LM高級培訓教程(lq)分析.ppt

1、,PLC基礎(chǔ)知識,PLC基礎(chǔ)知識,LM PLC高級培訓教程,真 誠 地 為 用 戶 設(shè) 想 Concern the customers with sincerity,和利時PLC培訓資料,干擾和保護 模擬量信號處理 現(xiàn)場總線通訊 特殊用法及討論,內(nèi)容介紹,PLC系統(tǒng)中的電磁干擾源 LM的抗干擾措施 電源濾波器的作用及注意問題 數(shù)字量輸入點的抗干擾處理 3310信號不穩(wěn)定原因及處理方法 繼電器與晶體管輸出區(qū)別及輸出點保護,干擾和保護,PLC系統(tǒng)中的電磁干擾源,強電干擾 PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。當電網(wǎng)本身不穩(wěn)定，或者受到較大的沖擊和干擾的時候，會通過輸電線路傳到PLC的電源端，造成干

2、擾。在這種情況下，PLC的電源應(yīng)該使用隔離電源，或者在電源端使用電源隔離器。,PLC系統(tǒng)中的電磁干擾源,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號外，總會有外部干擾信號進入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過現(xiàn)場監(jiān)測或執(zhí)行裝置供電電源或公用信號儀表的供電電源串入電網(wǎng)干擾。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。由信號線引入的干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元件損傷。,PLC系統(tǒng)中的電磁干擾源,來自接地系統(tǒng)不正確時的干擾 接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設(shè)

3、備向外發(fā)出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾，使PLC系統(tǒng)無法正常工作。,LM的抗干擾措施,做好變頻器或者電機的接地。 這一步是從根本上解決干擾問題。只有做好接地工作，減弱干擾源的干擾，才能真正避免干擾。 做好PLC電源的隔離和濾波工作。 變頻器和大電機的啟停，會引起電網(wǎng)的不穩(wěn)定。電網(wǎng)的不穩(wěn)定，會將干擾引入至PLC的電源。,LM的抗干擾措施,對PLC的輸入點進行軟件濾波。 LM系列PLC可以對PLC的輸入點進行一階軟件濾波?？梢酝ㄟ^對輸入點的濾波，減少干擾對輸入點的影響。 對輸入點進行濾波。 可以在輸入端的信號線中加入電容進行濾波，可以有效地去除干擾。 從軟件中進行處理。 諸如對輸入點進

4、行延時讀取等方法，從軟件中避免干擾。,電源濾波器作用及注意問題,PLC的正常供電均由電網(wǎng)提供，當電網(wǎng)不穩(wěn)定，或者有大容量設(shè)備啟停引起電網(wǎng)電壓波動及工頻干擾時，我們就需要對輸入電源進行濾波，以解決電網(wǎng)尖峰脈沖的干擾。,電源濾波器作用及注意問題,注意問題： 濾波器應(yīng)盡量靠近設(shè)備交流電入口處安裝，應(yīng)使未經(jīng)過濾波的交流電源線在設(shè)備內(nèi)盡可能的短。 濾波器接地線上有大的電流流過，會產(chǎn)生電磁輻射，應(yīng)對濾波器進行良好的屏蔽和接地。濾波器的輸入線和輸出線不能捆扎在一起，在布線時盡量增大其間距，以減小他們之間的耦合，可加隔板或屏蔽層。,高速計數(shù)器的抗干擾處理,在使用高速通道進行高速計數(shù)時，可能有干擾脈沖產(chǎn)生。 可

5、以選擇加電容濾波的方式，電容可以選擇普通的瓷片電容，耐壓在50V，電容大小在0.1微法左右。 連接方法：在輸入公共端和輸入點之間跨接。,LM3310信號不穩(wěn)定原因及處理方法,你可能使用了一個自供電或隔離的傳感器電源，兩個電源沒有彼此連接，即模擬量輸入模塊的電源地和傳感器的信號地沒有連接。這將會產(chǎn)生一個很高的上下振動的共模電壓，影響模擬量輸入值。LM3310要求信號電壓+共模電壓13V，假如實際高于13V，則會出現(xiàn)變化很大不穩(wěn)定的值。,LM3310信號不穩(wěn)定原因及處理方法,另一個原因可能是模擬量輸入模塊接線太長或絕緣不好。 LM3310有共地端M，假如出現(xiàn)上述問題，可以把輸入信號的負端連接到M端

6、上，以消除共模電壓過大而帶來的干擾。但應(yīng)該注意，這種方式適合于變送器允許把負端連接在一起的情況。,繼電器和晶體管的區(qū)別,1、負載電壓、電流類型不同 負載類型：晶體管只能帶直流負載，而繼電器帶交、直流負載均可。 電流：晶體管電流1A，繼電器2A。 電壓：晶體管可接直流24V，繼電器可以接直流24V或交流 220V。,繼電器和晶體管的區(qū)別,2.負載能力不同 晶體管帶負載的能力小于繼電器帶負載的能力，用晶體管時，需要外加繼電器帶動大負載。 3.晶體管過載能力小于繼電器過載的能力 一般來說，存在沖擊電流較大的情況時（感性負載），晶體管過載能力較小，需要降額更多。,繼電器和晶體管的區(qū)別,4.晶體管響應(yīng)速

7、度快于繼電器 繼電器輸出型原理是CPU驅(qū)動繼電器線圈，令觸點吸合，使外部電源通過閉合的觸點驅(qū)動外部負載，其開路漏電流為零，響應(yīng)時間慢（約10ms）。 晶體管輸出型原理是CPU通過光耦合使晶體管通斷，以控制外部直流負載，響應(yīng)時間快（小于0.6ms）。晶體管輸出一般用于高速輸出，如伺服步進等，用于動作頻率高的輸出：如溫度控制， 主要用在步進電機控制，也有伺服控制，還有電磁閥控制（閥動作頻率高）。,繼電器和晶體管的區(qū)別,5.在額定工作情況下，繼電器有動作次數(shù)壽命，晶體管只有老化沒有使用次數(shù)限制 繼電器是機械元件所以有動作壽命，晶體管是電子元件，只有老化，沒有使用次數(shù)限制。繼電器的每分鐘開關(guān)次數(shù)也是有

8、限制的，而晶體管則沒有。,輸出點的保護,假如需要在輸出端接入感性負載，推薦在感性負載中加入抑制回路，以抑制在關(guān)閉電源時電壓的瞬間升高?？梢圆捎萌缦路椒ǎ?直流繼電器的保護： 將電阻/電容網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于低壓（DC30V）直流繼電器電路中，與負載跨接，構(gòu)成一個由繼電器驅(qū)動直流負載的直流繼電器保護電路，如下圖所示。,干擾和保護 模擬量信號處理 現(xiàn)場總線通訊 特殊用法及討論,內(nèi)容介紹,電壓變送器和電流變送器的區(qū)別 單端輸入和差分輸入的區(qū)別 模擬量輸出模塊的阻抗問題 熱電偶、熱電阻測溫原理 熱電阻二線、三線、四線制的接法,模擬量信號處理,電壓變送器與電流變送器的區(qū)別,電壓型的模擬量信號，由于輸入端的內(nèi)阻很高

9、（LM系列PLC的模擬量模塊為1兆歐），極易引入干擾，一般電壓變送器用在控制設(shè)備柜內(nèi)電位器設(shè)置，或者距離非常近、電磁環(huán)境好的場合。 電流型信號不容易受到傳輸線沿途的電磁干擾，因而在工業(yè)現(xiàn)場獲得廣泛的應(yīng)用。,電流信號可以傳輸比電壓信號遠得多的距離。 信號輸出端的驅(qū)動能力必須大于信號輸入端的內(nèi)阻與傳輸線電阻之和。,單端輸入和差分輸入的區(qū)別,單端輸入，輸入信號均以共同的地線為基準。而差分輸入，則通過一對信號線來傳輸，一個信號線上傳輸我們通常所理解的信號；另一個信號線上傳輸一個等值而方向相反的信號。 單端輸入時， 是判斷信號與 GND 的電壓差。差分輸入時，是判斷兩個信號線的電壓差。信號受干擾時，差分

10、的兩線會同時受影響，但電壓差變化不大。而單端輸入的一線變化時， GND 不變，所以電壓差變化較大。,單端輸入和差分輸入的區(qū)別,差分輸入優(yōu)點： 抗干擾能力強。因為兩根差分走線之間的耦合很好，當外界存在噪聲干擾時，幾乎是同時被耦合到兩條線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消。 能有效抑制電磁輻射。同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的電磁場可以相互抵消，耦合的越緊密，泄放到外界的電磁能量越少。 時序定位精確。由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個信號的交點，而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷，因而受工藝，溫度的影響小，能降低時序上的誤差，同時也更適合于

11、低幅度信號的電路。,模擬量輸出模塊的阻抗,模擬量輸出模塊的輸出阻抗即為模擬量模塊的帶負載能力。所謂的帶負載能力，是指在確保最大能輸出（20mA/10V）的條件下，AO的最大電阻負載。例如，對電流來說，能滿足電流為20mA的最大的電阻，即為輸出阻抗。LM3320的電壓輸出阻抗為最小2000，電流輸出阻抗為最大600。,熱電偶和熱電阻測溫的原理,熱電偶測溫的基本原理是熱電效應(yīng)。兩根不同材料的金屬導體兩端連接在一起，當1點與2點的溫度不同時（TT0），則回路中就會產(chǎn)生熱電勢，這種物理現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。,熱電阻測溫是基于金屬導體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進行溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料

12、制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅。,熱電偶和熱電阻測溫的原理,二者區(qū)別 相比于熱電阻，熱電偶的測量范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)響應(yīng)好，便于自動控制和集中控制，因此在較高溫度的時候一般采用熱電偶測量。而在低溫測量的場合，因為熱電阻不需要補償導線，應(yīng)用比熱電偶更方便。,熱電阻的兩線、三線、四線區(qū)別,熱電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件。工業(yè)用熱電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，與控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對測量結(jié)果會有較大的影響。目前熱電阻的引線主要有三種方式。 兩線制：在熱電阻的兩端各連接一根導線來引出電阻信號的方式叫二線制。這種引線方法很簡單，但由于連接導線必然存在引線電阻r

13、，r大小與導線的材質(zhì)和長度的因素有關(guān)，因此這種引線方式只適用于測量精度較低的場合；,熱電阻的兩線、三線、四線區(qū)別,三線制：在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制。通過測量一根導線的線阻，減少由于導線引起的誤差，精度比兩線制高。 四線制：在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制。通過測量兩根導線的線阻，可完全消除引線的電阻影響，但成本較高，主要用于高精度的溫度檢測。,干擾和保護 模擬量信號處理 現(xiàn)場總線通訊 特殊用法及討論,內(nèi)容介紹,串口通訊接口標準 Modbus通訊協(xié)議概述 串口調(diào)試工具的使用方法 LM遠距離通訊的實現(xiàn)方法 LM3403使用注意事項 DP通

14、訊異常原因 通訊線路如何保護,現(xiàn)場總線通訊,串口通訊的接口標準,RS232是目前應(yīng)用很廣泛的一種串行接口。RS232采用不平衡的傳輸方式， 即所謂單端通信。收、發(fā)數(shù)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地。其傳輸距離最大約為15m，最高速率為38.4Kbps。,RS485是應(yīng)用很廣泛的一種串行接口，通過信號差分進行數(shù)據(jù)收發(fā)，最大的傳輸距離約為1200m。最大傳輸速率為10Mbps，此時的傳輸距離為120m，可連接32個收發(fā)器。如果適當?shù)慕档退俾剩梢栽黾悠鋫鬏斁嚯x。,Modbus通訊協(xié)議概述,Modbus協(xié)議是主從站通訊協(xié)議，用異步串行口完成通訊，物理層采用RS485或RS232。傳輸速率可以達到115kb

15、ps，理論上可接（尋址）一臺主站和至多247臺從站。受線路和設(shè)備的限制，最多可接一臺主站和32臺從站。 Modbus協(xié)議的某些特性是固定的，如幀格式、幀順序、通訊錯誤和異常情況的處理，以及所執(zhí)行的功能等，都不能隨便改動。其他特性屬于用戶可選的，如傳輸介質(zhì)、波特率、字符奇偶校驗、停止位的個數(shù)等等，傳輸模式為RTU。用戶所選擇的參數(shù)對于各個站必須一致，在系統(tǒng)運行時不能改變。,Modbus通訊協(xié)議概述,Modbus的傳輸模式：RTU方式。 Modbus協(xié)議的幀（報文）格式：RTU幀。,Modbus通訊協(xié)議概述,Modbus有兩種通訊方式：應(yīng)答方式和廣播方式。 應(yīng)答方式是主站向某個從站（地址1247）

16、發(fā)出命令，然后等待從站的應(yīng)答；從站接到主站命令后，執(zhí)行命令，并將執(zhí)行結(jié)果返回給主站作為應(yīng)答，然后等待下一個命令。 廣播方式是主站向所有從站發(fā)送命令（從站地址為0），不需要等待從站應(yīng)答；從站接到廣播命令后，執(zhí)行命令，也不向主站應(yīng)答。 只有05、06、15、16這四項功能對廣播方式有效。,Modbus通訊協(xié)議概述,Modbus協(xié)議中的數(shù)據(jù)類型： 0 x:開關(guān)量輸出 1x:開關(guān)量輸入 3x:模擬量輸入 4x:模擬量輸出 LM支持的Modbus協(xié)議功能碼： 01讀取開出狀態(tài) 取得一組開關(guān)量輸出的當前狀態(tài) 02讀取開入狀態(tài) 取得一組開關(guān)量輸入的當前狀態(tài) 03讀取模出狀態(tài) 取得一組模擬量輸出的當前狀態(tài) 0

17、4讀取模入狀態(tài) 取得一組模擬量輸入的當前狀態(tài) 05強制單路開出 強制設(shè)定某個開關(guān)量輸出的值 06強制單路模出 強制設(shè)定某個模擬量輸出的值 15強制多路開出 強制設(shè)定從站幾個開關(guān)量輸出的值 16強制多路模出 強制設(shè)定從站幾個模擬量輸出的值,Modbus通訊協(xié)議概述,通訊實例： 以下例子是讀取17號從站模出點0108-0110 的狀態(tài)。應(yīng)答數(shù)據(jù)高字節(jié)在前。108是555， 109是0，110是100。 詢問RTU幀：,應(yīng)答RTU幀：,串口調(diào)試工具的使用方法,串口端口設(shè)置與計算機一致，諸如你用COM1與PLC通訊； 波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位等，和PLC通訊口設(shè)置一致；,注意將Modbus RTU校驗打

18、鉤，如下圖設(shè)置；,設(shè)置完成后，打開串口，即可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。,串口調(diào)試工具的使用方法,發(fā)送數(shù)據(jù)： 如下所示，發(fā)送數(shù)據(jù)串33 05 00 00 FF 00 其中，33為16進制數(shù)，10進制為51，表示從站地址。假如從站地址為3，則這里寫03 05為功能碼，作用為設(shè)置輸出值 00 00表示設(shè)置%QX0.0的值，假如是00 01，則為%QX0.1.以此類推 FF 00表示設(shè)置將該點設(shè)置為1，假如是00 FF，則表示設(shè)置為0. 在發(fā)送后，會在其后面自動加上CRC校驗碼，不用人為加入。,串口調(diào)試工具的使用方法,接收數(shù)據(jù)： 發(fā)送后，PLC的0.0輸出點會有輸出，同時在測試工具接收區(qū)，能收到與返回的數(shù)據(jù)幀（

19、藍色），則表示通訊正常。 假如PLC沒有任何響應(yīng)，而且也沒有數(shù)據(jù)返回，則表示通訊有問題，可以查詢一下端口、波特率等設(shè)置是否正確，從站地址是否寫對。,LM實現(xiàn)遠距離通訊方法,RS-485網(wǎng)絡(luò)通訊：Modbus RTU、PROFIBUS-DP協(xié)議都可以在RS-485網(wǎng)絡(luò)上通訊，傳輸距離可以達到1200米； 光纖通訊：光纖通訊除了抗干擾、速率高之外，通訊距離遠也是一大優(yōu)點。LM產(chǎn)品不直接支持光纖通訊，需要附加光纖轉(zhuǎn)換模塊才可以； 無線通訊：PLC通過無線電臺的通訊距離取決于電臺的頻率、功率、天線等因素。 PLC通過GSM或GPRS網(wǎng)絡(luò)的通訊距離取決于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的范圍。,LM3403使用注意事項,需要設(shè)

20、定以太網(wǎng)模塊的IP，并且保證和主站在同一個網(wǎng)段； 連接時可以將以太網(wǎng)模塊直接和主站連接，也可以通過交換機再和主站連接。一個主站可以連接一個或者多個以太網(wǎng)模塊； 在軟件編程時注意正確的硬件配置和參數(shù)設(shè)置。同時在程序中添加正確的功能塊。,DP通訊異常原因,主站和從站的通訊參數(shù)設(shè)置不一致，包括從站地址、輸入輸出區(qū)大小等； 通訊線路發(fā)生錯誤，包括A相和B相不一致、線路連接松動等問題； 主站驅(qū)動能力不夠，或者沒有選擇正確的終端電阻等也會導致通訊不正常； 軟件中沒有正確完成PLC硬件配置，或在程序中沒有按要求添加正確的功能塊。,通訊線路如何保護,做好線路的屏蔽工作。正確完成通訊線路的屏蔽工作，可以很大程度

21、上將干擾和沖擊去除掉，避免進入PLC。 在通訊線路上，使用隔離器。諸如采用RS485通訊，則選擇485隔離器，將沖擊與PLC內(nèi)部隔離。 在PLC模塊中，盡量選擇帶有隔離或者保護的模塊，提高模塊的可靠性。,干擾和保護 模擬量信號處理 現(xiàn)場總線通訊 特殊用法及討論,內(nèi)容介紹,LM系列PLC的測速功能 電機驅(qū)動 變頻器控制 高速脈沖計數(shù)器使用,特殊用法及討論,LM系列PLC的測速功能,T7定時器指令可以配合快速外部中斷使用，可以用來測量脈沖的寬度，在主程序中啟動快速外部中斷HD_TIMER_T7 定時器，比如定義I0.6 捕捉快速外部中斷的上升沿與下降沿，在中斷程序中調(diào)用HD_CLEAR_T7。當I

22、0.6 上升沿到來時產(chǎn)生中斷，調(diào)用該指令將T7 的值初始化，當I0.6 下降沿到來時再次產(chǎn)生中斷，此時將脈寬值存入CV 中（單位為ns），同時重載T7。 需要注意的是HD_CLEAR_T7與HD_TIMER_T7 的PERIOD 的值應(yīng)該保持一致，否則CV 處的值會出現(xiàn)錯誤。,電機（步進和伺服）的三種常用控制方式： 1、PTO控制（調(diào)速+定位） 2、PWM控制（調(diào)速） 3、模擬量控制（調(diào)速）,電機驅(qū)動,電機驅(qū)動,脈沖控制接線圖（抗干擾性好）,電機驅(qū)動,脈沖控制接線圖（抗干擾性差）,變頻器控制,變頻器的三種常用控制方式： 1、模擬量調(diào)速控制 2、開關(guān)量段速控制 3、RS485通訊控制,變頻器控制,模擬量調(diào)速控制 變頻器選擇外部端子控制，可以設(shè)定模擬量信號對應(yīng)的變頻器的頻率范圍，一般模