6ES7223-1HF22-0XA8产品信息
用PLC实现对系统的控制是非常方便的。这是因为:PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线,更改程序比更改接线,当然要方便得多!
PLC的硬件是高度集成化的,已集成为种种小型化的模块。这些模块是配套的,已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块,PLC厂家多有现货供应,市场上即可购得。硬件系统配置与建造也非常方便。
正因如此,用可编程序控制器才有这个"可"字。对软件讲,它的程序可编,也不难编。对硬件讲,它的配置可变,也易于变。
具体地讲,PLC有五个方面的方便:
(1)配置方便:可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC,那种类型的,用什么模块,要多少模块,确定后,到市场上定货购买即可。
(2)安装方便:PLC硬件安装简单,组装容易。外部接线有接线器,接线简单,一次接好后,更换模块时,把接线器安装到新模块上即可,都不必再接线。内部什么线都不要接,只要作些必要的DIP开关设定或软件设定,以及编制好用户程序就可工作。
(3)编程方便:PLC内部没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器,但它通过程序(软件)与系统内存,这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。是小型的PLC,内部继电器数都可以千计,时间继电器、计数也以百计。这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多,用户用起来已不感到有什么限制。唯一考虑的只是入出点。而这个内部入出点用得再多,也无关紧要。大型PLC的控制点数可达万点以上,哪有那么大的现实系统?若实在不够,还可联网进行控制,不受什么限制。PLC的指令系统也非常丰富,可毫不困难地实现种种开关量,以及模拟量的控制。PLC还有存储数据的内存区,可存储控制过程的所有要保存的信息。……由于PLC功能之强,发挥其在控制系统的作用,所受的限制已不是PLC本身,而是人们的想象力,或与其配套的其它硬件设施了。
PLC的外设很丰富,编程器种类很多,用起来都较方便,还有数据监控器,可监控PLC的工作。使用PLC的软件也很多,不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言,有的还可用BASIC语言、C语言,以至于自然语言。这些也为PLC编程提供了方便。
PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后,凡这种产品都可使用。生产一台,拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试,要省事及简单得多。
(4)维修方便:这是因为:
①PLC工作可靠,出现故障的情况不多,这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的第三个特点时,还将介绍。
②PLC出现故障,维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号,如PLC支持内存保持数据的电池电压不足,相应的就有电压低信号指示。PLC本身还可作故障情况记录。PLC出了故障,很易诊断。诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故,而模块的备件市场可以买到,进行简单的更换就可以。至于软件,调试好后不会出故障,再多只要依据使用经验进行调整,使之完善就是了。
(5)改用方便:PLC用于某设备,若这个设备不再使用了,其所用的PLC还可给别的设备使用,只要改编一下程序,就可办到。如果原设备与新设备差别较大,它的一些模块还可重用
PLC控制系统由于具有功能强、程序设计简单、扩展性好、维护方便、可靠性高、能适应比较恶劣的工业环境的特点,在工业企业广泛应用.由于工业环境条件恶劣,以及各种工业电磁,辐射干扰等,影响PLC控制系统的正常工作,必须重视PLC控制系统的抗干扰设计.为防止干扰,可以采用硬件和软件相结合的抗干扰方法.防止硬件干扰的方法有:1采用性能优良的电源来抑制电网引入的干扰2电缆的选择与铺设来降低电磁干扰3完善接地系统4采用光电隔离来抑制输入输出电路引入的干扰等.而利用PLC软件来减少干扰是PLC控制系统正常、稳定工作的重要环节.下面主要分析在生产实践中应用的利用PLC组态软件来减少干扰的方法:
一、减少数字量输入扰动的方法
1、 计数器法
CON—计数器
NOT—非门
RS—复位优先触发器
IN—输入
OUT—输出
N—脉冲采样个数
注释:当外部有信号输入时,控制系统采集连续的N个脉冲使RS触发器输出为“1”,只有当外部输入信号由“1”变成“0”时,RS触发器的复位端为“1”,将RS触发器的输出复位成“0”。而当有瞬间干扰脉冲时,CON计数器将采集不到连续的N个脉冲,CON计数器无法输出,这就起到了减少干扰的作用。(N一般情况下取2)
优点:响应速度快,对周期性的瞬时干扰起到了一定的抑制作用。
缺点:不能消除超过CON计数器采样时间的干扰。
2、延迟输入法
IN—输入
OUT—输出
TIME(ET)—延时时间
TON—延时输出(其曲线如下图)
注释:当输入IN=1时,启动计数器直到计时时间(PT)=延时时间,OUT=1。当计数器计时时间〈延时时间,OUT=0。延时时间好取1S以内。
优点:消除了短时的周期干扰。
缺点:响应速度慢,不利于信号的快速传输。
二、减少模拟量输入扰动的方法
1、限幅法
MOVE—移动保持指令(使能端EN=1,OUT=IN。EN=0,OUT保持前次值)
GE—大于等于指令(OUT=1,IF IN1≥IN2)
LE—小于等于指令(OUT=1,IF IN1≤IN2)
HL—上限设定值
LL—下限设定值
注释:当模拟量输入信号在HL和LL之间时,OUT=IN。当IN-AI信号超出或等于HL或LL时,GE或LE判断IN-AI信号,使OUT1或OUT2输出“1”去封锁MOVE,从而保持MOVE的输出为HL或LL的设定值。也就起到了限幅的作用。
优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。
缺点:平滑度差。
2、延迟滤波限幅法
MOVE—移动保持指令(使能端EN=1,OUT=IN。EN=0,OUT保持前次值)
GE—大于等于指令(OUT=1,IF IN1≥IN2)
LE—小于等于指令(OUT=1,IF IN1≤IN2)
HL—上限设定值
LL—下限设定值
LG—延迟滤波指令(其曲线如下图)
TIME—延迟滤波时间
注释:功能基本和限幅法相同,只是在输入端增加了一个延迟滤波器,对输入信号起到了延迟缓冲的滤波。
优点:有效地抑制了周期性的脉冲干扰。平滑度比限幅法有所改善。
缺点:信号响应速度减缓。
3、延迟滤波比较法
LG—延迟滤波器
SUB—减法指令
ABS—值指令
GE—大于等于指令
HL—大偏差值
TIME—延迟滤波时间
注释:正常情况输入信号IN-AI经过一阶延迟滤波后直接输出,OUT=IN-AI的值;当有突变信号时,输入信号IN-AI经过一阶延迟滤波后与含有突变信号的输入信号IN-AI相减取值(无论出现正偏差还是负偏差),与HL值比较,若大于等于HL的预设值,OUT1=1,将LG—延迟滤波器切换成跟踪状态,此时OUT就保持了输入信号IN-AI突变前的值。直到突变信号减弱,OUT1=0,OUT=IN-AI。
优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用。平滑度高。
缺点:灵敏度取决于TIME—延迟滤波时间的大小。
4、积分消抖滤波法
LG—延迟滤波器
SUB—减法指令
GE—大于等于指令
LE—小于等于指令
OR—或门(自做的DFB功能块)
NOT—非门
TON—延时输出
EOR—异或门
MOV—移动保持指令
PI—比例积分调节器
HL—大正向偏差值
LL—大负向偏差值
TIME—延迟滤波时间
TIME1—延迟输出时间
TIME2—延迟滤波时间
注释:参数设置:LG(TIME=1S),TON(TIME1=10S),LG1(TIME=30S),HL=0.2,LL=-0.2,PI(TI=10S,将P放开封锁成为纯积分调节器)
三、小信号在变化幅度中变化时
1、终状态:此时为稳态,输入与输出相近。OR输出为“0”,NOT=1,TON时间已超出10S,EOR=0,MOV不保持,PI不积分,SUB=0,信号走PI的跟踪回路,LG1滤波后输出。正常的信号流向:IN→LG→PI的跟踪→LG1(滤波30S)→输出
2、小信号的暂态变化:(在TON=10S之前)OR=0,NOT=1,TON未到10S,EOR=1,MOV保持,PI积分作用,LG1未起作用,输出跨越LG1(TIME=30S),直接到输出端,此时为线性跟踪滤波状态。
四、信号大幅度变化时(≥HL,≤LL)
OR=1,NOT=0,TON不起作用,EOR=0,LG1(TIME=30S)不起作用,PI不起作用走跟踪。正常的信号流向:IN→LG→PI的跟踪→LG1的跟踪→输出
五、 :
1、小信号在10秒之内,经过LG(TIME=1S),PI的积分作用,跳过LG1(TIME=30S),直接输出,实现输入信号的滤波和跟踪状态。
2、 小信号在10秒之后,经过LG(TIME=1S),PI的跟踪和LG1(TIME=30S)跟踪输入。
3、 大信号变化时,LG(TIME=1S)作用,LG1(TIME=30S)不起作用,此时为输出快速跟踪。
优点: 对于被测参数有较好的滤波效果, 对周期性干扰具有良好的抑制作用,平滑度高。
缺点: 对于变化缓慢的输入信号响应慢。
结束语
上述所分析的方法,均在生产实际中得到检验,取得了一定的效果,并随着生产实际的需要和经验的积累,不断完善其对干扰的软件处理方法。
随着PLC技术的发展,PLC的表现形式和功能都已经有很大的发展,从过的那种比较单一独立单元时结构发展到了现在的模块化、网络化、分布式控制的PLC,比如象比较有代表性的AB的Controllogix,MODICON的Quantum,都是大型PLC的典型形式。这些大型PLC可以应用到比较重要、控制规模比较大的工业现场,控制的点数可以有几千点,自然,这种情况下,如果仍然沿用过去PLC的工作方式的话就不能很好完成这种情况下的控制任务,事实也确实如此,大中型PLC的工作方式和小型PLC的已经有了很大的不同。
大中型PLC的一个扫描周期分为六个阶段:
1、自监视扫描阶段
为了保证工作的可靠性,PLC内部具有自监视或自诊断功能,自监视功能是由监视定时器(WDT,watchdog
timer)完成的,WDT是一个硬件时钟,自监视过程主要是检查及复位WDT,如果在复位前扫描时间已经超过WDT的设定值,CPU将停止运行,IO复位,给出报警信号,这种故障称为WDT故障。WDT故障可能由CPU硬件引起,也可能用户程序执行时间太长,使扫描时间超过WDT时间而引起的,用编程器可以消除故障。WDT的设定一般是150-200ms,一般系统的时间都小于50-60ms。在大中型PLC中一般可以对WDT进行修改。
2、 与编程器交换信息阶段
用户使用编程器(计算集中的编程软件)对PLC进行用户程序的上传、下载或者使用上位机中的SCADA系统对PLC进行监视控制时,PLC的CPU交出控制权,处于被动状态,上述工作完成或达到信心交换的规定时间后,CPU重新得到总线权,恢复主动状态。
在这一阶段中,用户可以通过编程器修改内存的程序,启停CPU,控制IO。
3、与数字处理器DPU交换信息的阶段
当配有DPU时,才会有这一阶段。
4、与网络进行通讯的阶段
目前的大中型PLC都是用现场总线协议进行大量数据的交换,比如,controllogix使用controlnet,quantum使用MODBUS
PLUS,在这一段十进之中,PLC和网络进行数据的交换。
5、用户程序扫描阶段
PLC处于运行状态时,一个扫描周期中就包含了用户程序的扫描阶段。该阶段中,根据用户程序中的指令,PLC从输入状态暂存区和其他软元件的暂存区中将有关状态读出,从条指令开始顺序执行,每一步的执行结果存入输出状态暂存区。
6、 IO服务扫描阶段
CPU在内存中设置两个暂存区,一个是输入暂存区(输入映象寄存器),一个是输出暂存区(输出映象寄存器),执行用户程序时,用到的输入值从输入暂存区中取得,结果放在输出暂存区。在输入服务(输入采阳及刷新)中,CPU将实际的输入端的状态读入到输入暂存区;在输出服务(输出刷新与锁存)中,CPU将输出暂存区的值传送到输出状态锁存器。
输入暂存区的数据取决于输入服务阶段各实际输入点的状态,在用户程序执行阶段,输入暂存区的数据不在随输入端的变化而变化,该阶段中,输出暂存区根据执行结果的不同而变化,但输出锁存器内容不变。
1. 在定购以上产品时,PLC本身不带有MMC卡,为了正常使用PLC,您必须根据您工程项目实际需求定购一个大小适用的MMC卡,如果您的PLC上未插入MMC卡,你是无法将STEP7中的程序和数据下载下去的,你应当注意,不能带电插拔MMC卡,否则会丢失程序或损坏MMC卡。
2.在Simatic manager中,选择一个程序块下载,则该块被下载到MMC卡中,如果在窗口左边的树型图中选中Block文件夹进行下载,则所有的块被下载到MMC卡上,MMC中原有的信息将被覆盖,向MMC卡读写数据或下载程序的次数不受限制。
3.除过CPU中集成的SFB/SFCs块外,MMC当中其他的块可被在线删除。
4.对某些CPU用新版MMC卡(6ES7 953-10-0AA0)替代旧版MMC卡(6ES7 953-00-0AA0)时需要升级PLC的OPERATING SYSTEM。升级时需要使用PG(6ES7798-0BA00-0XA0)或带USB口的编程器(6ES7792-0AA00-0XA0),通过STEP7 MANAGER窗口中的菜单功能“PLC/UPDATE OPERATING SYSTEM”将CPU_HD.UPD文件写到MMC卡上,CPU_HD.UPD文件可以在www4.ad.siemens.de网站上下载得到。
5.MMC卡作为CPU的装载内存(Load Memory),在为您的CPU选型MMC的时候,建议您所选的MMC卡一定要大于等于您所选定的CPU工作内存的大小(work memory),好比工作内存大一些,但如果您的应用中,PLC工作时要使用大量的过程数据,历史数据,配方数据等或控制工艺中存在较多的用户程序块、STEP7中的应用功能块(如FB41、FB42等)时,建议选用2-8M的MMC卡,但请注意只有314、315-2DP、C7系列的PLC支持8M的MMC卡。
6.MMC卡是装载内存,不能够在上位机中的组态软件中直接读取MMC卡上的数据值(DB块中的数据),组态画面读取的是PLC RAM内存中的数据。