西门子6ES7135-6HD00-0BA1 PLC

西门子PLC虽然是在开关量控制的基础上发展起来的工业控制装置，但为了适应现代工业控制系统的需要，其功能在不断增强，第二代PLC就能实现模拟量控制。当今第四代PLC已增加了许多模拟量处理的功能，能胜任各种较为复杂的模拟控制，除具有较强的PID控制外，还具有各种各样的过程控制模块等。近年来PLC在模拟量控制系统中的应用也越来越广泛，已成功地应用于冶金、化工、机械等行业的模拟量控制系统中西门子6ES7135-6HD00-0BA1西门子6ES7135-6HD00-0BA1
   plc系统的干扰源根据其来源分为内部干扰源和外部干扰源。内部干扰源主要包括：由于元器件布局不合理造成内部信号相互串扰;线路中存在的电容性元件引起的寄生振荡;数字地、模拟地和系统地处理不当。外部干扰源包括供电电源电压波动和高次谐波的干扰;开关通断形成的高、低频干扰;动力强电信号在系统中产生感应电势引起的干扰;其它设备通过电容耦合串入控制系统而引起的干扰等。按钮、继电器等工作时触点间产生的电弧，雷击和静电产生的火花放电，接触器线圈、断电器线圈、电磁铁线圈等感应负载断开时产生的浪涌电压，外界的高频加热器、高频淬火设备、杂乱的无线电波信号、电源电压的波动等等，以上这些都是能够使plc出现误动作的典型干扰。
   在实际开发过程中，应充分考虑到对plc的各种不利因素。在硬件、软件的设计和安装中采取适当的保护措施，就可以使控制系统、可靠地运行。在应用PLC高速计数器时往往会碰到如下一系列问题，计数器与输入计数脉冲信号的脉冲电平不匹配。如旋转编码器、光栅尺数据输出是TTL电平，而PLC高速计数器为确保工业现场的高抗干扰性能，却要求接受的是0-24v传输脉冲信号、又有的编码器为了提高编码可靠性，提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z-对称反相的编码计数脉冲或者是提供A+、A-，B+、B-，Z+、Z-对称反向的正弦矢量差分、差模信号，但PLC高速计数器要求接收的是单相计数脉冲。而使用者没有选择用到合适的转换接口而放弃了其中一相（编码器本因为要提高系统工业现场抗。
   在工业现场的干扰是错综复杂的，由来自控制现场如电动机的启动停止、大电流接触器的切换、可控硅的调相干扰、电弧电脉冲、电磁波等等复杂的干扰群，那纵向和横向电磁干扰是罗列不完。问题终综合反映在计数脉冲上，产生了寄生毛刺信号或寄生干扰脉冲，寄生毛刺脉冲如果没有得到有效的遏止整形。所以必然会导致PLC高速计数器的计数精度不稳定、不可靠、产生累计误差、经常会碰到偶发性的计数出错等一系列问题。所以许多部件在实验室做模拟试验时是完好无误的，而一旦到了工业现场却出现种种不正常的现象。这往往是因为忽略了系统设计的整体概念，各个系统与系统之间的不匹配所产生的系统性干扰。它会直接影响到PLC控制精度，使得原本为了提高控制精度而设置的功。
   可以与PLC的输入或输出电源共用，但必须安装有独立的保护元件依次类推。通过在PMG-123中配置的Modbus相关命令对应的Modbus从站寄存器地址数据都能够在PLC对应的I/O映射区地址中实现采集和监控。老化没有使用次数限制继电器是机械元件所以有动作寿命，晶体管是电子元件，只有老化，没有使用次数限制。继电器的每分钟开关次数也是有限制的，而晶体管则没有。晶体管也有大电流，如5A以上。是晶体管输出的当有后接继电器时，要注意继电器线圈极性（一般线圈上都接有保护二极管或指示灯），否则会烧坏晶体管。考虑各方面的因素，合理有效地干扰，对有些干扰情况还需做具体分析，本文仅对常用的硬件和软件抗干扰措施进行了探。
   以下简单介绍一下共模干扰和常模干扰。（1）共模干扰电源线、输入/输出信号线与接地线之间所产生的电位差会对plc内部回路与各线路的外部信号之间的寄生电容进行放电，引起plc内部回路电压剧烈波动，这种干扰称为共模干扰。各导线上感应电弧、高电位的感应电压、电波和静电等均为共模干扰源。寄生电容的容量越小，plc内部回路电压波动也越小。（2）常模干扰连接在线路上的感性负载或感性电器设备产生的反电势称之为常模干扰，它主要存在于电源线和输入、输出线上，也叫线间干扰。3干扰途径plc控制系统受到干扰的主要途径是电源线、输入、输出线和空中等部位。电源被干扰后，plc控制系统的供电质量变差，引起plc控制失灵。输入、输出线被干扰。

   配置界面如下所示：Modbus寄存器起始地址和网关PM-160的内存地址的映射关系可根据用户实际需要手动分配或者使用软件的“自动映射"功能实现。按用户现场需要，在配置软件中每个节点配置了两条读命令，条命令连续读取“路采样"、“第二路采样"、“第三路采样"以及“瞬时值"，第二条命令读取“累计流量"。在该项目中，用户使用的是软件的“自动映射"地址功能。step7组态：在S7-300PLC的硬件组态界面中，导入Modbus转PROFIBUSDP网关PM-160的GSD文件后，在PROFIBUSDP总线下组态3个PROFIBUSDP从站（PM-160），其中，每个从站对应的地址应该与网关PM-160按钮的设置值（即网关正常运行状态下数码管的显示值）一。
   置初值子程序：由监控中心对时间、电耗、流量等累计参数按用户的要求设定初始值。故障自检子程序：检测PLC的故障信息、校验信息，并发往监控中心。控制子程序：根据监控中心的命令，或现场自控条件输出相应的操作。通讯子程序；完成与监控中心的各种通信功能。软件流程见图2，按此在新窗口浏览图片其中通讯程序中，接收命令采用中断处理，通过ATCH指令使中断事件8在接收不同特征命令下执行不同的程序。对串行通信的超时限制则通过设定内部定时中断来控制，其事件号为10，定时时间由SMB34的值确定。为减少通信的误码，采用偶校验及异或双重校验措施。结论本系统在软、硬件方面采取了多种措施。是现场终端选用了S7-200PL。
   却发挥不了本该提高精度的效果。即理论设计精度与实际得到的效果差距甚远。有时误认为PLC高速计数器质量有问题、编码器有故障、码盘线数还不够多。且没有找到问题的真迹源头在哪里而无从着手，也没有采取有效克服措施或者没有找到有效的克服干扰的方法。为此我们针对这些在国内电气系统、工业自动化控制系统普遍存在而又常见的有共性的问题，专门精心比照分析，研究了许多国外引进的大系统集成项目，自动化控制程度比较高的比较经典的控制系统时。发现有许多是常被我们设计师所忽略的细节，往往认为是“多余"的或者是认为可以“节省"开销的部件，似乎那些接口件去掉照样可以工作，有些部件当下去掉确实反映不出有无的变化和必要性。尤其是在当前市场竞争白日。
   比价竞争为竞标的不明智压力下。常常是会在做设计时从成本角度考虑被“精简"掉了。从而往往会形成许多国产化系统先天不足后天失调，在现场系统调试时常常卡口。在现场采取应急措施，此时所采取措施常常是不十分完善的治标不治本小仓贴。系统不耐用也就自然的了，反倒使工程日后无形的维护费用变大，似乎和前期项目投入是互不关联的两家之的事。其实质原因问题还是在自身，非常值得我们反思。我们对那些可“精简多余"接口部件进行分析研究后又在工业现场实地试验后方知，它在构成系统整体集合时存在的必要性，选好对应匹配的接口，是对系统稳定运行的可靠保障。尤其是度要求比较高的机械电气合一的数控项目中尤为重要。为此我们引进了上而又成熟的接口技。
   可以与PLC基本电源共用，但回路中必须安装独立的保护器件（如断路器等）。⑤当用于PLC输入信号的外部电源独立设置时，此电源应在设备总电源接通后，立即投入工怍，以便PLC通过输入信号对设备的现行状态实施有效的监控。⑥用于PLC输出信号的外部电源，可以与输入电源共用或进行独立设置。对于组成复杂、执行元件较多的控制系统，可根据需要设置多个电源。⑦当PLC输出使用公用外部电源时，应根据输出对象的不同，分类设置多路保护（如断路器等），且每一类输出的电源接通次序应有所区别。设计应保证PLC的各类输出电源的通断，受强电控制回路“互锁"条件的约束与控制。⑧用于系统中的其他控制回路用电源，在电压相同时（如DC24V控制回路。

   交流线、直流线都应尽量分开布线。开关量信号线与模拟量信号线也应分开布线，而且后者应采用屏蔽线，并且将屏蔽层接地。数字传输线也要采用屏蔽线，并且要将屏蔽层接地。plc系统单独接地，也可以与其他设备公共接地，但严禁与其他设备串联接地。连接接地线时，应注意以下几点：（a）plc控制系统单独接地。（b）plc系统接地端子是抗干扰的中性端子，应与接地端子连接，其正确接地可以有效消除电源系统的共模干扰。（c）plc系统的接地电阻应小于100ω，接地线至少用20mm2的接地线，以防止感应电的产生。（d）输入输出信号电缆的屏蔽线应与接地端子端连接，且接地良好。（2）电源线、i/o线与动力线动力电缆为高压大电流线。
   如上图所示，在该界面，可实现对Modbus从站流量计数据的采集和监控。根据在PMG-123及STEP7组态界面中设置的Modbus从站寄存器地址和PLC中I/O数据映射关系，PLC输入映射地址PIWPIW258对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“路采样压力值"，对应于流量计的显示的1.000Kpa；PLC输入映射地址PIWPIW262对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“第二路采样温度值"；PLC输入映射地址PIWPIW266对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“第三路采样压力值"，在仪表显示界面中并未显示；PLC输入映射地址PIWPIW270对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“瞬时值。
   却发挥不了本该提高精度的效果。即理论设计精度与实际得到的效果差距甚远。有时误认为PLC高速计数器质量有问题、编码器有故障、码盘线数还不够多。且没有找到问题的真迹源头在哪里而无从着手，也没有采取有效克服措施或者没有找到有效的克服干扰的方法。为此我们针对这些在国内电气系统、工业自动化控制系统普遍存在而又常见的有共性的问题，专门精心比照分析，研究了许多国外引进的大系统集成项目，自动化控制程度比较高的比较经典的控制系统时。发现有许多是常被我们设计师所忽略的细节，往往认为是“多余"的或者是认为可以“节省"开销的部件，似乎那些接口件去掉照样可以工作，有些部件当下去掉确实反映不出有无的变化和必要性。尤其是在当前市场竞争白日。

西门子可编程序控制器（plc）作为新一代的工业控制器，因其具有通用性好，实用性强，硬件配套齐全，编程方法简单易学等优点而广泛应用于电力、机械、纺织、电子、交通运输、石油化工等行业的自动化控制系统中。可编程控制器是专门为工业控制设计的，在设计和制造过程中厂家采取了多层次抗干扰措施，使系统能在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作。运行的稳定性和可靠性很高，plc整机平均*工作时间高达几万小时。随着计算的发展，plc的功能也越来越强，使用越来越方便。但是，整机的可靠性高只是保证系统可靠工作的前提，还必须在设计和安装plc系统过程中采取相应的措施，才能保证系统可靠工作。如果plc的工作环境过于恶劣，如温度过高、湿度过大、振动和冲击过强，以及电磁干扰严重或安装使用不当等，都会直接影响plc的正常、、可靠的运行，
   用于动作频率高的输出。5.在额定工作情况下，继电器有动作次数寿命，晶体管只有现场某一终端需测控开关输入信号12路，开关输出信号14路，模拟量输入信号9路。因此，我们选用S7-214基本单元，一块继电器输出扩展单元（EM222），三块模拟输入扩展单元（EM231）。这样系统共有开关输入14路，开关量输出18路，模拟量输入信号9路，满足现场要求。通讯接口S7-214PLC基本单元提供一个RS-485接口，为了与无线信道的数传机（电源、Modem、进口电台三者合一）相连，我们专门设计了RS-485接口的Modem，并采用光电隔离

西门子PLC由于采用现代大规模集成电路，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均*时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
   目的就是要挤身标准，合法的占领更多的市场，现在有关标准的争战已告一段落，各大公司组织都已意识到，要真正占领市场，就得完善系统及相关产品。我们可以做这样的预测，不久的将来，完善的现场总线系统及相关产品必将成为现场总线的主流。具体比较：(1)DCS系统是个大系统，其控制器功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公路更是系统的关键，所以，必须整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采用，使得控制器功能与重要性相对减弱。因此，FCS系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。(2)DCS系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系。
   3.2.1.3梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。3.2.1.4内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。3.2.1.5PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。3.2.2语句表语言，类似于汇编语言。3.2.3逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。4STEP7程序的使用4.1创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执。
   执行器等)进行远方诊断、维护和组态。FCS系统采用全数字化，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能。FCS系统采用双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置(含变送器，执行机构等)进行诊断、维护和组态。FCS系统的这点优越性是DCS系统*的。(6)FCS系统由于信息处理现场化，与DCS系统相比，可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜。同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积，有专家认为可以省去60%.(7)与(6)同样理由，FCS系统可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也省去了设计、安装和维护费。
   可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。3.6通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。4.PLC的状况上*的台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水。
   其中热控电缆和弱电电缆将大于500根，及约占60%左右(以根数计量)。设计、投资及使用上述的比较偏重于纯性的比较，以下比较拟加入经济因素。比较的前提是DCS系统与典型的，理想的FCS系统进行比较。为什么要做如此的假设?作为DCS系统发展到今天，开发初期提出的要求已满足并得到了完善，目前的状况是进一步提高，因此也就不存在典型、理想的说法。而作为FCS系统，20世纪90年代刚进入实用化，作为开发初期的要求：兼容开放、双向数字通信、数字智能现场装置、高速总线等，目前还不理想，有待完善。这种状态与现场总线标准的制定不能说没有关系。过去的十多年，各总线组织都忙于制定标准，开发产品，占领更多的市。

   图Corona参考设计电路板(MAXREFDES12#)图数字输入子系统参考设计框图。图中U1为MAX31911八通道电平转换器/串行器，U3为MAX148506通道数据隔离器该设计中，工业数字输入串行器(U1)将传感器和开关的24V数字输出进行电平转换、信号调理以及串行化,转变为满足微控制器要求的CMOS兼容信号。该器件提供PLC数字输入模块的前端接口电路，与传统的分立电阻分压方案相比，输入限流可有效减小对现场电源的消耗。图4所示为两种方法中单路输入通道的电流-电压关系。可选择的片上低通滤波器灵活地对传感器输出进行去抖和滤波。片上8至1串行化省去了隔离所需的光耦。每8位数据通过SPI端口发送一次多位CRC校。
   但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。1.7.2人机界面：简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。1.8PLC的通信联网依靠的工业网络可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。
   多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS或工业以太网进行联网。2PLC控制系统的设计基本原则2.1限度的满足被控对象的控制要求。2.2在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。2.3保证控制系统可靠。2.4考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。3PLC软件系统及常用编程语言3.1PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM。
   4.2组态一个站，组态一个站就是你要使用的可编程控制器，例如SS7400等。4.3组态硬件，组态硬件就是在组态表中你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。4.4组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。4.5定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节。不要使用很长的汉字进行描。

   软件说明这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。3.2模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。3.3运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机。
   在这种传统架构中，电阻分压器消耗的功率较大，形成电路板(PCB)“热点"，要求设计支持高温工作以及增加散热器。热点甚至会降低系统可靠性。此外，对于高通道数量的模块，多光耦设计增加系统成本和功耗，浪费宝贵的电路板空间。显而易见，紧凑而简单的隔离数字输入接口将有利于工业生产。简化PLC的数字输入集成能够满足这一要求。说出来容易做出来难！首先，增加通道输入，扩展系统容量，但仍使接口保持简单。现在，转而考虑数字串行化，并寻求省去隔离用光耦的途径。使用可配置的限流以降低功耗(见图4)。改善检错功能，使同一简单接口上的数据传输非常可靠。集成以上这些特性，使数字输入功能更加完善而可靠，产生的热量更少、功耗更。
   考虑这个问题的原则是：尽量减少总线上的信息往返。一般可以选择与该功能有关的信息输出多的那台仪表上的功能块。典型系统比较通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可以实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。传统的过程控制系统中，每个现场装置到控制室都需使用一对的双绞线，以传送4-20mA信号，现场总线系统中，每个现场装置到接线盒双绞线仍然可以使用，但是从现场接线盒到控制室仅用一根双绞线完成数字通信。通过采用现场总线控制系统，到底能节省多少电缆，编者尚未做此计算。但是，我们可以采用DCS系统的电厂中与自动控制系统有关的所用电缆公里数看。

   确保高噪声工业环境下的可靠通信。为实现更大灵活性，片上集成的5V电压稳压器可为外部光耦、数字隔离器或其它外部5V电路供电。图传统设计方案与Corona(MAX31911)设计方案中单路输入通道的电流-电压关系比较U3(MAX14850)以Pmod兼容的尺寸规格实现了6通道数据隔离。Pmod规范允许3.3V和5V模块，以及各种引脚分配。在Pmod侧，供电电压可为3.3V或5V；U1侧的电压为5V。支持的数据隔离为600VRMS。大多数情况下，U1(MAX31911)由24V现场电源供电；如果无现场电源可供使用，U1可由控制器侧供电。后一种情况中，Corona电路板上的H桥变压器驱动器(U2，MAX13256)和变压器为MAX31911提供使用级的隔离电。
   现在一般使用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。3.4过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。3.5数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功。
   不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，我们就是使用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果的在线监视。3.2PLC提供的编程语言3.2.1标准语言梯形图语言也是我们常用的一种语言，它有以下特点3.2.1.1它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。3.2.1.2梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器