6ES7214-2BD23-0XB8详细资料
一、引言
可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。一个典型的PLC控制系统如图1所示。工业年月机作为中央控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、shujuxiugai、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。中央控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，更长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时监控具有很高的可靠性，且编程简单、灵活，越来越受到人们重视。
二、控制系统可靠性降低的主要原因
工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。
影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：
1、造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错。
2、机械触点抖动，现场触点只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果。
3、现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。
影响执行机构出错的主要原因有：
1、控制负载的接触不能可靠动作，PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。
2、控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作。
3、各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。
要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。
三、设计完善的故障报警系统
在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平
四、输入信号可靠性研究
要提高现场输入给PLC信号的可靠性，要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。数字信号滤波可采用图2a程序设计方法，在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用图2b程序设计方法，对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉大和小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。
提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实可靠，在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在极限位置，说明该信号是真实的；如果液位计读数不在极限位置，判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。
由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。
五、执行机构可靠性研究
当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？PLC资料网PLCCLUB.COM
我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸合，停止时接触器是否可靠释放，这是我们关心的。我们设计了如图3a所示程序来判断接触器是否可靠动作。X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮清除。
当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如图3b所示。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。
六、结论
我们在胜利油田胜利采油厂胜砣注聚站自动控制系统设计中采用了以上方法，经过近2年的运行证明这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之有效的。
随着工业自动化程度的不断提高，可编程序控制器（PLC）正在走入工矿企业的每一个角落，只要有控制要求的场合，就有PLC的应用。PLC常被称为全能“工业电脑”，用它可以方便地对工业现场进行实时控制。在工业电气控制系统中，经常遇到控制常数设定和修改的问题，例如：某加热控制系统加热时间常数的设定和改变问题。PLC改变控制常数的常用方法有两种，其一，通过上位计算机对原程序中控制数据进行修改;其二，利用外部装置输入数据，控制系统运行。即由外设将数据送入PLC，进行数据处理，对PLC内部参数进行修改，实现对工业设备的实时控制。第二钟数据输入方法，具有不修改原程序，数据输入方法简单、操作方便，能实现实时控制等优点，不仅适用于计算机设计人员使用，还适用于普通操作人员。在电气控制设备上，有着非常广泛的应用，并且许多厂家PLC产品都具有外部数据输入功能。利用PLC控制技术对外部BCD码数据进行输入，充分发挥工业控制计算机—PLC数值计算和处理能力的编程、控制方法，具有实际应用的推广意义。这里，以SIEMENS公司PLC构成的某加热系统为例，详细、具体地对加热时间常数外部数据输入方法及用户处理程序作以介绍。
1 BCD码数据外部输入应用设计举例
1.1 设计思路
介绍SIEMENS（西门子）公司PLCS7—200的物理存储区结构，一般情况下，物理存储区是以字节为单位的，存储单元为字节单元，操作数长度是字或双字时，标识符后给出的存储单元参数是字或双字内的低字节单元号。图1（a）给出了字节、字、双字的相互关系及表示方法。当使用数据宽度为字或双字时，应保证没有生成任何重叠的存储器字节分配，例如，字地址编码应采用MW10、MW12、MW14······等偶数字地址或MW11、MW13、MW15·······等奇数字地址，由于存储器字MW10占用MB10、MB11两个字节，而MW11则要占用MB11、MB12两字节，存在字节地址重叠单元MB11，字地址编码时奇偶不能兼用，以免造成数据读写错误。图1（b）给出数据存储结构，数据的高位用MSB表示，低位用LSB表示。
图1（a） 以字节单元为基准标记存储器单元 图1（b） 存储器中字节、字、双字之间的关系
以德国SIEMENS（西门子）公司的S7—200PLC为例。构成加热控制系统，加热时间采用三位十进制数的BCD码拨盘从PLC外部输入。PLC输入/输出接点分配如下表所示：
附表：PLC输入/输出接点地址分配
加热系统的加热元件用PLC输出点Q0.0控制，系统起动按钮由I1.4输入，复位按钮由I1.5输入。
图2（a） 主程序流程
图2（b） 子程序流程
这里选择两个字节的PLC输入映象寄存器IB0和IB1作为外部数据输入端，利用三个BCD码拨盘将外部数据分别置入IB0、IB1两个字节中。每个BCD码拨盘需用四位PLC输入点，如个位BCD码8421端分别接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0输入接点，分配PLC的输入接点IB0的低4位为BCD码的个位数、高4位为BCD码的十位数、IB1的低4位为BCD码的百位数、高4位为无效位。利用传送指令分别将个、十、百位数送入三个内部标志寄存器（或内部变量寄存器）保存，并将送入的十位、百位数分别乘以权10和权100，后将处理好的个位、十位、百位数相加，运算结果作为加热器的加热时间常数，PLC在用户程序初始化时，将其送入加热时间定时器中，对加热器加热时间进行实时控制，PLC在每次运行开始初始化程序中读取BCD码拨盘数据。这样采用改变外部拨盘的数据。即可以灵活地改变加热时间。
后，在图2程序流程中，介绍了外部数据输入处理过程的基本思路。
1.2用户处理程序
用户程序由主程序和初始化子程序组成，根据特殊标志位SMO.1在程序扫描时给出的脉冲信号，调用初始化子程序，实现BCD码的数据输入。这样，在其后的扫描周期中不再会调用该程序，这减少了扫描时间且程序更结构化。用户程序说明：（1）程序段一实现子程序调用功能;（2）段二和段三实现加热器加热控制功能，输出继电器Q0.0由I1.4置位、定时器T37或I1.5复位，定时器T37的计时常数由内部标志寄存器MW8置入;（3）段5—段9为BCD码数据输入、处理子程序。段六、七分别将个位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八实现十位乘10，百位乘100,运算结果分别送入VD4和VD8功能，并且将个位、十位、百位数求和运算结果送入MW8作为加热器加热时间。（4）段九为子程序返回。PLCS7-200梯形图程序如图3所示。
图3（a）主程序
图3（b） 子程序
2 设计关键技巧和注意事项
设计技巧：是用BCD码拨盘，把加热器的加热时间值置成BCD码数，并用PLC的数据传送指令读入输入映象寄存器，进行运算后，作为控制加热定时器的预置值，从而达到实时控制。
注意事项：是应特别熟悉PLC物理寄存器内部结构，以便正确地确定BCD码数据输入位与PLC输入接点的关系，使之与定时器的时间常数相对应。本参考程序在PLC由STOP状态进入RUN状态时读入外部数据，故只能在STOP状态修改BCD拨盘数据。若需在程序运行其间更改数据时，只要将子程序调用条件稍加改动即可。
3 结束语
随着PLC技术在现代工业中的广泛应用，利用外部装置输入、修改控制数据的应用场合越来越多，PLC应用技术和技巧应迅速普及，以不断提高工业控制技术水平，提高劳动生产率，提高国民的生活水平和综合国力。以上，我们探讨的是一种简单而可靠的外部数据输入方法，可供专门从事PLC应用技术研究的工程技术人员参考。