能熔化而延长冶炼时问，增大功耗。
1．2 控制方案
    依据经典控制理论，只有建立了被控对象的数学模型，再按照系统工艺所要求的静态指标和动态指标设计校正环节的参数，才能满足工艺要求。但由于电弧炉具有多变量、非线性、大滞后、强耦合、数学模型参数的不确定性和系统工作点的剧烈变化等特点，其实质是一个多输入、多输出、非线性、强耦合的对象，显然经典控制对此无能为力，甚至用现代控制理论也不能地解决问题，因为系统的特征所决定的数学模型难以建立，因此难以实现对被控量的控制。通过对电弧炉在冶炼过程中特点的了解，以及对被控对象特性的分析得知，电调节系统是一个位置控制系统，调节对象是弧长，但由于弧长没有合适的检测设备，只能通过检测电弧炉主电路的电弧电流间接地反映弧长的大小，也就是通过控制电流来控制弧长。
    当控制对象的特性或参数随着环境的变化或运行时间的加长而大幅度变化时，常规的反馈控制难以完成优良的控制，而采用自适应控制的控制方案比较合理。由电弧炉的功率特性曲线得知，不同的电弧电流对应相同的电弧功率，当弧流过有利的调节电流时，输入炉内的功率并未因电流的增加而增大，反而线路的电耗增大，效率降低。在熔炼时，将某一熔炼过程中有利的调节电流作为电弧电流的额定值，再用自适应控制来调整相关参数。
    具体方法如下：当系统开始运行时，是点弧程序。其控制思路是：合高压开关，冶炼开始，三相电自动下降，在任一相电接触到导电炉料时，该相电自动停止下降，直至另一电起弧后相电自动起弧，这时系统自动转入熔炼程序，点弧程序结束。把电弧炉电流值的大小分为5个控制区，

  横坐标表示电弧电流值，纵坐标表示PLC的输出控制信号(-10～10 V)，在工区电弧电流远远小于弧流额定值，PLC输出的控制电压为Umin，电以大的设定速度下降，该区也称为下降饱和速度区。在Ⅱ区电弧电流小于弧流额定值，电以速度线性减小下降，改变该区的宽度就可以改变直线的斜率，也就调节了灵敏度，该区也称为电下降速度调节区。在Ⅲ区电弧电流等于或近似等于弧流额定值，PLC输出的控制电压为0，电保持静止不动，该区也称为非调节区或死区。在Ⅳ区电弧电流大于弧流额定值，电以速度线性增加上升，改变该区的宽度就可以改变直线的斜率，也就调节了灵敏度，该区也称为电上升速度调节区。在V区电弧电流远远大于弧流额定值，PLC输出的控制电压为Umax，电以大的设定速度上升，该区也称为上升饱和速度区。在非调节区与相邻两区的边界点，PLC输出的控制电压为±Up，Up为液压伺服阀功率放大板的输入门槛电压值，0～Up的电压不能使液压阀有任何动作。
    在上述调节期间如果出现弧光窜动、电流振荡，甚至短路或断弧时，再按照一定的程序去调整死区宽度，调整灵敏度和饱和临界值，这样反复几次，直到参数为止。
    对输入PLC的信号进行处理后，输出可调的速度控制信号以控制电动作，使每相电都能依据流过自身的电流而以相应的速度上升、下降或停止，在保证系统稳定性的同时，又提高了系统的快速性，使电炉的冶炼电流始终处于状态。

2 工艺实践
    由该控制策略组建的自适应控制系统已在某钢厂调试通过，并能正常运行。运行结果表明，该系统控制精度高，性高，动态响应速度快，弧流控制稳定。提高了电升降调节的快速性，可以保电平稳调节。
2．1 系统硬件  主要部分简介如下：
    PLC选用西门子公司的S7-300 PLC作控制器。用于向上和上位机通讯，接受上位机的命令，并将工业现场的工况如实向上位机传送。将弧流、弧压数值、限位开关、继电器、电弧炉变压器的各种保护电磁阀的状态、断路器的分合闸等信息送给工控机。向下接受各种模拟量和开关量信号。同时控制三相伺服阀、液压缸系统和各种现场设备。
    上位机选用工业控制计算机，通过工控软件WINCC实现与下位机的对话，通过现场总线Profibus网对系统进行实时监控。
    电流采集单元：由于电弧炉变压器的二次侧电流高达数万安培，因此将电流互感器安装在一次侧。电流单元的采集板将到的相电流转换成0～5 A的信号，再转换成4～20 mA的电流信号，接到PLC的AI模块中。同时将电压互感器检测到的信号，一方面给显示电路，一方面给PLC的AI模块。
    伺服阀、液压缸系统是电升降控制系统的执行装置，由电液伺服阀、液压缸、背压阀、换向阀等组成。该系统的液压力为9 MPa。
2．2 软件流程

3 结 语
    系统采用性高，抗干扰能力强的S7-300 PLC作控制器。在此给出了采用灵敏度自适应控制的控制方案，对电弧炉的电进行自动控制，克服了外界环境对电控制的影响。该系统已在某炼钢厂运行。达到了降低电炉电耗，减轻工人劳动强度，提高产品质量的目的。

   PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。
（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。
（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。
（3）选择PLC。PLC是控制系统的部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。
（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。
（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常，。的关键，因此，控制程序的设计经过反复测试。修改，直到满足要求为止。
（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。
（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。
传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。

Rockwell A-B的PLC由于支持多种编程方式，具有丰富的编程指令，加上各系列的PLC都有相应的编程软件，调试软件，因此在自动化领域中已越来越受到广泛的应用。

一、编程方式

所有的A-B PLC（Micrologix1000, SLC500, PLC-5和Controllogix）都支持梯形图的编程方式，而大多数PLC-5系列处理器（增强型以上系列）还支持结构文本及顺序功能图两种编程方式。

1、梯形图

梯形图是一种典型，也是基本的编程方式，它采用图形语言，沿用了继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，并增加了一些继电接触控制没有的符号。梯形图形象、直观，对于熟悉继电器表示方式的人来说，非常容易接受，而不需要学习深的计算机知识。这是一种为广泛的编程方式，适用于顺序逻辑控制、离散量控制、定时/计数控制等操作。

梯形图一般由多个不同的阶梯组成，每一个阶梯又可以由一个或几个输入指令及一个输出指令组成。输出指令应出现在阶梯的右边，而输入指令则出现在输出指令的左边。
2、结构文本

结构文本类似于BASIC编程，利用它可以很方便地建立、编辑和实现复杂的算法，特别在数据处理、计算存储、决策判断、优化算法等涉及描述多种数据类型的变量应用中非常有效。对于PLC-5处理器结构文本可以支持以下结构。

赋值：赋一个整数或浮点数值给一个数据单元
非保持型位赋值：赋一个二进制数给一个位单元，当处理器工作模式从编程方式到运行方式时或当顺序功能图（SFC）的步被扫描后，这些位被清零。
保持型位赋值：赋一个二进制数给一个位单元，当处理器工作模式从编程方式到运行方式时或SFC的步被扫描后，这些位并不被清零。
IF-THEN-ELSE：有条件的执行一段程序
FOR-NEXT：重复执行一段程序
WHILE：只要输入表达式为真就重复执行一段程序
REPEAT：重复执行一段程序直至某输入表达式为真
EXIT：在处理器到达正常结束条件之前退出循环结构（REPEAT，FOR 或WHILE）
CASE：根据一个数学表达式或操作数据的值有条件地执行一段程序
；；：相当于一个无操作指令NOP
梯形图功能：可调用任一梯形图程序或指令。

下面是一段利用结构文本的编程例子：
IF　（T4：0．DN）　THEN
TON（T4：0，0.01，100，0）
ELSE　RES（T4：0）
END-IF

3、顺序功能图SFC

SFC是一种顺序控制语言，用这种语言可以对一个控制过程进行控制，并显示该过程的状态。对于用户的应用，可将逻辑分成易于处理的步和转换来替代较长的梯形图或结构文本。SFC中的每一步对应于一个控制任务（实际上是一段为了完成某一个控制任务的程序，该程序可以是梯形图、结构文本、SFC的任一形式），用方框表示，步与步之间有转换条件（也是一段程序），通过对该条件的检测来决定处理器什么时候可始执行下一步，转换条件用水平线表示。通过显示这些步和转换条件，你可在任何时刻看到一个机器过程的状态。

二、指令系统

A-B PLC具有丰富的指令系统（约有110多条指令），虽然不同系列的PLC所能支持的指令的种类有所区别，但一些基本指令却是大家共用的，下面主要介绍PLC-5系列可编程序控制器的指令类型。

1、继电器指令

继电器指令用于监控数据表中的位状态，如输入位或者计时器控制字的位，继电器型指令包括：
检查通（XIC）；检查断（XIO）；
输出激励（OTE）；输出锁存（OTL）；
输出解锁（OTU）；立即输入（IIN）；
立即输出（IOT）。

2、计时器/计数器指令

计时器和计数器指令用于控制基于时间和事件计数的操作，包括：
通延时计时器（TON）；断延时计时器（TOF）；
保持型计时器（RTO）；加计数（CTU）；
减计数（CTD）；计时器/计数器复位（RES）。

3、比较指令

比较指令用于比较表达式或比较指令的值，它包括：
比较（CMP）；等于（EQU）；
大于等于（GEQ）；大于（GRT）；
小于等于（LEQ）；小于（LES）；
限测试（LIM）；屏蔽相等比较（MEQ）；
不等于（NEQ）。

4、计算指令

计算指令用于计算表达式或用的算术指令进行算术运算，它包括：
计算（CPT）；乘法（MUL）；
取反（NEG）；正弦（SIN）；
平方根（SQR）；排序（SRT）；
减法（SUB）； 正切（TAN）；
反正弦（ASN）；反余弦（ACS）；
对数（LOG）；自然对数（LN）；
除法（DIV）；余弦（）；
清零（CLR）；平均值（AVE）；
反正切（ATN）；加法（ADD）；
标准差（STD）；X的Y次幂（XPY）。

5、逻辑指令

逻辑指令用于逻辑操作，包括：
与操作（AND）；非操作（NOT）；
或操作（OR）；异或操作（XOR）。

6、转换指令

转换指令用于整数与BCD之间的相互转换及度与弧度之间的相互转换，包括：
整数转换成BCD码（TOD）；
从BCD码转换成整数（FRD）；
弧度转换成度（DEG）；
度转换成弧度（RAD）。

7、位处理和传送指令

位处理和传送指令用于位调整和位传送，包括：
位分配（BTD）；字传送（MOV）；
屏蔽传送（MVM）。

8、文件指令

文件指令用于文件数据的运算和文件数据的比较，包括：
文件算术和逻辑指令（FAL）；
文件检索和比较指令（FSC）；
文件拷贝（COP）；
文件填入（FLL）。

9、移位指令

移位指令用于模拟部件和信息的运动或流动，包括：
位左移（BSL）；位右移（BSR）；
先入先出装入（FFL）；先入先出卸出（FFU）
后入先出装入（LFL）；后入先出卸出（LFU）。

10、程序控制指令

程序控制指令可以改变梯形图程序执行的方向，包括：
跳转（JMP）；禁止用户中断（UID）；
恒指令（AFI）；标号（LBL）；
允许用户中断（UIE）；暂时结束（TND）；
中止（BRK）；循环（FOR，NXT）；
SFC复位（SFR）；子程序（SBR）；
跳转到子程序（JSR）；返回（RET）；
主控复位（MCR）；转换的结束（EOT）。

11、I/O信息指令

用于信息的传送，包括对本地或远程I/O框架上的块传送模块进行读写，以及处理器之间的信息传送。
块传送写（BTW）；块传送读（BTR）；
信息指令（MSG）。

另外还有用于控制具有连续性和重复操作特性的自动流水线上的顺序器指令（如顺序器输入SQI，顺序器输出SQO，顺序器装入SQL），用于过程控制的PID指令；用于检测用户程序的诊断指令，以及ASCⅡ指令等。大量的指令使用户在开发程序中，可以选取合适的指令，从而大大节省开发时间。

三、编程软件及编程设备

Rockwell A-B各个系列的PLC都具有相应的编程软件及软件。
PLC系列 PLC-5 SLC-500或Micrologix100
编程软件 PLC-5 A.I.系列 SLC500 A.I.系列
RSLogix5 RSLogix500
软件 RSEmulute5 RSEmulate500

其中A.I.系列的编程软件是基于MS-DOS的软件包，可以对相应的A-B PLC各系列处理器实现离线和在线开发、文档和报表功能，由于A.I软件使用菜单和功能键等特点，因此初学者易于使用，其强大的编辑和诊断工具又会为梯形图开发和故障检测节省大量的时间。帮助系统则可以用户熟悉软件的特点，并提供PLC指令集的详细信息。

RSLogix5 及RSLogix500是一个基于Microsoft 32 位，在bbbbbbs95或bbbbbbs NT下的软件包。它提供了用户所希望的每一种功能，如视窗化的友好界面、灵活易用的编辑器、点中-点击方式进入输入输出组态、强有力的数据库编辑器、诊断和排错工具和的通讯等。因此RSLogix产品的编程方案适合于任何层次的开发人员。重要的是RSLogix产品还兼容于以前基于MS-DOS的Rockwell编程软件所生成的程序，从而使跨平台的程序易于转换及维护。因此RSLogix系列产品适宜于现代化的编程。在起动和运行前，对所编的程序进行测试和调试是很有必要的，RSEmulate系列软件包就可以用来模拟一个或多个运行的SLC500或PLC-5处理器（RSEmulate500 SLC500，RSEmulate5PLC-5）。RSEmulate 系列软件也是基于Microsoft bbbbbbs的软件包，它除了SLC500，PLC-5之外还可以用于故障检测、梯形图扫描选项、串行设备模拟等，使用十分方便。

四、结束语

综上所述，A-B 公司生产的各系列PLC，由于支持多种编程语言，具有丰富及的指令系统，加上编程软件种类多、功能强、使用方便易学，因此很容易为广大设计者、使用者所熟悉,也很容易实现诸如高速顺序控制、运动控制及传动系统控制,因此,A-B PLC在自动化领域的应用前景是十分广泛的。