西門子PLC中央控制單元CPU317-2DP原裝正品      西門子PLC中央控制單元CPU317-2DP原裝正品

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在生產機械的自動控制領域，PLC順序控制系統的應用量大面廣。然而，工藝不同的生產機械要求設計不同的控制系統梯形圖。目前，不少電氣設計人員仍然采用經驗設計法來設計PLC順序控制系統，不僅設計效率低，容易出差錯，而且設計階段難以發現錯誤，需要多次調試、修改才符合設計要。本文提出的4種簡易設計方法，能快速地一次設計成功PLC順序控制系統。

    順序控制系統的特點及設計思路

    1．特點順序控制系統是指按照預定的受控執行機構動作順序及相應的轉步條件，一步一步進行的自動控制系統。其受控設備通常是動作順序不變或相對固定的生產機械。這種控制系統的轉步主令信號大多數是行程開關（包括有觸點或無觸點行程開關、光電開關、干簧管開關、霍爾元件開關等位置檢測開關），有時也采用壓力繼電器、時間繼電器之類的信號轉換元件作為某些步的轉步主令信號。

    為了使順序控制系統工作可靠，通常采用步進式順序控制電路結構。所謂步進式順序控制，是指控制系統的任一程序步（以下簡稱步）的得電必須以前一步的得電并且本步的轉步主令信號已發出為條件。對生產機械而言，受控設備任一步的機械動作是否執行，取決于控制系統前一步是否已有輸出信號及其受控機械動作是否已完成。若前一步的動作未完成，則后一步的動作無法執行。這種控制系統的互鎖嚴密，即便轉步主令信號元件失靈或出現誤操作，亦不會導致動作順序錯亂。

    2．設計思路本文提出的4種簡易設計方法都是先設計步進階梯，在步進階梯實現由轉步主令信號控制輔助繼電器得失電；然后根據步進階梯設計輸出階梯，在輸出階梯實現由輔助繼電器控制輸出繼電器得失電。這4種設計法所設計的梯形圖電路結構及相應的指令應適用于大多數PLC機型，具有通用性。

    由于各種PLC機型的編程元件代號及其編號不盡相同，為便于闡述，本文約定：所有梯形圖中的輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器（又稱內部繼電器）的代號分別為：X、Y、M。設計中所用到的某些功能指令，如置位指令約定為S×，復位指令為R×；移位指指令為SR×。其中的“×”表示編程元件的編號，用十進制數表示。用這些方法設計實際的控制系統時，應將編程元件代號和編號變換成所選用的PLC機型對應的代號和編號。

如圖2b所示。其設計方法是：（1）在控制流程圖中，找出某輸出繼電器M在哪一步開始得電和在哪一步開始失電，以此確定其得電信號（步進階梯中使M開始得電的輔助繼電器常開觸點）和失電信號（步進階梯中使M開始失電的輔助繼電器常閉觸點）；（2）將得電信號、失電信號和受控輸出繼電器線圈串聯。如果某個輸出繼電器在一個工作循環中多次得電失電，則將每次得失電的串聯信號互相并聯即可。例如，圖1中輸出繼電器Y1要求在步1和步3得電，在其余步失電。在圖2b畫其控制回路時，將圖1所示的**次得電信號M1和**次失電信號M2串聯，第二次得電信號M4和第二次失電信號串聯，然后將二者并聯起來，再與Y1的線圈串聯便構成Y1的控制回路。其余依此類推。

    二、逐步得電逐步失電型步進順序控制系統設計法

    1．步進階梯設計

    按圖1所示的控制流程，采用逐步得電逐步失電型順序控制系統設計法設計的步進階梯如圖4a所示，其電路結構與圖3的不同點之一是每步的失電由下一步輔助繼電器的常閉接點控制；之二是步1回路必須串聯步2至**工作步4的輔助繼電器常閉觸點。以防電路工作時，因誤操作再次起動而導致控制順序錯亂。其余的電路結與圖3相同。

    2．輸出階梯設計輸出階梯如圖4b所示，輸出繼電器的控制回路根據控制流程直觀確定。例如，輸出繼電器Y1要求在步1、3得電，則將步1、3的輔助繼電器M1、M3的常開觸點并聯，再與Y1的線圈串聯即可。其余輸出繼電器的控制回路構成方法與此相同。

空間的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的，通常稱為輻射干擾，其分布極為復雜。若PLC系統置于所射頻場內，就回收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑；一是直接對PLC內部的輻射，由電路感應產生干擾；而是對PLC通信內網絡的輻射，由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場大小，特別是頻率有關，一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。

　　(2)來自系統外引線的干擾

　　主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業現場較嚴重。
西門子PLC中央控制單元CPU317-2DP　　(3)來自電源的干擾

　　實踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多，筆者在某工程調試中遇到過，后更換隔離性能更高的PLC電源，問題才得到解決。

　　PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣，將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網內部的變化，入開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流轉動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等，都通過輸電線路到電源邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機構及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數特別是分布電容的存在，**隔離是不可能的。

　　(4)來自信號線引入的干擾西門子PLC中央控制單元CPU317-2DP

　　與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，這往往被忽略；二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動和死機。PLC控制系統因信號引入干擾造成I/O模件損壞數相當嚴重，由此引起系統故障的情況也很多。

　　（5）來自接地系統混亂時的干擾西門子PLC中央控制單元CPU317-2DP

　　接地是提高電子設備電磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統將無法正常工作。PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發生異常狀態加雷擊時，地線電流將更大。
西門子PLC中央控制單元CPU317-2DP　　此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內有會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂，所產生的地環流可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存儲，造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。