西门子6SL3040-0PA00-0AA1
脉冲电路的另一个特点是一定有电容器（用电感较少）作关键元件，脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电。
产生脉冲的多谐振荡器
脉冲有各种各样的用途，有对电路起开关作用的控制脉冲，有起统帅全局作用的时钟脉冲，有做计数用的计数脉冲，有起触发启动作用的触发脉冲等等。不管是什么脉冲，都是由脉冲信号发生器产生的，大多是短形脉冲或以矩形脉冲为原型变换成的。因为矩形脉冲含有丰富的谐波，脉冲信号发生器也叫自激多谐振荡器或简称多谐振荡器。如果用门来作比喻，多谐振荡器输出端时开时闭的状态可以把多谐振荡器比作宾馆的自动旋转门，它不需要人去推动，总是不停地开门和关门。
（ 1 ）集基耦合多谐振荡器
图 2 是一个典型的分立元件集基耦合多谐振荡器。它由两个晶体管反相器经 RC 电路交叉耦合接成正反馈电路组成。两个电容器交替充放电使两管交替导通和截止，使电路不停地从一个状态自动翻转到另一个状态，形成自激振荡。从 A 点或B 点可得到输出脉冲。当 Rb1 =R b2 =R ， C b1 =C b2=C 时，输出是幅度接近 E 的方波，脉冲周期 T=1.4RC 。如果两边不对称，则输出是矩形脉冲
（ 3 ） RC 环形振荡器
图 4 是常用的 RC 环形振荡器。它用奇数个门、首尾相连组成闭环形，环路中有 RC 延时电路。图中 RS 是保护电阻，R 和 C 是延时电路元件，它们的数值决定脉冲周期。输出脉冲周期 T=2.2RC 。如果把 R 换成电位器，就成为脉冲频率可调的多谐振荡器。因为这种电路简单可靠，使用方便，频率范围宽，可以从几赫变化到几兆赫，被广泛应用。
脉冲变换和整形电路
脉冲在工作中有时需要变换波形或幅度，如把矩形脉冲变成三角波或尖脉冲等，具有这种功能的电路就叫变换电路。脉冲在传送中会造成失真，常常要对波形不好的脉冲进行修整，使它整旧如新，具有这种功能的电路就叫整形电路。
（ 1 ）微分电路
微分电路是脉冲电路中常用的波形变换电路，它和放大电路中的 RC 耦合电路很相似，见图 5 。当电路时间常数τ=RC<<tk 时，输入矩形脉冲，由于电容器充放电极快，输出可得到一对尖脉冲。输入脉冲前沿则输出正向尖脉冲，输入脉冲后沿则输出负向尖脉冲。这种尖脉冲常被用作触发脉冲或计数脉冲。
（ 2 ）积分电路
把图 5 中的 R 和 C 互换，并使 τ=RC>>tk ，电路就成为积分电路，见图 6 。当输入矩形脉冲时，由于电容器充放电很慢，输出得到的是一串幅度较低的近似三角形的脉冲波。
（ 3 ）限幅器
能限制脉冲幅值的电路称为限幅器或削波器。图 7 是用二极管和电阻组成的上限幅电路。它能把输入的正向脉冲削掉。如果把二极管反接，就成为削掉负脉冲的下限幅电路。
用二极带或三极管等非线性器件可组成各种限幅器，或是变换波形（如把输入脉冲变成方波、梯形波、尖脉冲等），或是对脉冲整形（如把输入高低不平的脉冲系列削平成为整齐的脉冲系列等）。
（ 4 ）箝位器
能把脉冲电压维持在某个数值上而使波形保持不变的电路称为箝位器。它也是整形电路的一种。例如电视信号在传输过程中会造成失真，为了使脉冲波形恢复原样，接收机里就要用箝位电路把波形顶部箝制在某个固定电平上。
图 8 中反相器输出端上就有一个箝位二极管 VD 。如果没有这个二极管，输出脉冲高电平应该是 12 伏，现在增加了箝位二极管，输出脉冲高电平被箝制在 3 伏上。
本文以西门子S7-200plc为例，说明可编程序控制器的安装、检查和维护。当然本章所述的内容对大多数PLC都有一定的指导意义。
应该特别注意的是，安装和拆卸可编程序控制器的各种模块和相关设备时，必须切断电源。如果没有做到这一点，可能会导致设备的损坏和人身安全受到伤害。
1.可编程序控制器安装的一般性指导
下面介绍PLC设计安装的一般方法：
•在对PLC接线时要确保所有的电器符合国家和地区的电气标准。及时同地区的**保持联系，以确定哪些标准符合你的特殊需要。
•要正确地使用导线。PLC模块采用的是l.50mm2~ 0.50mm2的导线。
•不要将连接器的螺钉拧得过紧，*大的扭矩不要超过0.36Nm（牛顿米）。
•尽量使用短导线（*长500米屏蔽线，或300米非屏蔽线），导线要尽量成对使用，用一根中性或公共导线与一根热线或信号线相配对。
•将交流线和大电流快速开关的直流线与小电流的信号线隔开。
•正确地识别和划分PLC模块的接线端子，并在线端留缓冲线圈。
•针对闪电式浪涌，安装合适的浪涌抑制设备。
•外部电源不要与DC输出点并联用作输出负载，这可能导致反向电流冲击输出，除非在安装时使用二极管或其它隔离栅。
•控制设备在不安全条件下可能会失灵，导致被控制设备的误操作。这样的误动作会导致严重的人身伤害和严重损坏设备。可以考虑使用独立于可编程序控制器的紧急停机功能，机电过载保护设备，或其它冗余保护。
2. 使用隔离电路时的接地与电路参考点指南
(1) 使用隔离电路时的接地与电路参考点应遵循以下几点：
•应该为每一个安装电路选一个参考点（0V），这些不同的参考点可能会连在一起，这种连接可能会导致预想不到的电流，它们会导致逻辑错误或损坏电路。产生不同参考电势的原因，经常是由于接地点在物理区域上被分隔的太远。当相距很远的设备被通讯电缆或传感器连接起来的时候，由电缆线和地之间产生的电流就会流经整个电路。在很短的距离内，大型设备的负载电流也可以在其与地电势之间产生变化，或者通过电磁作用直接产生不可预知的电流。那些不正确选定参考点的电源，相互之间的电路中有可能产生毁灭性的电流，以致破坏设备。
•当把几个具有不同地电位的CPU连到一个网络时，应该采用隔离的RS－485中继器。
•PLC产品已在特定点上安装了隔离元件，以防止安装中所不期望的电流产生。当你打算安装时，应考虑到哪些地方有这些隔离元件，哪些地方没有。你也应考虑到相关电源之间的隔离以及其它设备的隔离，还有相关电源的参考点都在什么地方。
•**选择一个接地参考点，并且用隔离元件来破坏可能产生不可预知电流的无用的电流回路。请记住在暂时性连接中可能引入新的电路参考点，比如说编程设备与CPU连接的时候。
•在现场接地时，一定要随时注意接地的安全性，并且要正确地操作隔离保护设备。
•在大部分的安装中，如果把传感器的供电M端子接到地上可以获得**的噪声抑制。
上面是概述的PLC0的隔离特性，但某些特性对于特殊产品可能会有所不同。请参考各PLC系统手册，从中可以查到你的产品的电路中包含哪些隔离元件及它们的隔离级别。级别小于1500VAC的隔离元件只能用作功能隔离，而不能用作安全隔离层。
(2) PLC的隔离特性
下述PLC的隔离特性可以作为使用时的参考。
•CPU逻辑参考点与DC传感器提供的M点类似。
•CPU逻辑参考点与采用DC电源供电的CPU输入电源提供的M点类似。
•CPU通讯端口与CPU逻辑口(DP口除外)，具有同样的参考点。
•模拟输入及输出与CPU逻辑不隔离，模拟输入采用差动输入并提供低压公共模式的滤波电路。
•逻辑电路与地之间的隔离为 500V AC。
•DC数字输入和输出与CPU逻辑之间的隔离为 500V AC。
•DC数字 I／O组的点之间隔离为 500V AC。
•继电器输出、AC输出和输入与CPU逻辑之间的隔离为1500VAC。
•继电器输出组的点之间隔离为1500V AC。
•AC电源线和零线与地、CPU逻辑以及所有的l／O之间的隔离为1500V AC。
3. 电源的安装
(1)交流输入PLC安装指南
下列条目是 AC交流接线安装时的一般性指南。
•用一个单刀开关将电源与CPU、所有的输入电路和输出（负载）电路隔离。
•用一台过流保护设备以保护CPU的电源、输出点以及输入点。也可以为每个输出点加上保险丝进行范围更广的保护。
•当你使用 Micro PLC 24V DC传感器电源时，可以取消输入点的外部过流保护，因为该传感器电源具有短路保护功能。
•将PLC的所有地线端子和*近接地点相连接，以获得**的抗干扰能力。建议所有都使用1.50mm2的电线连接到独立导电点上（亦称一点接地）。
•本机单元的直流传感器电源可用作为本机单元的输入和扩展DC输入以及扩展继电器线圈供电，这一传感器电源具有短路保护功能。
•在大部分的安装中，如果把传感器的供电M端子接到地上可以获得**的噪声抑制。
(2) 直流输入PLC安装指南
下列条目是DC隔离安装接线的一般性指南。
•用一个单刀开关将电源同CPU、所有的输入电路和输出（负载）电路隔离开。
•用过流保护设备以保护CPU电源，输出点，以及输入点。也可以在每个输出点加上保险丝进行过流防护。使用Micro 24VDC传感器电源时，可以取消输入点的外部过流保护，因为传感器电源内部具有限流功能。
•确保DC电源有足够的抗冲击能力，以保证在负载突变时，可以维持一个稳定的电压，这时需要一个外部电容。
•在大部分的应用中，把所有的DC电源接到地可以得到**的噪声抑制。在未接地DC电源的公共端与保护地之间接以电阻与电容并联电路。电阻提供了静电释放通路，电容提供高频噪声通路，它们的典型值是IM Ω和 4700pF。
•将PLC所有的接地端子同*近接地点连接，以获得**的抗干扰能力。建议所有的接地端子都使用1.5mm2的导线连接到独立导电点上（亦称一点接地）。
•24V DC电源回路与设备之间，以及120/230VAC电源与危险环境之间，必须提供安全电气隔离。
4.抑制电路的使用
(1) 抑制电路使用的一般性指导
在感性负载中要加入抑制电路，以抑制在关闭电源时电压的升高。可以采用下面的方法来设计具体的抑制电路。设计的有效性取决于实际的应用，必调整参数以适应具体的应用。要保护所有的器件参数与实际应用相符合。
(2) 直流晶体管输出模块的保护
PLC直流晶体管输出内部包含了能适应多种安装的齐纳二极管，对于大电感或频繁开关的感性负载还可以使用外部抑制二极管来防止击穿内部二极管。
也可以采用外接齐纳二极管组成抑制电路。若外加直流电压为24V，则选用的齐纳二极管的击穿电压宜选择在8.2V，功率为5W。
这样当晶体管由导通变为截止时，由于续流二极管为电感能量的释放提供了电流通道，故在电感两端不会形成高压。对于含齐纳二极管的抑制电路，由于齐纳二极管的电压特性，也可以抑制电感两端的高压产生。也就不会危害到晶体管了。见图F-1-1。
(3) 继电器输出模块的保护
对继电器输出模块的保护主要有两个方面。一个方面是对继电器触点的保护，使电感在断电时不会产生高压加到继电器的触点。另一个方面是对电源的保护，使为继电器提供电压的电源不受高电压的冲击。抑制高电压的主要办法是在感性负载两端并联RC吸收电路，对交流电源除了用RC吸收之外，还可以并联压敏电阻以消除电压冲击。
直流负载RC抑制电路的参考值为R=12Ω，C=0.5μF/A ~1μF/A 。
交流负载AC电压为115V /230V时，对于每10VA的静态负载，RC抑制电路的参考值为R=0.5×US Ω，C=0.002μF/A~0.005μF/A 。如果并联压敏电阻时，压敏电阻的工作电压要比正常的电源电压高出20%。见图F-1-2。 |
在系统设计的初期，开发者应该从系统的角度来考虑plc控制程序的保护：
一、 T.I.A(全集成自动化)的概念有助于保护我们的KNOWHOW
T.I.A实现了组态和编程，数据管理和通讯，自动化与驱动产品(包括PLC控制器、hmi人机界面、网络、驱动器等产品)的高度集成。实践证明，采用T.I.A集成概念设计的控制系统很难被抄袭。同一个软件平台，相同的硬件组成，一样的总线通讯，完全可以设计出截然不同的控制系统，这是一个让开发者自由发挥的平台。
举个例子，2个MM440变频器和一个CPU315-2DP进行PROFIBUS-DP的通讯，除了PLC和变频器有常规的数据交换，如果用户使用了DRIVESES的工程软件，还能实现2个MM440之间的直接的快速数据交换，通过DRIVESES还能实现PLC和MM440之间超过10个总共16个PZD过程数据的交换，实现PLC批量下载变频器参数的功能。
而这一切的实现从表面上看，硬件没有发生任何的变化，仿制者很难从硬件上来判断出系统是如何控制这两台驱动器的速度的。不熟悉西门子产品的仿制者无法轻易更换硬件配置或修改软件，而仿制者是个西门子产品的专家，要独自分析清楚具体细节问题也不是件容易的事情。
从某种程度上说，T.I.A大大提高了对仿制者的技术水平要求的门槛，达到西门子系统集成专家水平的技术人员一是不多，二很少有愿意做这些不齿的事情的。对于一些较大系统的OEM开发商，路由通讯功能，iMAP软件包等都是很不错的T.I.A系统功能或工具，我们应该尽量利用T.I.A给我们带来的技术优势，占领技术制高点，加大仿制或抄袭的技术难度。
二、采用**语言编写部分重要的工艺程序
这一点主要针对采用S7-300400或WINAC产品的控制设备，除了使用STEP7提供的LAD，STL，FBD标准编程语言来开发控制程序，还可以使用SCL，S7-GRAPH等**语言来开发一些重要的工艺程序，WINAC还可以使用ODK软件包开发出专有的程序块。一般的仿制者是不容易搞到这些开发工具的，有也不一定会使用，更不用说来读懂这些程序了。在项目具体实施的过程中，我们应该从软件开发技巧的角度来考虑PLC控制程序的保护：
1. 编程方式的采用
a) 采用模块化的程序结构，采用符号名，参数化来编写子程序块
b) S7-300400尽量采用背景数据块和多重背景的数据传递方式
c) 多采用间接寻址的编程方式
d)复杂系统的控制程序尤其是一些带有顺序控制或配方控制的程序，可以考虑采用数据编程的方式，即通过数据的变化来改变系统的控制逻辑或控制顺序。
用户应该尽量采用以上几种**层次的编程方式，这样编出来的程序中嵌入系统的保护加密程序，才不容易被发现和 |
