PLC 通訊原理和程序設(shè)計(jì)

1、PLC 通訊原理和程序設(shè)計(jì)通訊程序設(shè)計(jì)在自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，例如 plc 與操作界面的數(shù)據(jù)交換，通過通訊對變頻器的控制， plc 的連網(wǎng)等等。要想實(shí)現(xiàn) plc 的通訊編程，首先所選的 plc 必須有強(qiáng)大的通訊能力，就是說 plc 的操作系統(tǒng)能夠支持多種通訊格式，通常一種品牌的 plc 如果能夠提供給用戶更多的編程自由度，那么這種品牌的技術(shù)開發(fā)能力就越強(qiáng)大，大多數(shù)品牌只能提供固定格式的通訊格式或協(xié)議，這就大大局限了 plc 與其他智能設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。我們的 plc 產(chǎn)品具有 RS232 和光電隔離的 RS485 兩個(gè)自由通訊口 , 兩個(gè)通訊口可以同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，幾乎可以適應(yīng)所有通訊格式，可

2、以提供 CRC 和 BCC 等多種校驗(yàn)方式。以一臺(tái) PLC 通過 485 通訊控制多個(gè)某品牌的變頻器為例：如果該變頻器的波特率是 9600b/s ， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)， 1 個(gè)停止位。那么首先必須在 plc 的嵌入 C 窗口的初始化代碼區(qū)編程一個(gè)通訊口設(shè)置語句： Set485Port(9600,o,8,1); 僅僅一個(gè)語句就完成了對 485 通訊口的編程。由于 485 通訊必須設(shè)定主從關(guān)系，這里是 plc 控制多臺(tái)變頻器，所以 plc 必須設(shè)置為主，因此還需在初始化代碼區(qū)增加一個(gè)地址和主從設(shè)定語句： SetAddress(1,MASTER); 事實(shí)上，對于主控制器來說，地址已經(jīng)失去意義。通

3、訊口已經(jīng)設(shè)置完畢，下面就是如何根據(jù)要求將數(shù)據(jù)發(fā)送給變頻器。 例如一組 8 字節(jié)控制數(shù)據(jù)如下所示：01h -> 變頻器編號03h -> 命令21h -> 兩字節(jié)參數(shù)地址02h00h -> 兩字節(jié)參數(shù)02hCRC -> 兩字節(jié) CRC 校驗(yàn)馬CRCPLC 程序：Set485TBAddPointer(0);AddNumberTo485TB(0x1);AddNumberTo485TB(0x3);AddNumberTo485TB(0x21);AddNumberTo485TB(0x2);AddNumberTo485TB(0x0);AddNumberTo485TB(0x2);A

4、ddCRCTo485TB();Start485Transmit();PLC 基礎(chǔ)知識簡介在自動(dòng)化控制領(lǐng)域， PLC 是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有 200 多廠家生產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車（ 23% ）、糧食加工（ 16.4% ）、化學(xué) / 制藥（ 14.6% ）、金屬 / 礦山（ 11.5% ）、紙漿 / 造紙（ 11.3% ）等行業(yè)。為了使各位初學(xué)者更方便地了解 PLC ，本文對 PLC 的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識作一簡介，以期對各位網(wǎng)友有所幫助。 一、 PLC 的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)

5、系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。 1968 年美國 GM （通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller （ PC ）。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡稱 PC ）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller （ PLC ），現(xiàn)在，仍常常將 PLC 簡稱 PC 。PLC 的定義有許

6、多種。國際電工委員會(huì)（ IEC ）對 PLC 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為 3040% 。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，

7、在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。 二、 PLC 的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 三、 CPU 的構(gòu)成CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套

8、PLC 至少有一個(gè) CPU ，它按 PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對各部分的工

9、作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC 的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 四、 I/O 模塊PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O ）完成的。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)

10、，輸出模塊相反。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI ），開關(guān)量輸出（ DO ），模擬量輸入（ AI ），模擬量輸出（ AO ）等模塊。 開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或 1 和 0 ）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的 I/O 分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC 、 110VAC 、 24VDC ，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分，有電流型（ 4-20mA,0-20mA ）、電壓型（ 0-10V,0-5V,-10-10V ）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、

11、脈沖等模塊。 按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 五、電源模塊PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC ），直流電源（常用的為 24VAC ）。 六、底板或機(jī)架 大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 七、 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備1 、編程設(shè)備：編

12、程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器 PLC 一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。2 、人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。3 、輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如 EPROM 、 EEPROM 寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。 八、 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳

13、送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出 " 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 " 的觀點(diǎn)說法。PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù) PLC 具有 RS-232 接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC 的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。 對于一個(gè)自動(dòng)化工程 ( 特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng) ) 來講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)

14、規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)用的抗干擾問題隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， PLC 在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。 PLC 控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型 PLC ，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高 PLC 控制系統(tǒng)可

15、靠性，一方面要求 PLC 生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。  2  電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾2.1  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(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源，即干擾源。  干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)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(zhì)不同，

16、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。共模干擾是信號對地的電位差，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓迭加所形成。共模電壓有時(shí)較大，特別是采用隔離性能差的配電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達(dá) 130V 以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)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(tǒng) 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(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾

17、所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。  2.2 PLC 控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源2.2.1  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(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復(fù)雜。若 PLC 系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，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(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；而是對 PLC 通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路的感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電

18、纜和 PLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。  2.2.2  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(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴(yán)重。（ 1 ）來自電源的干擾實(shí)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，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后更換隔離性能更高的 PLC 電源，問題才得到解決。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(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，入開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)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

19、常采用隔離電源，但其機(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)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。（ 2 ）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(huì)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(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號引入干擾會(huì)引起 I/O 信號工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)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(dòng)和死機(jī)

20、。 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(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。（ 3 ）來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾接地是提高電子設(shè)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(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)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(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對 PLC 系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)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(diǎn)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

21、過屏蔽層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)有會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)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(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響 PLC 內(nèi)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(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對信號測控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。  2.2.3  來自 PLC 系統(tǒng)內(nèi)部的干擾主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相

22、互電磁輻射產(chǎn)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(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容，比較復(fù)雜，作為應(yīng)用部門是無法改變，可不必過多考慮，但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績或經(jīng)過考驗(yàn)的系統(tǒng)。  3 PLC 控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計(jì)為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內(nèi)外電磁干擾，必須從設(shè)計(jì)階段開始便采取三個(gè)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(diǎn)就是抑制電磁干擾的基本原則。PLC 控制系統(tǒng)的抗干擾是一個(gè)系統(tǒng)工程，要求制造單位設(shè)計(jì)生產(chǎn)出具有較強(qiáng)抗干擾能

23、力的產(chǎn)品，且有賴于使用部門在工程設(shè)計(jì)、安裝施工和運(yùn)行維護(hù)中予以全面考慮，并結(jié)合具有情況進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運(yùn)行可靠性。進(jìn)行具體工程的抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)主要以下兩個(gè)方面。  3.1  設(shè)備選型在選擇設(shè)備時(shí)，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)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(shù)、隔離性能好的 PLC 系統(tǒng)；其次還應(yīng)了解生產(chǎn)廠給出的抗干擾指標(biāo)，如共模擬制比、差模擬制比，耐壓能力、允許在多大電場強(qiáng)度和多高頻率的磁場強(qiáng)度環(huán)境中工作；另外是靠考查其在類似工作中的應(yīng)用實(shí)績。   在選擇國外進(jìn)口產(chǎn)品要注意：我國是采用 220V

24、高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是 110V 低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點(diǎn)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(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運(yùn)行，這就要在采用國外產(chǎn)品時(shí)，按我國的標(biāo)準(zhǔn)（ GB/T13926 ）合理選擇。  3.2  綜合抗干擾設(shè)計(jì)主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內(nèi)容包括：對 PLC 系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進(jìn)行隔離、濾波，特別是原理動(dòng)力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾；正確設(shè)計(jì)接地點(diǎn)和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另

25、外還必須利用軟件手段，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。4  主要抗干擾措施4.1  采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾在 PLC 控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入 PLC 控制系統(tǒng)主要通過 PLC 系統(tǒng)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(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在，對于 PLC 系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)大

26、，抑制干擾能力差，經(jīng)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(yīng)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(shù)）的配電器，以減少 PLC 系統(tǒng)的干擾。此外，位保證電網(wǎng)饋點(diǎn)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(qiáng)的干擾隔離性能，是一種 PLC 控制系統(tǒng)的理想電源。  4.2  電纜選擇的敖設(shè)為了減少動(dòng)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(dòng)力線生產(chǎn)的電磁干擾，該工程投產(chǎn)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，

27、信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層敖設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號，避免信號線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。  4.3  硬件濾波及軟件抗如果措施信號在接入計(jì)算機(jī)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。由于電磁干擾的復(fù)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(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí)，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；

28、采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。  4.4  正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是 PLC 控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對 PLC 控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號交換頻率一般都低于 1MHz ，所以 PLC 控制系統(tǒng)接地線采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的 PLC 系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。如

29、果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于 22mm2 的銅導(dǎo)線，總母線使用截面大于 60mm2 的銅排。接地極的接地電阻小于 2 ，接地極最好埋在距建筑物 10  15m 遠(yuǎn)處，而且 PLC 系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距 10m 以上。信號源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在 PLC 側(cè)接地；信號線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測點(diǎn)信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇

30、適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。  5  結(jié)束語PLC 控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)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。PLC 故障與顯示方法在 PLC 控制系統(tǒng)中由于誤操作、外圍元件設(shè)備故障等會(huì)經(jīng)常引發(fā)生產(chǎn)上的損失和安全事故，因此本文著重探討故障形成的各種類型并進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，同時(shí)將故障診斷信息通過特定的途徑進(jìn)行顯示、報(bào)警和存檔。關(guān)鍵詞      可編程控制器      故障診斷 &

31、#160;    邏輯圖1  前言在 PLC 組成的各類控制系統(tǒng)中，   由于復(fù)雜的邏輯關(guān)系、繁多的控制元件、分散的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和運(yùn)行設(shè)備，一旦其中發(fā)生誤操作或者外圍元件、設(shè)備的故障將會(huì)造成生產(chǎn)上的損失和安全事故。那么在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)必須充分考慮到這一點(diǎn)，在便于維護(hù)和檢修的前提下，自動(dòng)、及時(shí)、準(zhǔn)確地診斷和顯示各類故障信息就顯得尤其重要。本文就常見的故障診斷給予邏輯圖、示意圖的實(shí)現(xiàn)，并且探討一種實(shí)際可行的途徑將此信息顯示、報(bào)警和存檔。2 PLC 系統(tǒng)的故障類型PLC 系統(tǒng)的故障可以由以下幾種：2.1  狀態(tài)矛盾診斷紅外我們根據(jù)設(shè)備

32、或元器件之間的信號，來檢查它們的實(shí)際狀態(tài)是否處于邏輯矛盾，如是則必然有其中的一個(gè)信號為假狀態(tài)。比如某一上下滑動(dòng)的氣缸，其上下端的接近開關(guān)如采用同種型號且常開一致的情況下，如出現(xiàn)兩接近開關(guān)的信號同為 “1” 時(shí)，說明其中一開關(guān)失靈，產(chǎn)生故障信息。用邏輯圖表示如下 ( 略 )  ：圖中， I 1.0  和  I 1.1  分別表示上下限位，當(dāng) I 1.0 動(dòng)作時(shí)， I 1.1 也動(dòng)作時(shí) PLC 診斷為故障 M 1.0  。類似的還有電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)信號、行程開關(guān)的常開和常閉信號等均不能同時(shí)出現(xiàn)。2.

33、2  動(dòng)作聯(lián)鎖條件故障為保證特定設(shè)備的正常運(yùn)行或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正確動(dòng)作，一般需要提供動(dòng)作的聯(lián)鎖條件，比如安全開關(guān)、設(shè)備的就緒、其他動(dòng)作的到位等。一旦其中一項(xiàng)不滿足且設(shè)備或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)命令發(fā)出時(shí)，系統(tǒng)會(huì)顯示聯(lián)鎖條件故障。比如造紙機(jī)烘缸傳動(dòng)電機(jī)的正常運(yùn)行，其首要條件為緊急安全開關(guān)（常閉 I 2.0 ）、烘缸潤滑油正常信號（常閉 I 2.1 ）、烘缸干毯跑偏器限位正常信號（常閉 I 2.2 ）。如該傳動(dòng)啟動(dòng)命令（ I 2.3  為 “1” ）輸出后，只要其中一個(gè)聯(lián)鎖條件不符和，就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作聯(lián)鎖條件故障信息（ M 2.0 ）。

34、0;上圖 ( 略 )  中，當(dāng)故障信息出現(xiàn)后可以用復(fù)位按鈕（ I 2.4 ）進(jìn)行復(fù)位。類似的情況除各類傳動(dòng)聯(lián)鎖條件外，還有嚙合輥的動(dòng)作聯(lián)鎖條件、 IR 紅外線投入運(yùn)行聯(lián)鎖條件等。 2.3  動(dòng)作不到位或命令發(fā)出后未動(dòng)作診斷氣在設(shè)備運(yùn)行和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的命令發(fā)出后，為檢測其動(dòng)作的有效性和準(zhǔn)確率，常常需要設(shè)置一定的時(shí)間延遲來判斷動(dòng)作的執(zhí)行情況。對于動(dòng)作不到位檢測，需要在動(dòng)作執(zhí)行末端或執(zhí)行的結(jié)果上加上檢測開關(guān)（如行程開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)、流量開關(guān)、紅外開關(guān)等）；對于未動(dòng)作檢測，則需要在執(zhí)行前端或執(zhí)行的結(jié)果上加上檢測開關(guān)。例如在一滑動(dòng)氣缸的前端加上一感應(yīng)開關(guān)（常開 I3

35、.0 ），動(dòng)作命令（ Q 3.0 為 “1” ）發(fā)生前執(zhí)行機(jī)構(gòu)在前端位置，當(dāng)動(dòng)作命令 15 秒后仍未檢測到感應(yīng)開關(guān)發(fā)生變化，則輸出未動(dòng)作故障信息（ D 3.0 ）。該故障信息可用復(fù)位按鈕（ I 10.0 ）進(jìn)行復(fù)位。         類似的情況除各類氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還有泵體的運(yùn)行（通過流量檢測）、加熱器的投入（通過 PT 熱敏回路）等。2.4  分步控制出錯(cuò)診斷在實(shí)際的設(shè)備運(yùn)行中經(jīng)常需要分步控制以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的要求，因此發(fā)現(xiàn)分步控制中的錯(cuò)誤并將該出錯(cuò)的分步顯示出來，便于系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這就是分步控制出錯(cuò)診斷。比如，某自動(dòng)過程啟動(dòng)后，有 3 個(gè)分步動(dòng)作。在啟動(dòng)命令信號發(fā)出后，先執(zhí)行分步 1 動(dòng)作，然后對該動(dòng)作的結(jié)果進(jìn)行判斷，如正確繼續(xù)進(jìn)入分步 2 動(dòng)作，不正確則退出該自動(dòng)過程，同時(shí)顯示故障信息 D 4.0( 分步 1 動(dòng)作不充分 ) 。分步 2 、 3 動(dòng)作的原理同分步 1 。待全部正確結(jié)束后才輸出完成信號。具體的故障診斷示意圖如下 ( 略 )