全新的西门子S7-1500PLC 带来了标准型,紧凑型,分布式以及开放式不同类型的 CPU 模块。凭借快速的响应时间、集成的 CPU 显示面板以及相应的调试和诊断机制,SIMATIC S7-1500 的 CPU 极大地提升了生产效率,降低了生产成本。
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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,可不考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
二、系统受干扰时的主要干扰现象
(1)系统发指令时,电机无规则地转动;
(2)信号等于零时,数字显示表数值乱跳;
(3)传感器工作时,PLC采集过来的信号与实际参数所对应的信号值不吻合,且误差值是随机的、无规律的;
(4)与交流伺服系统共用同一电源(如显示器等)工作不正常。
三、如何解决PLC系统干扰
(1)理想状态下是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、电源接地要更加合理等等,但是需要不同设备厂商共同协作才能完成,很难做到,而且成本较高。
(2)利用模拟信号隔离器,有称作信号变送器、属于信号调理的范畴。其主要起抗干扰作用。正因为它有特强的抗*力所以在自动化控制系统中应用非常广泛。尤其对于复杂的工业现场,控制程序越来越复杂,信号隔离器对各种模拟量信号进行输入、输出、电源三端隔离,的确是当今自动化控制系统中抗干扰的有效措施之一。
确定PLC 控制系统的规模
依据工厂生产工艺流程和复杂程度确定系统规模的大小。可分为大、中、小三种规模。
小规模PLC控制系统:单机或者小规模生产过程,控制过程主要是条件、顺序控制,以开关量为主,并且I/O点数小于128 点。一般选用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。
中等规模PLC控制系统:生产过程是复杂逻辑控制和闭环控制,I/O点数在128——512 点之间。应该选用具有模拟量控制、PID控制等功能的PLC,如SIEMENS S7-300等。
大规模PLC控制系统:生产过程是大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制,I/O点数在512点以上。应该选用具有通信联网、智能控制、数据库、中断控制、函数运算的高档PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工业现场总线结合实现工厂工业网络的通讯和控制。
2.2 确定PLC I/O 点的类型
根据生产工艺要求,分析被控对象的复杂程度,进行I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等)统计,列出清单。适当进行内存容量的估计,确定适当的留有软硬件资源余量而不浪费资源的机型(小、中、大型机器)。
根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型,是大电流还是小电流,以及PLC输出点动作的频率等,从而确定输出端采用继电器输出,还是晶体管输出,或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式,对系统的稳定运行是很重要的。
电磁阀的开闭、大电感负载、动作频率低的设备,PLC输出端采用继电器输出或者固态继电器输出;各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动/停止应采用晶体管输出。
2.3 确定PLC编程工具
(1) 一般的手持编程器编程。手持编程器只能用商家规定语句表中的语句表(STL)编程。这种方式效率低,但对于系统容量小、用量小的产品比较适宜,具有体积小、价格低、易于现场调试等优点。 这主要用于微型PLC的编程。
(2) 图形编程器编程。图形编程器采用梯形图(LAD)编程,方便直观,一般的电气人员短期内就可应用自如,但该编程器价格较高,主要用于微型PLC和中档PLC。
(3) 计算机加PLC软件包编程 。这种方式是效率最高的一种方式,但大部分公司的PLC 开发软件包价格昂贵,并且该方式不易于现场调试,主要用于中高档PLC系统的硬件组态和软件编程。
3、PLC控制系统的设计
PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。
硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节,这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。
(1) PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85—240V,适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:1隔离变压器等);隔离变压器也可以采用双隔离技术,即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地,次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地,以减小高低频脉冲干扰。
PLC输入电路电源一般应采用DC 24V, 同时其带负载时要注意容量,并作好防短路措施,这对系统供电安全和PLC安全至关重要,因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行,一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍,PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝,防止短路。
(2) PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求,各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出,它适应于高频动作,并且响应时间短;如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下,应继电器输出,采用这种方法,输出电路的设计简单,抗干扰和带负载能力强。
如果PLC输出带电磁线圈等感性负载,负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击,为此,对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管,对交流感性负载应并接浪涌吸收电路,可有效保护PLC。
在计数器特性里面可以配置计数器的起始值,上下极限值和计数值到达极*的状态,以及门启动时计数值的状态。在本例中设置起始值为0,上下极限为+/-10000,设置当计数值到达极*计数器将停止,并且将计数值重置为起始值,将门功能设置为继续计数(图11)。
TO06
图11. 设置计数器的上下限及门功能
组态 DO 在计数值大于比较值时输出:
该 计数模块内置了两个比较器,可以将计数值与预设的比较值之间进行比较,在 DO 特性里面可以设置计数模块本体的两个数字量输出根据比较器的状态做相应的响应。在本例中,将 DQ0 设置为当计数值大于比较值且小于上限值时输出,也就是当计数值大于1000且小于10000的时候,*个数字量DQ 会输出为 1 ,同时,比较器的状态还可以在后面的程序块输出管脚的“CompResult”中显示(图12)。该参数界面还可以设置DO更多的响应特性,具体细节请参 见模板手册。
图12. 组态 DO 在计数值大于比较值时输出
调试工艺对象:
计 数功能中必要的参数基本配置完毕,其他功能如数字量输入/输出,测量等,可根据实际需要来做一定的修改,具体功能和使用方法请参考功能手册。接下来进入计 数功能的调试阶段。计数工艺对象提供了一个可以调试的控制面板,在这个调试界面下可以进行计数器的基本操作和错误诊断。需要注意的是,使用调试界面前,需 要先在主程序中调用高速计数功能块才能正常使用。
将主画面切换到 OB1 编辑界面,从右侧的指令列表里面找到工艺类->计数和测量,找到 High_Speed_Counter 功能块并拖拽到程序段中,并在背景数据块中选择之前建立的计数器工艺对象(图13):
Test01
图13. 在程序中调用功能块
将项目存盘编译并下载之后,可以通过项目树或者功能块的快捷图标进入到工艺对象的调试功能(图14);
Test02
图14. 在程序中调用功能块
进 入调试界面后,首先点击左上角的在线图标切换到在线模式,在在线模式下首先要使能软件门”SwGate”,然后观察反馈的门状态”StatusGate” 是否为 TRUE,如果为 TRUE 说明计数器已经开始工作,这时候如果有外部脉冲信号的话,计数器将进行计数并将计数值反馈到”CountValue”处(图15)。
Test03
图15. 计数器工艺对象的调试界面
故障诊断:
可以通过项目树或功能块上的快捷图标切换到诊断界面。在诊断界面可以看到错误的ID、描述和相关的状态位(图16):
Diag01
图16. 计数器工艺对象的诊断界面
编程:
如果调试面板没有问题可以回到程序块进行编程,程序块的管脚及使用方法与之前的调试面板**,所以非常方便的参考调试面板进行编程(图17),工艺功能块的部分主要参数及功能请参见表02。
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