石嘴山西門子通訊電纜6XV1830-3EH10      石嘴山西門子通訊電纜6XV1830-3EH10

  （二）歐姆龍（OMRON）PLC在石油加工工業(yè)中的應用

    在石油加工工業(yè)中，大型旋轉(zhuǎn)機組是裝置設備的重要組成部分，重油催化裂化氣壓機組的聯(lián)鎖-自保系統(tǒng)從滿足工藝生產(chǎn)需求出發(fā)，考慮到安全性、可靠性、經(jīng)濟性、可擴展性等因素，采用了OMRON公司生產(chǎn)的CPM2AH型PLC進行系統(tǒng)構建，CPM2AH自帶I/O接口，可以接36點輸入，24點輸出，輸出形式是繼電器，并且通過RS232C串口與PC機通訊，使生產(chǎn)過程表現(xiàn)穩(wěn)定，動作可靠，在事故狀態(tài)下對機組及生產(chǎn)裝置實行了自我保護，杜絕了惡性事故的擴大和蔓延，取得了顯著的效果。

    六、結束語

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

對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、接地和連接線的方式、冗余設計和降級操作設計、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方面，提出了一些可行的方法和措施。通過對可編程序控制器的控制系統(tǒng)實際測試和多次試驗，得出了幾個適合生產(chǎn)環(huán)境、能符合控制系統(tǒng)要求的改進線路，從而使可編程序控制器控制系統(tǒng)的可靠性得到進一步的提高。

    0、引言

    可編程序控制器（以下簡稱PLC）是在程序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來的微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產(chǎn)物。從廣義上講，PLC是一種計算機系統(tǒng)，比一般計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的輸入輸出接口，并已成為自動化控制系統(tǒng)的基本裝置。PLC已經(jīng)廣泛應用于機械、冶金、化工、汽車、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來控制系統(tǒng)設備，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*時間一般已可達3~5萬小時；而三菱的F系列，據(jù)稱其平均*時間已達30萬小時。所以，整個PLC控制系統(tǒng)的可靠性，主要取決于PLC的外圍設備，比如輸入器件中的行程開關、按鈕、接近開關，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考慮，如果能編制出一個帶有監(jiān)控的程序，對提高系統(tǒng)的可靠性也有很大好處。下面就如何提高PLC控制系統(tǒng)的可靠性進行一些探討。

    1、從PLC的外圍設備來考慮提高PLC的可靠性

    PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設計的控制設備。當工作環(huán)境較為惡劣，如電磁干擾較強、濕度高、電源、輸入和輸出電路等易受到干擾時，會使控制系統(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)境而設計的PLC外，一般PLC工作的環(huán)境溫度應在0~55℃的范圍，并要避免太陽光直接照射；安裝時要遠離大的熱源，保證足夠大的散熱空間和通風條件；空氣的相對濕度應小于85%，不結露，以保證PLC的絕緣良好。PLC應避免安裝在有振動的場所；對振動源允許的條件則應按照產(chǎn)品說明書的要求，安裝減振橡膠墊或采取其他防振措施。空氣中有粉塵和有害氣體時，應將PLC封閉安裝。

    1.2 電源的要求

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

    對電磁干擾較強、而對PLC可靠性要求又較高的場合，PLC的供電應與動力供電和控制電路供電分開；必要時，可采用帶屏蔽的隔離變壓器供電、串聯(lián)LC濾波電路等。在設計時，外接的直流電源應采用穩(wěn)壓電源，供電功率應留有20%~30%的余量。對由控制器本身提供的直流電源，應了解它所能提供的大電流，防止過電流造成設備的損壞。

    1.3 接地和接線

    1) PLC的良好接地是正常運行的前提。在設計時，PLC的接地應與動力設備的接地分開，采用接地；如不能分開接地時，應采用共用接地；禁止采用共通接地方法。如圖1所示，接地點應盡可能靠近PLC，接地線的線徑應大于4mm2，接地電阻一般應小于10Ω。

  2) PLC的接線包括輸入接線和輸出接線。輸入接線的長度不宜過長，一般不大于30m；在線路距離較長時，可采用中間繼電器進行信號的轉(zhuǎn)換。輸入接線的COM端與輸出接線的COM端不能接在一起。輸入接線與輸出接線的電纜應分開設置。必要時，可在現(xiàn)場分別設置接線箱。集成電路或晶體管設備的輸入信號和輸出信號的接線必須采用屏蔽電纜；屏蔽層的接地端應為一點接地，接地點宜在控制器側。

    1.4 冗余設計和降級操作設計

    1) 對可靠性要求較高的應用場合，冗余設計和降級操作是必要的。冗余設計可采用熱后備或冷后備方式。熱后備方式操作時，冗余的后備系統(tǒng)也同時運行，兩者輸出的結果*時，表示系統(tǒng)是正常運行的；一旦結果不*，則發(fā)出警報信號，同時，根據(jù)自診斷的結果，切換到正常的系統(tǒng)去。冷后備方式操作時，冷后備系統(tǒng)不運行，它在自診斷檢測出運行系統(tǒng)故障后才切入后備系統(tǒng)。對PLC來說，冗余系統(tǒng)的范圍主要是CPU、存儲單元、電源系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，只有在可靠性要求很高時，才會包括輸入輸出單元的冗余等。

    2) 降級操作是指在設計時，將手動操作包括在內(nèi)的設計。例如，緊急停車的設計，關鍵設備的開停和再啟動功能的設計等。這樣，一旦發(fā)生故障，可采用降級的操作，即對部分或全部設備進行手動的開停操作，以避免設備的損壞或?qū)θ藛T的傷害。此外，在設計中也可考慮從全自動到半自動、直至手動的操作等。

    1.5 PLC的I/O電路

    1) 由于PLC是通過輸入電路接受開關量、模擬量等輸入信號，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、行程開關等輸入開關量的觸點接觸是否良好、接線是否牢固等。設備上的機械限位開關是比較容易產(chǎn)生故障的元件。在設計時，應盡量選用可靠性高的接近開關代替機械限位開關。此外，按鈕的常開和常閉觸點的選擇也會影響到系統(tǒng)的可靠性。現(xiàn)以一個簡單的起動、停止控制線路為例，如圖2和圖3所示的是兩個控制線路和它們的對應梯形圖。這兩個控制線路的控制功能*一樣，按下起動按鈕，輸出動作；按下停止按鈕，輸出斷開；但它們的可靠性不一樣。我們假設輸出斷開為安全狀態(tài)，那么圖3的可靠性要比圖2的高。這是因為SB1、SB2都有發(fā)生故障的可能，而較常見的現(xiàn)象是輸入電路開路。當采用圖3電路時，不論SB1、SB2開關本身開路還是接線開路，輸出都為安全狀態(tài)，保證了系統(tǒng)的安全和可靠。

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

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

2、從PLC的軟件程序來考慮提高控制系統(tǒng)的可靠性

    為了提高PLC控制系統(tǒng)工作的可靠性，可以專門設置一個定時器，作為監(jiān)控程序部分，對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測。若程序運行能正常結束，則該定時器就立即被清零；若程序運行發(fā)生故障，如出現(xiàn)死循環(huán)等，該定時器在設定的時間到就無法清零，此時PLC發(fā)出報警信號。在設計應用程序時，使用這種方法來實現(xiàn)對系統(tǒng)各部分運行狀態(tài)的監(jiān)控。如果用PLC來控制某一對象時，編制程序時可定義一個定時器來對這一對象的運行狀態(tài)進行監(jiān)視：該定時器的設定時間即為這一對象工作所需的大時間；當啟動該對象運行時，同時也啟動該定時器。若該對象的運行程序在規(guī)定的時間結束工作，發(fā)出一個工作完成信號，使該定時器清零，說明這一對象的運行程序正常；否則，屬運行不正常，發(fā)出報警信號或停機信號。監(jiān)控程序的梯形圖如圖7所示。圖7中定時器T1為檢測元件，X001為控制對象動作信號，X002為動作完成信號，M2為報警或停機信號。假設被控對象的運行程序完成一次循環(huán)需要50s，則定時器K值可取510（T1為100ms定時器）。當X001=1時，被控對象運行開始，T1開始計時；如在規(guī)定的時間內(nèi)被控對象的運行程序能正常結束，則X002動作，M1復位，定時器T1被清零，等待下一次循環(huán)的開始；若在規(guī)定時間沒有發(fā)出被控對象運行完成的動作信號，則判斷為故障，T1的觸點閉合，接通M2發(fā)出報警信號或停機信號。

3、結語

    PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性與多種因素有關，有些客觀因素也干擾著控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過設計正確的硬件線路，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。

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西門子S7-300學習筆記

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

各種元器件安裝功能命名 T 為定時器 C為計數(shù)器 I 輸入繼電器 Q 為輸出繼電器，并將存儲器分為若干個存儲區(qū)域，每種編程元件對于一塊存儲區(qū)，在同一個存儲區(qū)域內(nèi)，同種元件安裝一定順序進行編號，稱為元件的地址。

存儲區(qū)域                                                         標示符

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

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

位存儲區(qū)M                                                        M MB MW MD

外部輸入（PI）                                           PIB PIW PID

外部輸入（PW）                                        PQB PQW PQD

定時器（T）               訪問此區(qū)域可以得到定時器剩余時間           T（0·255）

計數(shù)器（C）     訪問此區(qū)域可以得到當前的計數(shù)值               C(0`255)

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

本地數(shù)據(jù)（L） 此區(qū)域存放邏輯塊中的臨時數(shù)據(jù)，當邏輯塊結束時數(shù)據(jù)丟失 L LB LW LD

注意：與直接訪問外設I/O相比，訪問過程映像表可以保證在一個程序周期內(nèi)過程映像的狀態(tài)始終保持*。

S7-300/400的數(shù)據(jù)類型

基本數(shù)據(jù)類型：1變量的地址：變量的地址是指STEP7中的硬件組態(tài)時設置的輸入輸出的地址，這里要區(qū)分為數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號包含位信息，輸入如限位開關 點動開關，輸出如指示燈。交流接觸器。模擬信號包含16-32位的信息，PLC中以字或者雙字形式出現(xiàn)，數(shù)字信號是以布爾（BOOL）量存儲的，而模擬值是以整數(shù)（INT）量進行儲存的。

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)自動化控制的設備，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，但當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行。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*力；另一方面，要求設計、安裝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。因此在使用中應注意以下問題：

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

　　(2)濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85％(無凝露)。

　　(3)震動：應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10～55 Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時，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，例如化學的酸堿等。對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對于電源線帶來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重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。一般PLC都由直流24 V輸出提供給輸入端，當輸入端使用外接直流電源時，應選用直流穩(wěn)壓電源。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息

PLC的基礎技術的進展，主要集中在兩個基本方面：執(zhí)行多任務和程序互換。