6ES7241-1CH32-0XB0

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隨著工業(yè)設備自動化控制技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器(PLC)在工業(yè)設備控制中的應用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。本文詳細介紹了影響PLC運行的干擾類型及來源，并提出抗干擾設計的實施策略。

    自動化系統(tǒng)所使用的各種類型PLC中，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設備的抗干擾能力，另一方面要求應用部門在工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。

    電磁干擾類型及其影響

    影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是干擾源。

    干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲波形性質(zhì)來劃分。按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，可分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。

    共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(tài)(同方向)電壓迭加所形成。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的配電器供電時，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，影響測控信號，造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因)，這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。

    電磁干擾的主要來源

    1．來自空間的輻射干擾?？臻g輻射電磁場(EMI)主要是由電力網(wǎng)絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復雜。若PLC系統(tǒng)置于其射頻場內(nèi)，就會受到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應產(chǎn)生干擾；二是對PLC通信網(wǎng)絡的輻射，由通信線路感應引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產(chǎn)生的電磁場大小特別是頻率有關(guān)，一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護

    2．來自系統(tǒng)外引線的干擾。主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較為嚴重，主要有下面三類：

    一類是來自電源的干擾。實踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后更換隔離性能更高的PLC電源問題才得到解決。

    PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電，由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電流，尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化、開關(guān)操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但因其機構(gòu)及制造工藝等因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，隔離是不可能的。

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EPR0M存儲器是一種常的只讀存儲器，定入時加高電平，擦除時用紫外線照射。PLC通過寫入器可將RAM區(qū)的用戶程序固化到R0M盒中的EPR0M中去。在PLC機中插入R0M盒，PLC則執(zhí)行R0M盒中用戶程序；反之，不插上R0M盒，PLC則執(zhí)行RAM區(qū)用戶程序。

EEPR0M存儲器是一種可用電改寫的只讀存儲器。

（4）輸入輸出組件（I/0模塊）

I/0模塊是CPU與現(xiàn)場I/0裝置或其它外部設備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平與驅(qū)動能力的I/0模塊和各種用途的I/0組件供用戶選用。如輸入/輸出電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)、誤碼較驗、A/D或D/A轉(zhuǎn)換以及其它功能模塊等。I/0模塊將外界輸入信號變成CPU能接受的信號，或?qū)PU的輸出信號變成需要的控制信號去驅(qū)動控制對象（包括開關(guān)量和模擬量），以確保整個系統(tǒng)正常工作。

輸入的開關(guān)量信號接在IN端和0V端之間，PLC內(nèi)部提供24V電源，輸入信號通過光電隔離，通過R/C濾波進入CPU控制板，CPU發(fā)出輸出信號至輸出端。PLC輸出有三種型式：繼電器方式、晶體管方式和晶閘管方式。

（5）編程器

編程器是用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試檢查和監(jiān)視等。還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它通過通訊端口與CPU聯(lián)系，完成人機對話連接。編程器上有供編程用的各種功能鍵和顯示燈以及編程、監(jiān)控轉(zhuǎn)換開關(guān)。編程器的鍵盤采用梯形圖語言鍵符式命令語言助記符，也可以采用軟件的功能鍵符，通過屏幕對話方式進行編程。

編程器分為簡易型和智能型兩類。前者只能連機編程，而后者既可連機編程又可脫機編程。同時前者輸入梯形圖的語言鍵符，后者可以直接輸入梯形圖。根據(jù)不同檔次的PLC產(chǎn)品選配相應的編程器。

（6）外部設備

一般PLC都配有盒式錄音機、打印機、EPR0M寫入器、高分辨率屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng)等外部設備。

（7）電源

根據(jù)PLC的設計特點，它對電源并無特別要求，可使用一般工業(yè)電源。

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可編程控制器的工作過程及FN2N PLC的組成

PLC雖具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大的不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，有鍵按下或I/O動作則轉(zhuǎn)入相應的子程序無鍵按下則繼續(xù)掃描。PLC則采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中，用戶程序按先后順序存放

西門子S7-1200系列PLC簡介

SIMATIC S7-1200 控制器用于處理機械設備制造和工廠建造中的開環(huán)和閉環(huán)控制任務。 由于具有模塊化的緊湊型設計，同時又具有高性能，SIMATIC S7-1200 適用于廣泛的自動化應用。其應用范圍從取代繼電器和接觸器，一直延伸到網(wǎng)絡中以及分布式結(jié)構(gòu)內(nèi)的復雜自動化任務。 S7-1200 在先前出于經(jīng)濟原因而開發(fā)電子裝置的領(lǐng)域益得到應用。 例如，應用的例子包括： 貼片系統(tǒng) 傳送帶系統(tǒng) 電梯和自動扶梯 物料輸送設備 金屬加工機械 包裝機械 印刷機械 紡織機械 混合系統(tǒng) 淡水處理廠 污水處理廠 外置顯示器 配電站 室溫控制 加熱/冷卻系統(tǒng)控制 能源管理 消防系統(tǒng) 空調(diào) 照明控制 泵控制 安防/門禁系統(tǒng) Design SIMATIC S7-1200 系列包括以下模塊： 性能分級的不同型號緊湊型控制器，以及豐富的交/直流控制器。

西門子S7-1200系列PLC簡介

各種信號板卡（模擬量和數(shù)字量），用于在 CPU 上進行經(jīng)濟的模塊化控制器擴展，同時節(jié)省安裝空間。 各種數(shù)字量和模擬量信號模塊。 各種通信模塊和處理器。 帶 4 個端口的以太網(wǎng)交換機，用于實現(xiàn)各種網(wǎng)絡拓撲 SIWAREX 稱重系統(tǒng)終端模塊 PS 1207 穩(wěn)壓電源裝置，電源電壓 115/230 V AC，額定電壓 24 VDC 機械特性 堅固、緊湊的塑料機殼 連接和控制部件易于接觸，并由前蓋板提供保護 模擬量或數(shù)字量擴展模塊也具有可拆卸的連接端子 設備特性 標準： SIMATIC S7-1200 符合 VDE、UL、CSA 和 FM（I 類，類別 2；危險區(qū)組別 A、B、C 和 D，T4A）。生產(chǎn)質(zhì)量管理體系已按照 ISO 9001 進行認證。 通信 SIMATIC S7-1200 支持各種通信機制： 集成 PROFINET IO 控制器接口 帶 PROFIBUS DP 主站接口的通信模塊 帶 PROFIBUS DP 從站接口的通信模塊 GPRS 模塊，用于連接到 GSM/G 移動網(wǎng)絡 LTE 模塊，用于在第四代 LTE（長期演進）移動網(wǎng)絡中進行通信。 通信處理器，可通過以太網(wǎng)接口連接到 TeleControl Server Basic 控制中心軟件，并借助于基于 IP 的網(wǎng)絡進行安全通信。 通信處理器，可連接到服務應用的控制中心。 RF120C，可連接到 SIMATIC Ident 系統(tǒng)。

S7-1200 系列是一款可編程邏輯控制器 (PLC, Programmable Logic Controller)，可以控制各種自動化應用。 S7-1200 設計緊湊、成本低廉且具有功能強大的指令集，這些特點使它成為控制各種應用的解決方案。S7-1200 型號和基于 Windows 的編程工具提供了解決自動化問題時需要的靈活性。

SIMATIC S7-1200 PLC 與新型 SIMATIC HMI Basic Panel 的匹配確保自動化任務特別高效、易于開發(fā)和調(diào)試

用于SIMATIC S7-1200的微型自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能強大

在開發(fā)新的SIMATIC S7 -1200過程中，西門子強調(diào)控制器、人機界面和軟件之間的無縫集成和整合。因此，新的SIMATIC S7 -1200微型PLC具有靈活性和可擴展性，實現(xiàn)了緊湊設計下的高性能，并且仍然適合在較低的性能范圍內(nèi)實現(xiàn)復雜的任務。

S7-1200 CPU——整合，與眾不同

描述

新的模塊化 SIMATIC S7-1200 控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心，可實現(xiàn)簡單卻高度精確的自動化任務。SIMATIC S7-1200 控制器實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設計，功能強大、投資安全并且*適合各種應用。

可擴展性強、靈活度高的設計，可實現(xiàn)標準工業(yè)通信的通信接口以及一整套強大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動化解決方案的重要組成部分。

SIMATIC HMI 基礎面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個新控制器以及強大的集成工程組態(tài)兼容，可確保實現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動、精確監(jiān)控和等級的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動化系統(tǒng)的效率提升到一個的水平。

優(yōu)勢

整合

SIMATIC HMI 基礎面板的性能經(jīng)過優(yōu)化，旨在與這個新控制器以及強大的集成工程組態(tài)兼容，可確保實現(xiàn)簡化開發(fā)、快速啟動、精確監(jiān)控和等級的可用性。正是這些產(chǎn)品之間的相互協(xié)同及其創(chuàng)新性的功能，幫助您將小型自動化系統(tǒng)的效率提升到一個的水平。

用于可擴展設計中緊湊自動化的模塊化概念。
SIMATIC S7-1200 具有集成的 PROFINET 接口、強大的集成技術(shù)功能和可擴展性強、靈活度高的設計。它實現(xiàn)了通信簡便，有效的技術(shù)任務解決方案，并*一系列的獨立自動化系統(tǒng)的 應用需求。

在工程組態(tài)中實現(xiàn)率.

使用*集成的新工程組態(tài) SIMATIC STEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 對 SIMATIC S7-1200 進行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設計理念是直觀、易學和易用。這種設計理念可以使您在工程組態(tài)中實現(xiàn)率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能讓您的工程進行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗，因此 SIMATIC STEP 7 的設計是以未來為導向的。