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PLC可编程序控制器的外部干扰和可靠性措施有哪些

  可编程序控制器是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境使用。如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或安装使用不当，都不能保证系统的正常安全运行。干扰可能使可编程序控制器接收到错误的信号，造成误动作，或使可编程序控制器内部的数据丢失，严重时甚至会使系统失控。在系统设计时，应采取相应的可靠性揩施，以消除或减少干扰的影响，保证系统的正常运行。

  外部干扰的来源

  外部干扰有以下儿种来源:

  (1)控制系统供电电源的波动以及电源电压中高次谐波产生的干扰。

  (2)其他设备或空中强电场通过分布电容的耦合窜人控制系统引起的干扰。

  (3)邻近的大容量电气设备起动和停机时，因电磁感应引起的干扰性。

  (4)相邻信号线绝缘降低，通过导线绝缘电阻引起的干扰。

  消除干扰的主要方法是阻断干扰侵人的途径和降低系统对干扰的敏感性，提高系统白身的抗干扰能力。

  实践表明，系统中可编程序控制器之外的部分(特别是机械限位开关)的故障率，往往比可编程序控制器本身的故障率高得多，在设计时应采取相应的措施，如用高可靠性的接近开关代替机械限位开关，才能保证整个系统的可靠性。

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西门子S7-1200PLC

  西门子S7-1200PLC属于S7家族中新一代小型PLC，它结构紧凑、功能全面、扩展方便，其CPU模块集成有工业以太网通信接口和多种工艺功能，可以作为一个组件集成在完整的综合自动化系统中。

  西门子S7-1200PLC主要由CPU模块(简称CPU)、信号板、信号模块、通信模块和编程软件组成，各种模块安装在标准导轨上。通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信。

  CPU模块

  (1) 型号与规格。S7-1200 PLC现有3种型号的CPU模块。还有计划中在开发的CPU1215C和1217C。

  (2) CPU的共性。

  1) 集成的24V传感器/负载电源可供传感器和编码器使用，也可以用作输入回路的电源。

  2) 2点集成的模拟量输入(0~10V)，输入电阻100kΩ，10位分辨率。

  3) 2点脉冲列输出(PTO)或脉宽调制(PWM)输出，*高频率100kHz。

  4) 每条位运算、字运算和浮点数数学运算指令的执行时间分别为0.1μs、12μs和18μs。

  5) *多可以设置2048B有掉电保持功能的数据区(包括位处理器、功能块的局部变量和全局数据块中的变量)。

  通过可选的SIMATIC存储卡，可以方便地将程序传输到其他CPU。存储卡还可以用来存储各种文件或更新PLC系统的固件。

  6) 过程映像输入、输出各1024B。

  数字量输入、输出各1024B。数字量输入电路的电压额定值为DC24V，输入电流4mA。1状态允许的*小电压/电流为DC15V/2.5mA，0状态允许的*大电压/电流为DCSV/1mA。可组态输入延迟时间(0.2~12.8ms)和脉冲捕获功能。在过程输入信号的上升沿或下降沿可以产生快速响应的中断输入。

  对电源的处理

  电源是十扰进人可编程序控制器的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电设备是主要的干扰源。

  在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在可编程序控制器的交流电源输人端加接带屏敝层的隔高变压器和低通滤波器(见图8-8)，隔离变压器可以抑制从电源线窜人的外米干扰，提高抗高频共模干扰能力，屏蔽层应可靠接地。南宁S7-1200PLC西门子代理商原装现货  南宁西门子S7-1200PLC代理,南宁西门子PLC代理,西门子S7-1200PLC代理,西门子PLC代理

图 8-8 低通滤波电路与隔离变压器

  低通滤波器可以吸收掉电源中的大部分“毛刺”图中的工L1和L2用来抑制高频差模电压，L3和L4是用等长的AC120V导线反向绕在同一磁环上的，50Hx的工频电流在磁不中产生的磁通互相抵消，磁环不会饱和。两根线中的共模干扰电流在磁环中产生的磁通是叠加的，共模干扰被L3和L4图8-8低通健波电路与隔离变压器阻挡。图中的CI和C2用来滤除共模干扰电压，C3用米滤除差模干扰电压。RV是压敏电阻，其击穿电压咯高于电源正常工作时的*高电压，平常相当于开路，遇尖峰干扰脉冲时它被击穿，干扰电压被压敏电阻钳位，这时压敏电阻的端电压等于其击穿电压，尖峰脉冲消失后压敏电阻可恢复正常状态。

  高频干扰信号不是通过变压器绕组的耦合，而是通过次侧、二次侧绕组间的分布电容传递的。在一次侧、二次侧绕组之间加绕屏蔽层，并将它和铁心一起接地，可以减少绕组间的分布电容，提高抗高频于扰的能力。

  也可以选用电源滤波器产品，如北京中石公司的电源滤波器，具有良好的共模滤波、差模滤波性能和高频干扰抑制性能，能有效抑制线与线之间和线与地之间的干扰。南宁S7-1200PLC西门子代理商原装现货  南宁西门子S7-1200PLC代理,南宁西门子PLC代理,西门子S7-1200PLC代理,西门子PLC代理

西门子S7-300与变频器DP通信的组态

  SIMOVERTMASTERDRIVES是应用较广的变频器，它采用IGBT逆变器、全数字技术的矢量控制，是全系列通用和模块化的产品，功率范围为0.55~2300kW。

  可以用软件Drivemonitor或Drive ES来组态和监控西门子的驱动设备。

  1.西门子驱动设备与PLC的通信方式

  西门子驱动设备包括多种系列的变频器和直流调速装置。它们可以使用PROFIBUS-DP、USS和SIMOLINK这3种通信协议。

  USS协议属于主-从通信，PLC作主站，驱动设备作从站。USS协议的MPI接口集成在变频器中，不需要增加硬件成本。通信速度较慢，只有基本通信功能，*多可以连接31个从站。SIMOLINK协议主要用于驱动设备之间的主从通信。

  PROFIBUS-DP协议的通信速度快，有附加功能(例如非循环通信和交叉通信)，站点数更多，需要添加驱动设备的DP通信板。

  图6-45是PLC与变频器通信的示意图，CPU通过MPI接口与编程用的计算机通信，CPU集成的DP接口与变频器的CBP或CBP2通信板上的DP接口连接。

PLC与变频器通信的示意图

  2. 组态主站和PROFIBUS网络

  在STEP7中用新建项目向导创建一个项目(见随书光盘中的例程Convert)，CPU模块为CPU315-2DP。选中SIMATIC管理器的300站点，点击右边窗口的“硬件”图标，打开硬件组态工具(见图6-46)，将电源模块和信号模块插入机架。

组态主站和PROFIBUS网络

  在电力系统中，使用220V的直流电源(蓄电池)给可编程序控制器供电，可以显著地减少来自交流电源的干扰，在交流电源消失时，也能保证可编程序控制器的正常工作。某些可编程序控制器的电源输人端中，有一个直接对220V交流电源整流的二极管整流桥，交流电压经整流后送给可编程序控制器中的开关电源。开关电源的输人电压范围很宽，这种可编程序控制器也可以使用220V直流电源、使用交流电源时，整流桥的每只二极曾只承受一半的负载电流，使用直流电源时，有两只二极管承受全部负载电流。考虑到可编程序控制器的电源输人电流很小，在设计时整流二极管一般都留有较大的裕量，如使用直流220V电源电压不会有什么问题，实践证明上述方案是可行的。

  动力部分、控制部分、可编程序控制器、I/0电源应分别配线，隔离变压器与可编程序控制器和与I/0电源之间应采用双绞线连接。系统的动力线应足够粗，以降低大容量异步电动机起动时的线路压降。如有条件，可对可编程序控制器采用单独的供电回路，以避免大容量设备的起停对可编程序控制器的干扰。可编程序控制器的电源可以取自照明线路，照明线路上的干扰信号比动力线上的小得多。

  外部输人电路用的外接直流电源**采用稳压电源，那种仪将交流电压整流滤波的电源含有较强的纹波，可能使可编程序控制器接收到错误的信息。