西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8型号含义
引言：
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
图1
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
图2
IN——输入
OUT——输出
TIME（ET）——延时时间
TON——延时输出（其曲线如下图）
图3
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
图4
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
图5
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
图6
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。
4.2机械手仿真系统
1）控制要求。a．系统工作方式分自动、手动2种。b．在自动工作方式下，点按启动按钮，机械手向下移动5s，夹紧2s，随后上升5s，右移10s，下移5s，放松2s，上移10s，完成一个工作周期，回到初始位置.随后继续进行下个周期的运行。如果按下停止按钮，则本工作周期完成，机械手返回初始位置后停止运行。C．采用手动工作方式，可分别控制各运动部件。
2）PLC输入输出表。机械手控制PLC的I/O点分配表如表2所示。输入端点所接的控制部件除了“自动/手动”开关为转换开关以外，其他均为自动复位点动按钮。
表2 机械手控制PLC的I/O点分配表
3）组态仿真画面。机械手组态仿真手动画面如图3所示。画面中的操作面板完全仿照实际控制面板而设计，各操作按钮与操作面板的功能完全相同。若按下画面中的“进入自动”按钮，画面将转换到“机械手仿真自动监控系统”画面，使仿真机械手按照控制要求周而复始地自动循环工作。
图3 机械手组态仿真手动画面
4.3 混合液体仿真系统
设H，T，L为液位传感器，液面淹没时为ON；YV1及YV2为进料电磁阀，YV3为排料电磁阀，M为搅拌电动机。
1）控制要求。a．初始状态：容器是空的，3个阀门均关闭（YV1＝YV2＝YV3＝OFF），液位传感器输出触点断开（H＝I＝L＝OFF），电机停止（M＝OFF）。b．启动操作：按一下启动按钮SB1，阀门YV1打开（YV1＝ON），液体A流入容器；当液面到达I时，I＝ON，使阀门YV1关闭（YV1＝OFF），阀门YV2打开（YV2＝ON），液体B流入容器；当液面到达H时，H＝ON，使阀门YV2关闭（YV2＝OFF），启动电机M（M＝ON）开始搅匀；经过60s，搅匀后，M停止搅拌（M＝OFF），阀门YV3打开（YV3＝ON），开始放出混合液体；当液面低于L时，L由ON变为OFF，再过2s后，使阀门YV3关闭（YV3＝OFF），容器放空，工作结束。c．停止操作：在工作过程中，按一下停止按钮，系统立即停止工作。
2）PLC输入输出表。混合液体控制PLC的I/O点分配表如表3所示。控制混合液体PLC输入/输出表如表3所示。在PLC输入端接一个对搅拌电动机起过载保护作用的热继电器常闭触点。当电机发生过载时，此触点断开时系统将停止工作。
表3 混合液体控制PLC的I/O点分配表
3）组态仿真画面。混合液体组态仿真画面如图4所示。当“组态王”和PLC通信正常时，点按启动按钮，就可在画面中非常形象直观地观察到管道中水的流动、储液罐中液体的升降和搅拌器的转动，以及水位传感器接通的情况。在画面中设计了液位报警窗口，当液位数值变化异常时将进行报警；还设计了历史曲线、实时曲线、数据报表画面，以便对液位进行趋势分析。由于篇幅所限，此画面没有给出。
5 实验过程
开发的仿真PLC控制对象画面中的图素已经建立了动画连接。“组态王”与PLC进行通信，已经验证了仿真监控画面运行的正确性，可实现真实PLC控制对象所要求的一切功能。当学生做实验时，不必为其提供梯形图，可以先通过计算机屏幕为学生展示开发好的仿真控制画面，使学生对自己设计的控制系统有感性认识，从而激发学习兴趣。具体实验步骤如下：
1）按照每个实验给出的控制要求和PLC输入输出表，画出PLC原理图和控制程序流程图，让学生学会PLC的实际接线和电气元件的选型及标准画法，使实验更接近实际。
2）应用三菱PLC编程软件FXGPWIN在计算机上自编程序。可使用不同的算法和指令编写程序，但终要实现系统的相同控制。
3）PLC程序编制完成后，要进行调试修改。利用PLC编程软件中的“编译”命令，检查PLC程序是否有语法错误，如果没有再将程序下载到PLC中；利用PLC编程软件中的“监控”和“强制”命令，调试PLC程序。
4）PLC与组态软件通信。通过运行仿真画面，可形象直观地观察仿真PLC被控对象的工作情况，由此也可验证PLC程序正确与否。
6 结 语
将仿真技术应用于PLC教学实验，解决了无控制对象及无法开设PLC实验课的问题。仿真方法还可在教师的科研中发挥巨大作用，既能节约大量的实验经费，又能缩短实验时间，提高实验的安全性，仿真控件的开发周期短，开发后免维护，可以开发多个仿真控件，增强实验的多样性，以更好地达到教学目的。目前，我们已经开发了运料小车、自动售货机、五层楼电梯、霓虹灯等仿真控件，并编写了实验指导书以配合课堂教学，帮助学生积累工程现场的经验，使之得到全面综合的锻炼。
| 一家的卷材加工设备制造商从艾默生控制技术业务平台（Control Techniques）引进了变速驱动器。 Athader公司位于西班牙北部圣塞瓦斯蒂安附近，该公司生产卷材加工线，这些生产线主要是用于钢、不锈钢和铝材的纵剪线及矫平和横剪线。该公司是Bradbury集团的一部分，生产的设备运往包括钢卷加工厂、轧钢厂以及型材和管件制造商在内的各种客户，而这其中有80%位于西班牙以外。 直到近，为了匹配客户的生产需求，Athader使用了许多不同品牌来满足其驱动器要求。该公司对可靠性问题却变得越来越沮丧。如果卷材加工线遭受故障情况，客户将很有可能受到生产损失，并且机械部件也很可能受到损坏。Athader倾向于使用艾默生提供的驱动器和电机解决方案。据该公司称，由于许多机器都是按照不同客户需求特别定制的，艾默生所提供的合适解决方案是业务成功的基础。 Athader表示，除了UnidriveM变速驱动器的高性能和高可靠性，该产品还提供了卓越的速度和响应性，从而可以实现高动态应用控制和可重复精度。智能模块与驱动器一起使用，使该公司能够管理需要以高精度在几个轴和轮廓上同步运动的各种项目。这需要快速和jingque的运动，从而尽可能降低被拒绝的项目数并尽可能提高正常生产运行时间，而所有这些都不应对机械部件产生应力。 Athader青睐于UnidriveM的简单集成能力，这主要得益于一整套支持传统现场总线和新以太网技术的通信模块。 Athader近的应用之一是为高达25mm厚和1800mm宽的钢带开发一个横向切割线。艾默生解决方案包括一个控制柜（8mm×800mm×2200mm模块）和三个控制台（入口、主体和出口）。控制柜总共包括19个采用直流总线配置的交流驱动器，用以确保稳定性和优化的能耗。 整条生产线由一台西门子PLC进行控制，而调整和监视则由一个15”的彩色触摸屏来实现。 该生产线具有两种网络配置：Profinet用于连接PLC与驱动器、编码器和远程I/O，而以太网则可用于通过远程PC来检查和改变系统参数，包括艾默生驱动器的参数。这个功能可方便地实现故障查找和元件替换。 由于这一演变，Athader新一代的机器提供了操作更直观的环境。试运行时间从6周缩短至3-4周，而机器侧及远程控制由于用户友好的软件和以太网技术而变得更加便利。 在开始项目之前，Athader想要通过寻找技术合作伙伴来更快推进开发工作，这无疑是这个案例的起因。除了高品质的产品和解决方案，Athader选择艾默生公司，同样因为我们的知识、前瞻的态度、实用的方法，及其开放合作的技术人员。 展望未来，Athader预计将会从艾默生的产品组合中引进更多的产品到其生产中，包括高效率的感应电机、高动态的交流电机以及减速电机。 |
1、引言
在互联网技术及其应用的推动下，教育信息化建设得到了飞速的发展，基于网络的各种应用如网络远程教育、数字图书馆、网络办公等系统得到了迅速的普及，越来越多的系统应用对数据的存储提出了更高的要求。在网络时代，信息资源呈几何级数增长，导致通过网络进行传输的信息量不断膨胀，大量的信息需要进行数字化存储。而构建大量的网络存储后，如何保证这些数据的安全、可靠的运行呢？
越来越多的高校存在多地办学的压力，学生数目急剧增加，而工作人员工作量的加重、交通不便、机房系统管理人员的匾乏导致我们无法及时应对停电这些突如其来的偶然情况。虽说大多数服务器机房配备了UPS，但停电时间的偶然性和UPS电池容量的有限性还是会导致一些重要数据的丢失。
现在的服务器存放数据大多采用SAN（Storage AreaNetwork)架构的网络存储模式，依靠系统管理人员手动启动或手动关闭服务器等设备。一旦停电，若处理不及时，必然导致数据丢失。下面我们以云南大学图书馆基于SAN架构的IBMFAST 900存储为例（如图1）。
利用了PLC强大的逻辑功能和高可靠性以及PC机的软硬件资源，本文设计了一个服务器机房电源控制系统，实现了整套机房电源的自动有序开启或关闭（包括服务器、交换机、磁盘控制器、磁盘柜等），克服了传统手工管理服务器机房的弊端。
图1 基于PLC的服务器机房电源控制系统拓扑图（以云南大学图书馆SAN存储为例）
2、服务器机房电源控制系统的功能和组成
2.1 电源自动有序开启和有序断开
服务器机房系统中有UPS、磁盘柜（EXP700）、光纤交换机（Switch 3534-FO8）、光纤磁盘控制器（FAST900）、服务器，整个系统的开启和断开都是有顺序对时间也有一定要求。一旦顺序紊乱，就会导致数据丢失。
下面我们规定一下开关机条件：UPS电池容量高于10%且处于充电状态，可以开机；UPS电池容量低于10%且处于放电状态，关机。
开启和断开顺序如下图2所示：
图2 开关机示意图
开机：所有磁盘柜（EXP700）开启一分钟后，依次开启光纤交换机（Switch3534-F08）、光纤磁盘控制器（FAST 900），前后设备间隔30秒启动；再打开服务器操作系统；
关机：关闭服务器操作系统后，依次关闭光纤磁盘控制器（FAST 900）、光纤交换机（Switch3534-F08）、磁盘柜（EXP 700），前后设备间隔30秒关闭。
整个过程无需手工介人，一旦确定开机或者关机，UPS通过以太网发送开机/关机信号到PC机，从而实现整个机房电源的自动开启或关闭。与传统的手工开关机相比，节省了大量的人力、物力、时间，避免了误操作而引起的系统故障。
2.2 电源的监视和信息统计
PC机通过OPCServer与PLC建立连接，采集PLC信息，显示在PC程序界面上，从而实现对电源的开启和关闭次数的统计功能。
2.3 组成
系统软件组成：机房管理监控软件，PLC编程软件Step7（Ver5.0或更高)，SiemensSimatic Net2006（OPC软件）。
系统硬件组成：PC、西门子S7300 PLC、16I/160输入输出模块、CP343-1IT以太网卡、PS307 24VDC稳压源、以及单极断路器、中间继电器、指示灯、按钮若干。
3基于PLC的服务器电源管理系统的设计过程
3.1 PLC选型
由于系统基于PLC装置的强大的逻辑功能和高可靠性，建立其输出节点与被控对象（中间继电器）——电源开关量之间的“点对点”关系，对电源开关进行控制；并且PLC具备以太网与PC机通讯功能。在PLC的选型上需要综合考虑以下几个因素：系统需要的功能、I/O点数、程序存储器的容量以及I/O信号的性质、参数、特性等。
本系统选用德国西门子自动化有限公司的S7300系列器件。该器件由PS307电源、CPU315-2DP、CP343、1TT、16点I/O模块以及保护电源的单极断路器、控制电源通断的中间继电器（简称“继电器”）组成。PLC上运行的软件用Step7开发，用于采集相应的输入信号进行处理，处理后输出到控制继电器来控制相应设备的电源。
3.2 电路原理
电路原理如图3所示：
图3 基于PLC的服务器机房电源控制系统的电路原理图
由于采用PLCvo控制，电路的控制变得异常简单，因为PLC程序取代了大部份原先电路逻辑所做的工作。S7300的16输入16输出模块主要是采集一个“启动”按钮（StartButton）和一个“停止”按钮（StopButton）的信号，通过PLC-S73110处理以后，输出控制相应的继电器间接控制设备电源关开和指示灯。