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PLC系统中的主要干扰源

(1)来自空间的辐射干干扰

空间的辐射电磁场(EMI)主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂。


若PLC系统置于所射频场内,就回收到辐射干扰,其影响主要通过两条路径:一是直接对PLC内部的辐射,由电路感应产生干扰;而是对PLC通信内网络的辐射,由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小,特别是频率有关,一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。


(2)来自系统外引线的干扰

主要通过电源和信号线引入,通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。


a来自电源的干扰

PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广,它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化,入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等,都通过输电线路传到电源原边。


PLC电源通常采用隔离电源,但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上,由于分布参数特别是分布电容的存在,绝对隔离是不可能的。


b来自信号线引入的干扰

与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信息之外,总会有外部干扰信号侵入。

此干扰主要有两种途径:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,这往往被忽视;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干扰,这是很严重的。


由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低,严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统,还将导致信号间互相干扰,引起共地系统总线回流,造成逻辑数据变化、误动和死机。PLC控制系统因信号引入干扰造成I/O模件损坏数相当严重,由此引起系统故障的情况也很多。


c 来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正确的接地,既能抑制电磁干扰的影响,又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地,反而会引入严重的干扰信号,使PLC系统将无法正常工作。


PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均,不同接地点间存在地电位差,引起地环路电流,影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地,如果电缆屏蔽层两端A、B都接地,就存在地电位差,有电流流过屏蔽层,当发生异常状态如雷击时,地线电流将更大。


此外,屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路,在变化磁场的作用下,屏蔽层内有会出现感应电流,通过屏蔽层与芯线之间的耦合,干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱,所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布,影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。


PLC工作的逻辑电压干扰容限较低,逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮,造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降,引起对信号测控的严重失真和误动作。


(3)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,如逻辑电路相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,可不必过多考虑,但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。

2022-08-23
PLC的工作的三个基本过程内容

PLC采用循环扫描的工作方式,在PLC中用户程序按先后顺序存放,CPU从第一条指令开始执行程序,直到遇到结束符后又返回第一条,如此周而复始不断循环。


PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时,只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。


1.输入处理

输入处理也叫输入采样。在此阶段,顺序读入所有输入端子的通端状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。


在程序执行时,输入映象寄存器与外界隔离,即使输入信号发生变化,其映象寄存器的内容也不会发生变化,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。


2.程序执行

根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右先上后下的步序,逐句扫描,执行程序。遇到程序跳转指令,根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。


从用户程序涉及到输入输出状态时,PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象寄存器读出对应映象寄存器,根据用户程序进行逻辑运算,存入有关器件寄存器中。对每个器件来说,器件映象寄存器中所寄存的内容,会随着程序执行过程而变化。


3.输出处理

程序执行完毕后,将输出映象寄存器,即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。

2022-08-22
项目案例 I 老狗科技助力海鸥住工实现数字化转型升级

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2022-08-19
PLC的核心CPU和存储器介绍

PLC的核心部件是CPU和存储器:

(1)中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是PLC 的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能,接受并存储从编程器键入的用户程序和数据,检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能检查用户程序的语法错误。


当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区, 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算等任务。


并将逻辑或算术运算等结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕以后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行为止。


(2)存储器

与微型计算机一样,除了硬件以外,还必须有软件。才能构成一台完整的PLC。PLC的软件分为两部分: 系统软件和应用软件。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。


PLC存储空间的分配:虽然大、中、小型 PLC的CPU的最大可寻址存储空间各不相同,但是根据PLC的工作原理, 其存储空间一般包括以下三个区域:系统程序存储区,系统RAM存储区(包括I/O映象区和系统软设备等)和用户程序存储区。

2022-08-19
PLC的物理结构介绍

1.整体式PLC

整体式又叫做单元式或机箱式,它的体积小、价格低,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格。


对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。


2.模块式PLC

大、中型PLC一般采用模块式结构,它由机架和模块组成,模块插在模块插座上,后者焊接在机架中的总线连接板上,有不同槽数的机架供用户选用,如果一个机架容纳不下选用的模块,可以增设一个或数个扩展机架,各机架之间用接口模块和电缆相连。


用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和特殊功能块,对硬件配置的选择余地较大,维修时更换模块也很方便。


3.CPU模块中的存储器

存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器,系统程序相当于个人计算机中的操作系统,它使PLC具有基本的智能,能完成PLC设计者的规定的各种工作。系统程序由PLC的生厂家设计并固定化在ROM(只读存储器)中,用户不能读取。用户程序由用户设计,它使PLC能完成用户要球的特定功能,用户程序存储器的容量以字节(B)为单位。


(1).随机存取存储器(RAM)

用户可以用编程装置读出RAM中的内容,也可以将用户程序写入RAM,因此RAM又叫读/写存储器。RAM的工作速度高、价格便宜、改写方便。


(2).只读存储器(ROM)

ROM的内容只能读出,不能写入。


(3).可以电檫出可编程的只读存储器(EEPROM)

S7-200用EEPROM来存储用户程序和长期保存的重要数据。


4.I/O模块

各I/O点的通/断状态用发光二极管(LED)显示,PLC与外部接线的连接一般用接线端子,某些模块使用可以拆卸的插座型端子板,不需断开端子板上的连接线,就可以迅速的更换模块。


输入模块:PLC通过输入模块来接收和采集输入信号,通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调速装置等执行器,PLC控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。输入电路中设有RC滤波电路,以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号。


输出模块:输出模块的率放大元件有大功率晶体管和场效应管(驱动直流负载)、双向可控硅(驱动交流负载)和小型继电器,继电器可以驱动交流负载或直流负载。输出电流的典型值为0.5—2A,负载电源由外部现场提供。

2022-08-18
PLC的CPU要完成的主要工作

PLC的中央处理器(CPU 一般由控制器、运算器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入/输出接口电路相连接。


与一般的计算机一样,CPU是整个PLC的控制中枢,它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊的进行工作。CPU主要完成下述工作:


(1)接收、存储用户通过编程器等输入设备输入的程序和数据。


(2)用扫描的方式通过I/O部件接收现场信号的状态或数据,并存入输入映像寄存器或数据存储器中。


(3)诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。


(4) PLC进入运行状态后,执行用户程序,完成各种数据的处理、传输和存储相应的内部控制信号,以完成用户指令规定的各种操作。


(5)响应各种外围设备(如编程器、打印机等)的请求。


PLC采用的CPU随机型不同而不同, 目前,小型PLC为单CPU系统,中型及大型则采用双CPU甚至多CPU系统。目前,PLC通常采用的微处理器有三种:通用微处理器、单片微处理器(即单片机)、位片式微处理器。

2022-08-17
PLC系统的存储器分类介绍

PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。


(1)系统存储器

系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序,并固化在ROM内,用户不能更改。它使PLC具有基本的功能,能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏很大程度上决定了PLC的性能。


(2)用户存储器

用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和数据存储器(数据区)两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务采用PLC编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同(可以是RAM、EPROM或EEPROM存储器),其内容可以由用户修改或增删。


用户数据存储器可以用来存放(记忆)用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小,是反映PLC性能的重要指标之一。


为了便于读出、检查和修改,用户程序一般存于CMOS静态RAM中,用锂电池作为后备电源,以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏,当用户程序经过运行正常,不需要改变,可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。


工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中,以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中,设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区,这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要,部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态,这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。


由于系统程序及工作数据与用户无直接联系,所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用,许多PLC还提供有存储器扩展功能。


存储器主要有两种:一种是可读/写操作的随机存储器RAM,另一种是只读存储器或可擦除可编程的只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。

2022-08-16
为什么说PLC使用方便

用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为:首先PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线,更改程序比更改接线,当然要方便得多!


其次PLC的硬件是高度集成化的,已集成为种种小型化的模块。而且,这些模块是配套的,已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块,PLC厂家多有现货供应,市场上即可购得。所以,硬件系统配置与建造也非常方便。


正因如此,用可编程序控制器才有这个'可'字。对软件讲,它的程序可编,也不难编。对硬件讲,它的配置可变,而且也易于变。


具体地讲,PLC有五个方面的方便:

(1)配置方便:可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC,那种类型的,用什么模块,要多少模块,确定后,到市场上定货购买即可。


(2)安装方便:PLC硬件安装简单,组装容易。外部接线有接线器,接线简单,而且一次接好后,更换模块时,把接线器安装到新模块上即可,都不必再接线。内部什么线都不要接,只要作些必要的DIP开关设定或软件设定,以及编制好用户程序就可工作。


(3)编程方便:PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器,但它通过程序(软件)与系统内存,这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。


即使是小型的PLC,内部继电器数都可以千计,时间继电器、计数也以百计。而且,这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多,用户用起来已不感到有什么限制。唯一考虑的只是入出点。而这个内部入出点即使用得再多,也无关紧要。


大型PLC的控制点数可达万点以上,哪有那么大的现实系统?若实在不够,还可联网进行控制,不受什么限制。PLC的指令系统也非常丰富,可毫不困难地实现种种开关量,以及模拟量的控制。PLC还有存储数据的内存区,可存储控制过程的所有要保存的信息。……总之,由于PLC功能之强,发挥其在控制系统的作用,所受的限制已不是PLC本身,而是人们的想象力,或与其配套的其它硬件设施了。


PLC的外设很丰富,编程器种类很多,用起来都较方便,还有数据监控器,可监控PLC的工作。使用PLC的软件也很多,不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言,有的还可用BASIC语言、C语言,以至于自然语言。这些也为PLC编程提供了方便。


PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后,凡这种产品都可使用。生产一台,拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试,要省事及简单得多。


(4)维修方便:

①PLC工作可靠,出现故障的情况不多,这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的第三个特点时,还将进一步介绍。


②即使PLC出现故障,维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号,如PLC支持内存保持数据的电池电压不足,相应的就有电压低信号指示。而且,PLC本身还可作故障情况记录。所以,PLC出了故障,很易诊断。同时,诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故,而模块的备件市场可以买到,进行简单的更换就可以。至于软件,调试好后不会出故障,再多只要依据使用经验进行调整,使之完善就是了。


(5)改用方便:PLC用于某设备,若这个设备不再使用了,其所用的PLC还可给别的设备使用,只要改编一下程序,就可办到。如果原设备与新设备差别较大,它的一些模块还可重用。

2022-08-15
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2022-08-12