石嘴山西門(mén)子通訊電纜6XV1830-3EH10      石嘴山西門(mén)子通訊電纜6XV1830-3EH10

  （二）歐姆龍（OMRON）PLC在石油加工工業(yè)中的應(yīng)用

    在石油加工工業(yè)中，大型旋轉(zhuǎn)機(jī)組是裝置設(shè)備的重要組成部分，重油催化裂化氣壓機(jī)組的聯(lián)鎖-自保系統(tǒng)從滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)需求出發(fā)，考慮到安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性等因素，采用了OMRON公司生產(chǎn)的CPM2AH型PLC進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建，CPM2AH自帶I/O接口，可以接36點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出，輸出形式是繼電器，并且通過(guò)RS232C串口與PC機(jī)通訊，使生產(chǎn)過(guò)程表現(xiàn)穩(wěn)定，動(dòng)作可靠，在事故狀態(tài)下對(duì)機(jī)組及生產(chǎn)裝置實(shí)行了自我保護(hù)，杜絕了惡性事故的擴(kuò)大和蔓延，取得了顯著的效果。

    六、結(jié)束語(yǔ)

    隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC的種類(lèi)日益繁多，功能也逐漸增強(qiáng)。文章中盡管歸納了一些選用PLC的方法，但在實(shí)際工作中還一定要依據(jù)實(shí)際情況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足期望的工業(yè)控制系統(tǒng)。

對(duì)可編程序控制器控制系統(tǒng)的可靠性探討

詳述了影響可編程序控制器控制系統(tǒng)可靠性的主要因素，并就可編程序控制器的工作環(huán)境、電源的要求、接地和連接線(xiàn)的方式、冗余設(shè)計(jì)和降級(jí)操作設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的輸入電路和輸出電路與可編程序控制器的軟件程序編制等多個(gè)方面，提出了一些可行的方法和措施。通過(guò)對(duì)可編程序控制器的控制系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試和多次試驗(yàn)，得出了幾個(gè)適合生產(chǎn)環(huán)境、能符合控制系統(tǒng)要求的改進(jìn)線(xiàn)路，從而使可編程序控制器控制系統(tǒng)的可靠性得到進(jìn)一步的提高。

    0、引言

    可編程序控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是在程序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。從廣義上講，PLC是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的輸入輸出接口，并已成為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本裝置。PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、汽車(chē)、輕工等行業(yè)中，已基本取代了傳統(tǒng)的繼電器和接觸器的邏輯控制。用PLC來(lái)控制系統(tǒng)設(shè)備，其工作的可靠性要比單純繼電器和接觸器控制大大提高。就PLC本身而言，平均*時(shí)間一般已可達(dá)3~5萬(wàn)小時(shí)；而三菱的F系列，據(jù)稱(chēng)其平均*時(shí)間已達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。所以，整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的可靠性，主要取決于PLC的外圍設(shè)備，比如輸入器件中的行程開(kāi)關(guān)、按鈕、接近開(kāi)關(guān)，輸出器件中的接觸器、繼電器和電磁閥等。另外，從軟件程序的編制來(lái)考慮，如果能編制出一個(gè)帶有監(jiān)控的程序，對(duì)提高系統(tǒng)的可靠性也有很大好處。下面就如何提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行一些探討。

    1、從PLC的外圍設(shè)備來(lái)考慮提高PLC的可靠性

    PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備。當(dāng)工作環(huán)境較為惡劣，如電磁干擾較強(qiáng)、濕度高、電源、輸入和輸出電路等易受到干擾時(shí)，會(huì)使控制系統(tǒng)的可靠性受到影響。

    1.1 工作環(huán)境的要求

    除了為特殊工作環(huán)境而設(shè)計(jì)的PLC外，一般PLC工作的環(huán)境溫度應(yīng)在0~55℃的范圍，并要避免太陽(yáng)光直接照射；安裝時(shí)要遠(yuǎn)離大的熱源，保證足夠大的散熱空間和通風(fēng)條件；空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%，不結(jié)露，以保證PLC的絕緣良好。PLC應(yīng)避免安裝在有振動(dòng)的場(chǎng)所；對(duì)振動(dòng)源允許的條件則應(yīng)按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求，安裝減振橡膠墊或采取其他防振措施?？諝庵杏蟹蹓m和有害氣體時(shí)，應(yīng)將PLC封閉安裝。

    1.2 電源的要求

    不同的PLC產(chǎn)品，對(duì)電源的要求也不同，這里包括電源的電壓等級(jí)、頻率、交流紋波系數(shù)和輸入輸出的供電方式等。

    對(duì)電磁干擾較強(qiáng)、而對(duì)PLC可靠性要求又較高的場(chǎng)合，PLC的供電應(yīng)與動(dòng)力供電和控制電路供電分開(kāi)；必要時(shí)，可采用帶屏蔽的隔離變壓器供電、串聯(lián)LC濾波電路等。在設(shè)計(jì)時(shí)，外接的直流電源應(yīng)采用穩(wěn)壓電源，供電功率應(yīng)留有20%~30%的余量。對(duì)由控制器本身提供的直流電源，應(yīng)了解它所能提供的大電流，防止過(guò)電流造成設(shè)備的損壞。

    1.3 接地和接線(xiàn)

    1) PLC的良好接地是正常運(yùn)行的前提。在設(shè)計(jì)時(shí)，PLC的接地應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備的接地分開(kāi)，采用接地；如不能分開(kāi)接地時(shí)，應(yīng)采用共用接地；禁止采用共通接地方法。如圖1所示，接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC，接地線(xiàn)的線(xiàn)徑應(yīng)大于4mm2，接地電阻一般應(yīng)小于10Ω。

  2) PLC的接線(xiàn)包括輸入接線(xiàn)和輸出接線(xiàn)。輸入接線(xiàn)的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，一般不大于30m；在線(xiàn)路距離較長(zhǎng)時(shí)，可采用中間繼電器進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換。輸入接線(xiàn)的COM端與輸出接線(xiàn)的COM端不能接在一起。輸入接線(xiàn)與輸出接線(xiàn)的電纜應(yīng)分開(kāi)設(shè)置。必要時(shí)，可在現(xiàn)場(chǎng)分別設(shè)置接線(xiàn)箱。集成電路或晶體管設(shè)備的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的接線(xiàn)必須采用屏蔽電纜；屏蔽層的接地端應(yīng)為一點(diǎn)接地，接地點(diǎn)宜在控制器側(cè)。

    1.4 冗余設(shè)計(jì)和降級(jí)操作設(shè)計(jì)

    1) 對(duì)可靠性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合，冗余設(shè)計(jì)和降級(jí)操作是必要的。冗余設(shè)計(jì)可采用熱后備或冷后備方式。熱后備方式操作時(shí)，冗余的后備系統(tǒng)也同時(shí)運(yùn)行，兩者輸出的結(jié)果*時(shí)，表示系統(tǒng)是正常運(yùn)行的；一旦結(jié)果不*，則發(fā)出警報(bào)信號(hào)，同時(shí)，根據(jù)自診斷的結(jié)果，切換到正常的系統(tǒng)去。冷后備方式操作時(shí)，冷后備系統(tǒng)不運(yùn)行，它在自診斷檢測(cè)出運(yùn)行系統(tǒng)故障后才切入后備系統(tǒng)。對(duì)PLC來(lái)說(shuō)，冗余系統(tǒng)的范圍主要是CPU、存儲(chǔ)單元、電源系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，只有在可靠性要求很高時(shí)，才會(huì)包括輸入輸出單元的冗余等。

    2) 降級(jí)操作是指在設(shè)計(jì)時(shí)，將手動(dòng)操作包括在內(nèi)的設(shè)計(jì)。例如，緊急停車(chē)的設(shè)計(jì)，關(guān)鍵設(shè)備的開(kāi)停和再啟動(dòng)功能的設(shè)計(jì)等。這樣，一旦發(fā)生故障，可采用降級(jí)的操作，即對(duì)部分或全部設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)的開(kāi)停操作，以避免設(shè)備的損壞或?qū)θ藛T的傷害。此外，在設(shè)計(jì)中也可考慮從全自動(dòng)到半自動(dòng)、直至手動(dòng)的操作等。

    1.5 PLC的I/O電路

    1) 由于PLC是通過(guò)輸入電路接受開(kāi)關(guān)量、模擬量等輸入信號(hào)，因此輸入電路的元器件質(zhì)量的好壞和連接方式直接影響著控制系統(tǒng)的可靠性。比如：按鈕、行程開(kāi)關(guān)等輸入開(kāi)關(guān)量的觸點(diǎn)接觸是否良好、接線(xiàn)是否牢固等。設(shè)備上的機(jī)械限位開(kāi)關(guān)是比較容易產(chǎn)生故障的元件。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用可靠性高的接近開(kāi)關(guān)代替機(jī)械限位開(kāi)關(guān)。此外，按鈕的常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)的選擇也會(huì)影響到系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)以一個(gè)簡(jiǎn)單的起動(dòng)、停止控制線(xiàn)路為例，如圖2和圖3所示的是兩個(gè)控制線(xiàn)路和它們的對(duì)應(yīng)梯形圖。這兩個(gè)控制線(xiàn)路的控制功能*一樣，按下起動(dòng)按鈕，輸出動(dòng)作；按下停止按鈕，輸出斷開(kāi)；但它們的可靠性不一樣。我們假設(shè)輸出斷開(kāi)為安全狀態(tài)，那么圖3的可靠性要比圖2的高。這是因?yàn)?/span>SB1、SB2都有發(fā)生故障的可能，而較常見(jiàn)的現(xiàn)象是輸入電路開(kāi)路。當(dāng)采用圖3電路時(shí)，不論SB1、SB2開(kāi)關(guān)本身開(kāi)路還是接線(xiàn)開(kāi)路，輸出都為安全狀態(tài)，保證了系統(tǒng)的安全和可靠。

2) 在輸入端有感性負(fù)荷時(shí)，為了防止反沖感應(yīng)電勢(shì)損壞模塊，在負(fù)荷兩端并接電容C和電阻R（交流輸入信號(hào)），或并接續(xù)流二極管D（直流輸入信號(hào)）。如圖4所示：交流輸入方式時(shí)，CR的選擇要適當(dāng)才能起到較好的效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)試，當(dāng)負(fù)荷容量在10VA以下，一般選0.1μF+120Ω；負(fù)荷容量在10VA以上時(shí)，一般選0.47μF+47Ω較適宜。直流輸入方式時(shí)，經(jīng)試驗(yàn)得二極管的額定電流應(yīng)選為1A，額定電壓要大于電源電壓的3倍。

3) 在輸出端有感性負(fù)載時(shí)，通過(guò)試驗(yàn)得出：若是交流負(fù)載場(chǎng)合，應(yīng)在負(fù)載的兩端并接CR浪涌吸收器；如交流是100V、200V電壓而功率為400VA左右時(shí)，CR浪涌吸收器為0.47μF+47Ω，如圖5所示。CR愈靠近負(fù)載，其抗干擾效果愈好；若是直流負(fù)載場(chǎng)合，則在負(fù)載的兩端并接續(xù)流二極管D，如圖6所示。二極管也要靠近負(fù)載。二極管的反向耐壓應(yīng)是負(fù)載電壓的4倍。

2、從PLC的軟件程序來(lái)考慮提高控制系統(tǒng)的可靠性

    為了提高PLC控制系統(tǒng)工作的可靠性，可以專(zhuān)門(mén)設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，作為監(jiān)控程序部分，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。若程序運(yùn)行能正常結(jié)束，則該定時(shí)器就立即被清零；若程序運(yùn)行發(fā)生故障，如出現(xiàn)死循環(huán)等，該定時(shí)器在設(shè)定的時(shí)間到就無(wú)法清零，此時(shí)PLC發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)，使用這種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。如果用PLC來(lái)控制某一對(duì)象時(shí)，編制程序時(shí)可定義一個(gè)定時(shí)器來(lái)對(duì)這一對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視：該定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間即為這一對(duì)象工作所需的大時(shí)間；當(dāng)啟動(dòng)該對(duì)象運(yùn)行時(shí)，同時(shí)也啟動(dòng)該定時(shí)器。若該對(duì)象的運(yùn)行程序在規(guī)定的時(shí)間結(jié)束工作，發(fā)出一個(gè)工作完成信號(hào)，使該定時(shí)器清零，說(shuō)明這一對(duì)象的運(yùn)行程序正常；否則，屬運(yùn)行不正常，發(fā)出報(bào)警信號(hào)或停機(jī)信號(hào)。監(jiān)控程序的梯形圖如圖7所示。圖7中定時(shí)器T1為檢測(cè)元件，X001為控制對(duì)象動(dòng)作信號(hào)，X002為動(dòng)作完成信號(hào)，M2為報(bào)警或停機(jī)信號(hào)。假設(shè)被控對(duì)象的運(yùn)行程序完成一次循環(huán)需要50s，則定時(shí)器K值可取510（T1為100ms定時(shí)器）。當(dāng)X001=1時(shí)，被控對(duì)象運(yùn)行開(kāi)始，T1開(kāi)始計(jì)時(shí)；如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)被控對(duì)象的運(yùn)行程序能正常結(jié)束，則X002動(dòng)作，M1復(fù)位，定時(shí)器T1被清零，等待下一次循環(huán)的開(kāi)始；若在規(guī)定時(shí)間沒(méi)有發(fā)出被控對(duì)象運(yùn)行完成的動(dòng)作信號(hào)，則判斷為故障，T1的觸點(diǎn)閉合，接通M2發(fā)出報(bào)警信號(hào)或停機(jī)信號(hào)。

3、結(jié)語(yǔ)

    PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性與多種因素有關(guān)，有些客觀因素也干擾著控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)設(shè)計(jì)正確的硬件線(xiàn)路，選擇質(zhì)量高的元器件，改善工作環(huán)境，編制監(jiān)控程序等措施，可以使PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性和穩(wěn)定性得到很大的提高。

     6ES7332-5HD01-0AB0

西門(mén)子S7-300學(xué)習(xí)筆記

S7-300編程元件：由電子電路和寄存器已經(jīng)存儲(chǔ)單元等組成。比如輸入繼電器由輸入電路和輸入映像寄存器構(gòu)成

各種元器件安裝功能命名 T 為定時(shí)器 C為計(jì)數(shù)器 I 輸入繼電器 Q 為輸出繼電器，并將存儲(chǔ)器分為若干個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，每種編程元件對(duì)于一塊存儲(chǔ)區(qū)，在同一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)，同種元件安裝一定順序進(jìn)行編號(hào)，稱(chēng)為元件的地址。

存儲(chǔ)區(qū)域                                                         標(biāo)示符

輸入映像存儲(chǔ)區(qū)I                                               I IB IW ID

輸出映像存儲(chǔ)區(qū)Q                                              Q QB QW QD

位存儲(chǔ)區(qū)M                                                        M MB MW MD

外部輸入（PI）                                           PIB PIW PID

外部輸入（PW）                                        PQB PQW PQD

定時(shí)器（T）               訪(fǎng)問(wèn)此區(qū)域可以得到定時(shí)器剩余時(shí)間           T（0·255）

計(jì)數(shù)器（C）     訪(fǎng)問(wèn)此區(qū)域可以得到當(dāng)前的計(jì)數(shù)值               C(0`255)

數(shù)據(jù)塊（DB） 用OPEN DB打開(kāi)數(shù)據(jù)塊 用OPEN　DI 打開(kāi)背景數(shù)據(jù)塊

本地?cái)?shù)據(jù)（L） 此區(qū)域存放邏輯塊中的臨時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)邏輯塊結(jié)束時(shí)數(shù)據(jù)丟失 L LB LW LD

注意：與直接訪(fǎng)問(wèn)外設(shè)I/O相比，訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程映像表可以保證在一個(gè)程序周期內(nèi)過(guò)程映像的狀態(tài)始終保持*。

S7-300/400的數(shù)據(jù)類(lèi)型

基本數(shù)據(jù)類(lèi)型：1變量的地址：變量的地址是指STEP7中的硬件組態(tài)時(shí)設(shè)置的輸入輸出的地址，這里要區(qū)分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)包含位信息，輸入如限位開(kāi)關(guān) 點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)，輸出如指示燈。交流接觸器。模擬信號(hào)包含16-32位的信息，PLC中以字或者雙字形式出現(xiàn)，數(shù)字信號(hào)是以布爾（BOOL）量存儲(chǔ)的，而模擬值是以整數(shù)（INT）量進(jìn)行儲(chǔ)存的。

STEP7 中常用的數(shù)字形式：

1 位 Bit BOOL I0.1 Q0.1

2 字節(jié) B  IB2 QB18

3 字 word IW4=IB4+IB5 IB4為高字節(jié) IB5為低字節(jié)   字的取值范圍：W#16#0000--W#16#FFFF

PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗*力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家提高設(shè)備的抗*力；另一方面，要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題：

　　(1)溫度：PLC要求環(huán)境溫度在0～55℃，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。

　　(2)濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85％(無(wú)凝露)。

　　(3)震動(dòng)：應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10～55 Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠。

　　(4)空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如化學(xué)的酸堿等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。例如電廠(chǎng)的干排渣、干除灰等，在基建后期增加了封閉小屋。

　　(5)電源：PLC對(duì)于電源線(xiàn)帶來(lái)的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都由直流24 V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息

PLC的基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)展，主要集中在兩個(gè)基本方面：執(zhí)行多任務(wù)和程序互換。