【文章內容簡介】 多，用起來都較方便，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器，可監(jiān)控PLC的工作。使用PLC的軟件也很多，不僅可用類似于繼電電路設計的梯形圖語言，有的還可用BASIC語言、C語言，以至于自然語言。這些也為PLC編程提供了方便。④ 維修方便：首先PLC工作可靠，出現(xiàn)故障的情況不多，這大大減輕了維修的工作量。其次即使PLC出現(xiàn)故障，維修也很方便。這是因為PLC都設有很多故障提示信號，如PLC支持內存保持數(shù)據(jù)的電池電壓不足，相應的就有電壓低信號指示。而且，PLC本身還可作故障情況記錄。所以，PLC出了故障，很易診斷。同時，診斷出故障后排故也很簡單。⑤ 改用方便：PLC用于某設備，若這個設備不再使用了，其所用的PLC還可給別的設備使用，只要改編一下程序，就可辦到。(3) 工作可靠用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常可靠的。這是因為PLC在硬件與軟件兩個方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。事實上，如果PLC工作不可靠，就無法在工業(yè)環(huán)境下運用，也就不成其為PLC了。① 在硬件方面：PLC的輸入輸出電路與內部CPU是電隔離，其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且，CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。② 在軟件方面：PLC的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的“冒險競爭”，其控制結果總是確定的；而且又能應急處理急于處理的控制，保證了PLC對應急情況的及時響應，使PLC能可靠地工作。PLC還有很多防止及檢測故障的指令，以產生各重要模塊工作正常與否的提示信號?？赏ㄟ^編制相應的用戶程序，對PLC的工作狀況，以及PLC所控制的系統(tǒng)進行監(jiān)控，以確保其可靠工作。(4) 經濟合算高新技術的使用必將帶來巨大的社會效益與經濟效益，這是科技是第一生產力的體現(xiàn)，也是高新技術生命力之所在。PLC也是如此。盡管使用PLC首次投資要大些，但從全面及長遠看，使用PLC還是經濟的。使用PLC的投資雖大，但它的體積小、所占空間小，輔助設施的投入少；使用時省電，運行費少；工作可靠，停工損失少；維修簡單，維修費少；還可再次使用以及能帶來附加價值等等，從中可得更大的回報。所以，在多數(shù)情況下，它的效益是可觀的。 PLC的主要技術指標及抗干擾分析(1) 存儲器容量 存儲器用來存儲程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶程序存儲器組成的。程序存儲器容量大小決定了用戶所能編寫程序的最大長度，一般中小型的PLC的存儲器容量在16KB以下，大型的PLC可達到2MB左右。(2) 輸入/輸出（I/O）點數(shù)輸入/輸出點數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制所得到的對應PLC的輸入/輸出端的個數(shù)。I/O點數(shù)越多，說明需要控制的器件和設備就越多。(3) 掃描時間掃描時間是指CPU內部根據(jù)用戶程序，按邏輯順序，從開始到結束掃描一次所需的時間。PLC用戶手冊一般給出執(zhí)行指令所用的時間。(4) 指令種類和數(shù)量指令的種類和數(shù)量決定了用戶編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。(5) 內部寄存器的種類的數(shù)量內部寄存器主要包括定時器、計數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊寄存器等。它們主要用來完成計時、技術、中間數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)存儲還有其他一些功能。種類和數(shù)量越多，PLC的功能就越強大。(6) 擴展能力 PLC擴展能力是指PLC是否具有I/O擴展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。(7) 智能模塊的種類的數(shù)量智能模塊是指能完成模擬量控制、遠程控制以及通信等功能的模塊。智能模塊種類和數(shù)量越多說明PLC功能越強大。(8) 編程工具可以使用編程器或者使用專用的編程軟件。一般編程只能使用助記符語言，而用編程軟件則可使用梯形圖和助記符等語言來進行編程。 干擾源及干擾一般分類影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源[5]。干擾類型通常按干擾產生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。其中：按噪聲產生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源(1) 來自空間的輻射干干擾空間的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復雜。若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內，就回收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對PLC內部的輻射，由電路感應產生干擾；而是對PLC通信內網(wǎng)絡的輻射，由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產生的電磁場大小，特別是頻率有關，一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。(2) 來自系統(tǒng)外引線的干擾主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴重。(3) 來自電源的干擾實踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內部的變化，入開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機構及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。(4) 來自信號線引入的干擾與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入，此干擾主要有兩種途徑：① 通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視。② 信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動和死機。PLC控制系統(tǒng)因信號引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當嚴重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。(5) 來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內有會出現(xiàn)感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產生的地環(huán)流就可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序丟失或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。(6) 來自PLC系統(tǒng)內部的干擾主要由系統(tǒng)內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠對系統(tǒng)內部進行電磁兼容設計的內容，比較復雜，作為應用部門是無法改變，可不必過多考慮，但要選擇具有較多應用實績或經過考驗的系統(tǒng)。 PLC控制系統(tǒng)工程應用的抗干擾設計為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內外電磁干擾，必須從設計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力。這三點就是抑制電磁干擾的基本原則[6]。PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程，要求制造單位設計生產出具有較強抗干擾能力的產品，且有賴于使用部門在工程設計、安裝施工和運行維護中予以全面考慮，并結合具有情況進行綜合設計，才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運行可靠性。進行具體工程的抗干擾設計時，應主要以下兩個方面。(1) 設備選型在選擇設備時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產品，其包括了電磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術、隔離性能好的PLC系統(tǒng)；其次還應了解生產廠給出的抗干擾指標，如共模擬制比、差模擬制比，耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應用實績。在選擇國外進口產品要注意：我國是采用220V高內阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110V低內阻電網(wǎng)。由于我國電網(wǎng)內阻大，零點電位漂移大，地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的PLC產品在國內工業(yè)就不一定能可靠運行，這就要在采用國外產品時，按我國的標準（GB/T13926）合理選擇。(2) 綜合抗干擾設計主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內容包括：對PLC系統(tǒng)及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行隔離、濾波，特別是原理動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段，進一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。 主要抗干擾措施(1) 采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾(2) 硬件濾波及軟件抗干擾措施(3) 正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復雜的問題，因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，對有些干擾情況還需做具體分析，采取對癥下藥的方法，才能夠使PLC控制系統(tǒng)正常工作。工業(yè)現(xiàn)場電磁環(huán)境復雜，有時只采用硬件措施不能完全消除干擾的影響，必須用軟件措施加以配合。 西門子S7300可編程控制器簡述SIMATIC S7 系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎上于1995年陸續(xù)推出的性能價格比較高的PLC系統(tǒng)[7]。其中，微型的有SIMATIC S7200系列，最小配置為8DI/6DO，可擴展2～7個模塊，最大I/O點數(shù)為64 DI/DO、12 AI/4 AO；中小型的有SIMATIC S7300系列；中高檔性能的有S7400系列。SIMATIC S7系列PLC都采用了模塊化、無排風扇結構且具有易于用戶掌握等特點，使得S7系列PLC成為各種從小規(guī)模到中等性能要求以及大規(guī)模應用的首選產品。SIMATIC S7300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：(1) 高速的指令處理，～ us的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內開辟了全新的應用領域。(2) 人機界面(HMI)，方便的人機界面服務已經集成在S7300操作系統(tǒng)內，因此人機對話的編程要求大大減少。(3) 診斷功能，CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件。(4) 口令保護，多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改。 SIMATIC S7300系列PLC系統(tǒng)基本構成S7300系列PLC與其它可編程控制器一樣，都采用循環(huán)掃描工作方式。S7300系列PLC有CPU312 IFM、CPU31CPU31CPU314 IFM、CPU315/3152DP、CPU3162DP、CPU3182DP等8種不同的中央處理單元可供選擇。它們的主要性能指標如表21所示。CPU3152DP、CPU3162DP、CPU3182DP都具有現(xiàn)場總線擴展功能。CPU以梯形圖LAD、功能塊FBD或語句表STL進行編程。表21 S7300 CPU性能指標CPU 312IFMCPU 313CPU 314CPU 315CPU3152DP存放程序和數(shù)據(jù)的RAM6KB/典型2KB語句12KB/典型4KB語句24KB/典型8KB語句48KB/典型16K語句48KB/典型16K語句每1K二進制語句執(zhí)行時間位存儲器10242048204820482048計數(shù)器3264646464定時器64128128128128數(shù)字量輸入/輸出（主機）144/16128/0512/01024/01024/0模擬量入/輸出（最多）323264128128通信口MPI接口MPI接口MPI接口MPI接口MPI接口實時時鐘——內置內置內置IM361SM321SM332IM360FM351SM331SM332PS307PGOP其他PLCCPU模塊圖22 S7300系統(tǒng)構成 SIMATIC S7300的組成 SIMATIC S7300系列PLC是模塊化結構設計，各種單獨模塊之間可進行廣泛組合和擴展。其系統(tǒng)構成如圖22所示。它的主要組成部分有導軌（RACK）、電源模塊（PS）、中央處理單元模塊（CPU）、接口模塊（IM）、信號模塊（SM）、功能模塊（FM）等。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7 PLC相連。 S7300的擴展能力S7300是模塊化的組合結構，根據(jù)應用對象的不同，可選用不同型號和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機架（導軌）或多個機架上。與CPU312 IFM和CPU313配套的模塊只能安裝在一個機架上。除了電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個機架上最多只能再安裝8個信號模塊或功能模塊。CPU314/315/3152