西门子PLC工业模块代理控制模块

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PLC梯形图常闭触点输人信号的处理方法有哪些

 前面在介绍梯形图的设计方法时，实际上有一个前提，就是假设输人的数字量信号均由外部常开触点提供，但是有些输入信号只能由常闭触点提供。在继电器电路图中，FR的常闭触点与接触器KM1和KM2的线圈串联。电动机长期过载时，FR的常闭触点断开，使KM1和KM2的线圈断电。图4-6中的热继电器FR的常闭触点接在可编程序控制器的输人端I0。5处，FR的常闭触点断开时，I0。5在梯形图中的常开触点也断开。显然，为了在过载时断开Q0。0或Q0。1的线圈，应将I0。5的常开触点而不是常闭触点与00。0和Q0。1的线图申联。这样继电器电路图中FR的触点类型常闭和梯形图中对应的I0。5的触点类型常开刚好相反。

  为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，建议尽可能地用常开触点作可编程序控制器的输人信号。如果某些信号只能用常闭触点输人，可以按输人全部为常开触点来设计，城后将梯形图中相应的输人位的触点改为相反的做占，即常开触点改为常闭触点，常闭触点为常开触点。

  根据继电器电路图设计梯形图的方法

  可编程序控制器使用与继电器电路图极为相似的梯形图语言。如果用可编程序控制器改造继电器控制系统，根据继电器电路图来设计梯形图是一条捷径。这是因为原有的继电器空制系统经过长期使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用可编程序控制器的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器系统的功能。

  这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。下面介绍其基本设计方法。

  在分析可编程序控制器控制系统的功能时，可以将它想像成一个继电器控制系统中的控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图"，梯形图中的输人位(I)和输出位(0)是这个控制箱与外部世界联系的“中间继电器"，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析可编程序控制器控制系统。在分析时可以将梯形图中输入位的触点想像成对应的外部输人器件的触点，将输出位的线圈想像成对应的外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还可能受外部触点的控制。

  将继电器电路图转换为功能相同的可编程序控制器的外部接线图和梯形图的步骤如下:

  1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。

  2)确定可编程序控制器的输人信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输人位和输出位的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。

  3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位(M)和定时器(T)的地址。这两步建立了继电器电路图中的元件和梯形图中的位地址之间的对应关系。

  4)根据上述对应关系画出梯形图。

  图48是某三速异步电动机起动和自动加速的继电器控制电路图，图49和图4-10是实现相同功能的可编程序控制器控制系统的外部接线图和梯形图。

  继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构如用可编程序控制器的输出位来制，它们的线圈接在可编程序控制器的输出端。按钮、控制开关、限位开关、光电开关等用来给可编程序控制器提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在可编程序控制器的输人端，一般使用常开触点。继电器电路图中的中间性电器利时网维电器(如图4-8中的KA、KTI 和KT2_的功能用可编程序控制器内部的存储器位和定时器来完成，它们与可偏程序控制器的输人位、输出位无关。

  4-8中左边的时间维电器KT2的触点是吸动触点，即该触点在KT2的线国通电的瞬间接通，在梯形图中，在与KT2对应的T38功他块的两端并联有M0。2的快圈，用M0。2的常开触点来模拟KT2的瞬动触点。

  在设计时应注意梯形图与继电器电路图的区别，梯形图是一种软件，是可编程序控制器图形化的程序。在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而可编程序控制器的CPU是串行工作的，即CPU同时只能处理1条指令。根据继电器电路图设计可编程序控制器的外部接线图和梯形图时应注意以下问题:

  (1)应遵守梯形图语言中的语法规定。在继电器电路图中，触点可以放在线圈的左边，也可以放在线圈的右边，但是在梯形图中，线圈放在电路的右边。

  对于图4-8中控制KM1和KT1线圈那样的电路，即两条包含触点和线圈的串联电路并联，如果用语句表编程，需使用进栈(LPS)、读栈(LRD)和出栈(LPP)指令，为了减少语句的条数，可以将各线圈的控制电路分开来设计(见图4-10)。若用梯形图语言编程，可以不考虑这个问题。

  (2)设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置该电路控制的存储器位(如图4-10中的M0。1)，它类似于继电器电路中的中间继电器。

  (3)尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号。可编程序控制器的价格与L/O点数有关，每一输人信号和每一输出信号分别要占用一个输人点和个输出点，因此减少输人信号和输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。

  与继电器电路不同，一股只需要同一输入器件的一个常开触点给可编程序控制器提供输人信号，在梯形图中，可以多次使用同一输人位的常开触点和常闭触点。

  在继电器电路图中，如果儿个输人器件触点的串并联电路总是作为一个整体出现，可以将它们作为可编程序控制器的一个输人信号，只占可编程序控制器的一个输人点。

  某些器件的触点如果在继电器电路图中只出现一次，并且与可编程序控制器输出端的负载申联(如有锁存功能的热继电器的常闭触点)，不必将它们作为可编程序控制器的输人信号，可以将它们放在可编程序控制器外部的输出回路，仍与相应的外部负载申联。

  图410棉形图55

  继电器控制系统中某些相对立且比较简单的部分，可以用继电器电路控制，这样同时减少了所需的可编程序控制器的输人点和输出点

  (4)外部联锁电路的设立。为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路，应在可编程序控制器外部设置硬件联锁电路，图4-8中的KM1、KM2、KM3的线圈不能同时通电，除了在梯形图中设置与它们对应的输出位的线圈串联的常闭触点组成的联锁电路外，还在可编程序控制器外部设置硬件联锁电路，

  (5)为了减少语句表指令的指令条数，在申联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中单个触点应放在下面。

  (6)外部负载的额定电压。叮编程序控制器的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压AG220V的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V的，应将线圈换成220V的，或设置外部中间继电器。

哪些措施可以提高PLC系统的搞干扰性能

1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。

此外，位电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

2、电缆选择的敖设

为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。

不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。

3、 硬件滤波及软件抗如果措施

由于电磁干扰的复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。

对干较低信噪比的模拟量信号．常因现场瞬时干扰而产生较大波动，若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差，为此可采用数字滤波方法。

  现场模拟量信号经A／D转换后变成离散的数字信号，然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处理，滤去噪声部分获得单纯信号， 可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值，但井不是通常的每采样。次求一次平均值，而是每采样一次就与近的m－l次历史采样值相加，此方法反应速度快，具有很好的实时性，输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节，有效地抑制了噪声干扰。

由干工业环境恶劣，干扰信号较多， I／ O信号传送距离较长，常常会使传送的信号有误。为提高系统运行的可靠性，使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误，并能排除错误的影响继续工作，在程序编制中可采用软件容错技术。

4、正确选择接地点，完善接地系统

接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22 mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω，接地埋在距建筑物10 ~ 15m远处(或与控制器间不大于50m)，而且PLC系统接地点与强电设备接地点相距10m以上。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。

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