西門子6SE6420-2UC15-5AA1                   西門子6SE6420-2UC15-5AA1

潯之漫 智控技術有限公司  上海詩慕自動化設備有限公司
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  二、PLC的應用領域

    目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下幾類：

    1．開關量邏輯控制

哪些措施可以提高PLC系統的搞干擾性能

1、采用性能優良的電源，抑制電網引入的干擾

在PLC控制系統中，電源占有極重要的地位。電網干擾串入PLC控制系統主要通過PLC系統的供電電源（如CPU 電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現在，對于PLC系統供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對于變送器供電的電源和PLC系統有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數大，抑制干擾能力差，經電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術）的配電器，以減少PLC系統的干擾。

此外，位保證電網饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統的理想電源。

2、電纜選擇的敖設

為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動力線生產的電磁干擾，該工程投產后取得了滿意的效果。

不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敖設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設，以減少電磁干擾。

3、 硬件濾波及軟件抗如果措施

由于電磁干擾的復雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統的軟件設計和組態時，還應在軟件方面進行抗干擾處理，進一步提高系統的可靠性。常用的一些措施：數字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態零點，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件陷阱等提高軟件結構可靠性。

信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。

對干較低信噪比的模擬量信號．常因現場瞬時干擾而產生較大波動，若僅用瞬時采樣植進行控制計算會產生較大誤差，為此可采用數字濾波方法。

  現場模擬量信號經A／D轉換后變成離散的數字信號，然后將形成的數據按時間序列存入PLC內存。再利用數字濾波程序對其進行處理，濾去噪聲部分獲得單純信號， 可對輸入信號用m次采樣值的平均值來代替當前值，但井不是通常的每采樣。次求一次平均值，而是每采樣一次就與近的m－l次歷史采樣值相加，此方法反應速度快，具有很好的實時性，輸入信號經過處理后用干信號顯示或回路調節，有效地抑制了噪聲干擾。

    取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

    2．工業過程控制

概況
1-2 MICROMASTER 420使用大全
1.1 MICROMASTER 420 系列變頻器
MICROMASTER420 是用于控制三相交流電動機速度的變頻器系列。本系列有多種型號，從單相
電源電壓，額定功率120W 到三相電源電壓，額定功率11KW 可供用戶選用。
本變頻器由微處理器控制，并采用具有現代*技術水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功
率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調制的開關頻率是可
選的，因而降低了電動機運行的噪聲。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。
MICROMASTER420 具有缺省的工廠設置參數，它是給數量眾多的簡單的電動機控制系統供電的
理想變頻驅動裝置。由于MICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能，在設置相關參數以后，
它也可用于更高級的電動機控制系統。
MICROMASTER 420 既可用于單機驅動系統，也可集成到‘自動化系統’中。
1.2 特點
主要特性
?? 易于安裝
?? 易于調試
?? 牢固的EMC 設計
?? 可由IT（中性點不接地）電源供電
?? 對控制信號的響應是快速和可重復的
?? 參數設置的范圍很廣，確保它可對廣泛的應用對象進行配置
?? 電纜連接簡便
?? 采用模塊化設計，配置非常靈活
?? 脈寬調制的頻率高，因而電動機運行的噪音低
?? 詳細的變頻器狀態信息和信息集成功能
?? 有多種可選件供用戶選用：用于與PC 通訊的通訊模塊，基本操作面板（BOP），高級操作面
板（AOP），用于進行現場總線通訊的PROFIBUS 通訊模塊
性能特征
?? 磁通電流控制（FCC），改善了動態響應和電動機的控制特性
?? 快速電流限制（FCL）功能，實現正常狀態下的無跳閘運行
?? 內置的直流注入制動
?? 復合制動功能改善了制動特性
?? 加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能
?? 具有比例，積分（PI）控制功能的閉環控制
?? 多點V/f 特性
保護特性
?? 過電壓/欠電壓保護
?? 變頻器過熱保護
?? 接地故障保護
?? 短路保護
?? I2t 電動機過熱保護
?? PTC 電動機保護 

西門子MM420型號：

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    在工業生產過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量（即模擬量），PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

    3．運動控制

    PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

    4．數據處理

    PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用于如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

    5．通信及聯網

    PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

    三、PLC的應用特點

    1．可靠性高，抗干擾能力強

    高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了*的抗干擾技術，具有很高的可靠性。使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統將*的可靠性。

    2．配套齊全，功能完善，適用性強

    PLC發展到今天，已經形成了各種規模的系列化產品，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。多種多樣的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

    3．易學易用，深受工程技術人員歡迎

    PLC是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業控制打開了方便之門。

    4．系統的設計，工作量小，維護方便，容易改造

    PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經過改變程序而改變生產過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產場合。

    四、PLC應用中需要注意的問題

    PLC是一種用于工業生產自動化控制的設備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業環境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強，但當生產環境過于惡劣，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控制系統可靠性，一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力；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，有效地增強系統的抗干擾性能。因此在使用中應注意以下問題：

    1．工作環境

    (1)溫度PLC要求環境溫度在0~55oC，安裝時不能放在發熱量大的元件下面，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10~55Hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。

    (4)空氣避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。

    (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都有直流24V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。

    2．控制系統中干擾及其來源

    現場電磁干擾是PLC控制系統中見也是易影響系統可靠性的因素之一，所謂治標先治本，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。因此必須知道現場干擾的源頭。

    (1)干擾源及一般分類

    影響PLC控制系統的干擾源，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產生磁場，對設備產生電磁輻射；磁場改變產生電流，電磁高速產生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態（同方向）電壓疊加所形成。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞（這就是一些系統I/O模件損壞率較高的主要原因），這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。

    (2)PLC系統中干擾的主要來源及途徑

    a.強電干擾

    PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓。尤其是電網內部的變化，刀開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等，都通過輸電線路傳到電源原邊。

    b.柜內干擾

    控制柜內的高壓電器，大的電感性負載，混亂的布線都容易對PLC造成一定程度的干擾。

    c.來自信號線引入的干擾

    與PLC控制系統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：一是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干擾，這往往被忽視；二是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。

    d.來自接地系統混亂時的干擾

    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系統將無法正常工作。

    e.來自PLC系統內部的干擾

    主要由系統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。

    f.變頻器干擾

    一是變頻器啟動及運行過程中產生諧波對電網產生傳導干擾，引起電網電壓畸變，影響電網的供電質量；二是變頻器的輸出會產生較強的電磁輻射干擾，影響周邊設備的正常工作。