西门子6ES71326BH010BA0开关量模块

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如何提升PLC网络性能与优化方法

1.网络参数的设置

  波特率和主站数是影响网络性能的两个主要因素。选择所有设备支持的高波特率进行通信会得到佳的通信效果,网络中的主站会增加网络的负载,减少网络中的主站数目可以提高网络性能。

  各主站的地址应连续排列,如果主站间的地址有向隙，主站将不断地检春间隙中的地址，确定是否有其他主站等待进入连接。这种检查需要时间,会增加网络的负载。如果主站之间没有地址问隙,就不需要进行这种检查。

  如果从站地址在主站地址之间,会造成主站之间的地址问隙,增加网络的负载。

  当CPU作为PPI主站时,可以在STEP7-Miero/WIN 32系统块的通信标签中设置向除刷新因子(GUF)和高站地址。CUF用来确定检查地址间隙的时间间隔。GUF=1表示每次占有令牌时都要检查地址间院,GUF-2表示每两次占有令牌检查一次地址间隙。如果主站之间有地址间隙,设置高的GUF可以降低网络负载。如果主站间没有地址间隙,GUF不影响网络性能。GUF过大会使主站加人网络通信时有较长的延迟。

  高站地址(HSA)定义了一个主站寻找其他主站的高地址。合理设置的HSA可以减少寻找和连接另一个主站所需要的时间。高站地址对于从站地址没有影响，主站仍然可以与地址大于HSA的从站通信。

  应在所有的主站上设置相同的高站地址,这个地址应大于或等于系统中的高站地址，HSA的缺省值是31。

  2.令牌循环时间

  在令牌循环网络中,只有拥有令牌的站有初始化通信的权力。令牌循环时问是将令牌传送到逻辑环中所有主站(令牌拥有者)所需的时间。对于象PPI这样的令牌传送网络,令牌循环时间是个很重要的参数。

  假设网络中4个S7-200CPU模块的站地址分别为2、4、6、8.每一个都有自己的TD 200,其站地址分别为3、5、7、9,仅站2和站4为从站，其余的均为主站，两个CPU224模块收集来自其他所有CPU模块的数据。

  主站要发送信息,持有令牌。例如当站3持有令牌时,它初始化到站2的请求,然后把令牌传给站5,站5才能初始化到站4的请求信息,然后把令牌传给站6,站6再初始化到站2.4或8的请求信息,然后把令牌传给站7。这个初始化信息和传送令牌的过程会在逻辑环中持续进行,从站3到站5,又到站6、7、8、9后又返回站3。为了使主机能发出请求信息,这个今牌在逻辑环中完整循环。

  如果允许PPI主站模式(在网络中使用PPI协议),CPU用网络读(NETR)和网络写(NETW)指令与其他CPU交换信息。如果下列假设成立,令牌循环时间可由式(7-1)和式(7-2)近似求出：

  (1)各站占有令牌时发送一个请求。

  (2)请求读或写的数据的地址是连续的。

  (3)CPU的通信缓冲区的使用没有冲突。

  (4)CPU的扫描时间都不超过10ms。

  令牌占用时间Thold=(128 n)宇符x11bit/字符x1/波特率 (7-1)

  令牌循环时间Trot=主站1的Thold 主站2的Thold … 主站m的Thold (7-2)

  式中128为附加字符数，n为数据字符的字节数,每个字符11位,m为主站的个数。

  假设上例中6个主站均发送一个双字的请求信息,各主站的令牌占用时间均为Thold =(128 4)字符x11bit/字符x1/9600 bit/s=151.25ms。令牌循环时间To=Thld x6=151.25 x 6ms= 907.5 ms。

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。