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PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化，入開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流轉(zhuǎn)動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)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(jī)構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實(shí)際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，隔離是不可能的。

　　(4)來自信號(hào)線引入的干擾

　　與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號(hào)傳輸線，除了傳輸有效的各類信號(hào)之外，總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽略；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)和死機(jī)。PLC控制系統(tǒng)因信號(hào)引入干擾造成I/O模件損壞數(shù)相當(dāng)嚴(yán)重，由此引起系統(tǒng)故障的情況也很多。

　?。?）來自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾

　　接地是提高電子設(shè)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(shè)備向外發(fā)出干擾；而錯(cuò)誤的接地，反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào)，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)間存在地電位差，引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)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(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)加雷擊時(shí)，地線電流將更大。

　　此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內(nèi)有會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號(hào)回路。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)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(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測量精度下降，引起對(duì)信號(hào)測控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。

　?。?）來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾

　　主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路

　　互輻射及其對(duì)模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的內(nèi)容，比較復(fù)雜，作為應(yīng)用部門是無法改變，可不多考慮，但要選擇具有較多應(yīng)用實(shí)績或經(jīng)過考驗(yàn)的系統(tǒng)。

西門子S7-300PLC組織塊OB及其應(yīng)用 OB10

OB10可按下列間隔運(yùn)行：

Once（一次）：只在特定日期和時(shí)間執(zhí)行一次。 字串7

Every　minute：從特定日期和時(shí)間開始，每分鐘執(zhí)行一次。 字串9

Hourly：從某一特定日期和時(shí)間開始，每小時(shí)執(zhí)行一次。

Daily：從某一特定日期和時(shí)間開始，每天執(zhí)行一次。

Weekly：從某一特定日期和時(shí)間開始，每周執(zhí)行一次。 字串9

Monthly：從某一特定日期和時(shí)間開始，每月執(zhí)行一次。 字串7

Annually：從某一特定日期和時(shí)間開始，每年執(zhí)行一次。 字串6

OB10的起始時(shí)刻和間隔時(shí)間設(shè)置：

1. 過定義OB10執(zhí)行的起始時(shí)刻（日期和/或時(shí)間）和間隔時(shí)間對(duì)OB10進(jìn)行配置。 字串2

2. 通過S7組態(tài)工具配置CPU的日時(shí)鐘的中斷參數(shù)或者在程序中調(diào)用SFC28（SET-TINT）設(shè)置時(shí)間。

3. 通過S7組態(tài)工具在CPU的日時(shí)鐘中斷參數(shù)塊中選擇激活項(xiàng)， 字串5

4. 在程序中調(diào)用SFC30（ACT-TINT）來激活OB10。

PLC順序控制系統(tǒng)的幾種簡易設(shè)計(jì)方法

引言

在生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)控制領(lǐng)域，PLC順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用量大面廣。然而，工藝不同的生產(chǎn)機(jī)械要求設(shè)計(jì)不同的控制系統(tǒng)梯形圖。目前，不少電氣設(shè)計(jì)人員仍然采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)PLC順序控制系統(tǒng)，不僅設(shè)計(jì)效率低，容易出差錯(cuò)，而且設(shè)計(jì)階段難以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，需要多次調(diào)試、修改才符合設(shè)計(jì)要。本文提出的4種簡易設(shè)計(jì)方法，能快速地一次設(shè)計(jì)成功PLC順序控制系統(tǒng)。

   順序控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路

   1．特點(diǎn)順序控制系統(tǒng)是指按照預(yù)定的受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作順序及相應(yīng)的轉(zhuǎn)步條件，一步一步進(jìn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)。其受控設(shè)備通常是動(dòng)作順序不變或相對(duì)固定的生產(chǎn)機(jī)械。這種控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)大多數(shù)是行程開關(guān)（包括有觸點(diǎn)或無觸點(diǎn)行程開關(guān)、光電開關(guān)、干簧管開關(guān)、霍爾元件開關(guān)等位置檢測開關(guān)），有時(shí)也采用壓力繼電器、時(shí)間繼電器之類的信號(hào)轉(zhuǎn)換元件作為某些步的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)。

為了使順序控制系統(tǒng)工作可靠，通常采用步進(jìn)式順序控制電路結(jié)構(gòu)。所謂步進(jìn)式順序控制，是指控制系統(tǒng)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(zhuǎn)步主令信號(hào)已發(fā)出為條件。對(duì)生產(chǎn)機(jī)械而言，受控設(shè)備任一步的機(jī)械動(dòng)作是否執(zhí)行，取決于控制系統(tǒng)前一步是否已有輸出信號(hào)及其受控機(jī)械動(dòng)作是否已完成。若前一步的動(dòng)作未完成，則后一步的動(dòng)作無法執(zhí)行。這種控制系統(tǒng)的互鎖嚴(yán)密，即便轉(zhuǎn)步主令信號(hào)元件失靈或出現(xiàn)誤操作，亦不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作順序錯(cuò)亂。

   2．設(shè)計(jì)思路本文提出的4種簡易設(shè)計(jì)方法都是先設(shè)計(jì)步進(jìn)階梯，在步進(jìn)階梯實(shí)現(xiàn)由轉(zhuǎn)步主令信號(hào)控制輔助繼電器得失電；然后根據(jù)步進(jìn)階梯設(shè)計(jì)輸出階梯，在輸出階梯實(shí)現(xiàn)由輔助繼電器控制輸出繼電器得失電。這4種設(shè)計(jì)法所設(shè)計(jì)的梯形圖電路結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的指令應(yīng)適用于大多數(shù)PLC機(jī)型，具有通用性。

由于各種PLC機(jī)型的編程元件代號(hào)及其編號(hào)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(nèi)部繼電器）的代號(hào)分別為：X、Y、M。設(shè)計(jì)中所用到的某些功能指令，如置位指令約定為S×，復(fù)位指令為R×；移位指指令為SR×。其中的“×"表示編程元件的編號(hào)，用十進(jìn)制數(shù)表示。用這些方法設(shè)計(jì)實(shí)際的控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)將編程元件代號(hào)和編號(hào)變換成所選用的PLC機(jī)型對(duì)應(yīng)的代號(hào)和編號(hào)。

下面分別介紹各種設(shè)計(jì)方法。其中，前3種方法的設(shè)計(jì)依據(jù)都是圖1所示的順序控制流程。圖中，步1的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)X0為連接啟動(dòng)按鈕的輸入繼電器（為簡明起見，后述的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)均省去“輸入繼電器"幾個(gè)字，只提輸入信號(hào)），X1為原位開關(guān)信號(hào)，X2、X3、X4分別為步2、3、4的轉(zhuǎn)步主令開關(guān)信號(hào)。M1～M5分別為各步的受控輔助繼電器。Y1～Y4分別為各步受控的輸出繼電器。

   一、逐步得電同步失電型步進(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)法

如圖2所示，這種設(shè)計(jì)方法是根據(jù)“與"、“或"、“非"的基本邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)成串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)復(fù)合的電路結(jié)構(gòu)。

1．步進(jìn)階梯的設(shè)計(jì)步進(jìn)階梯的結(jié)構(gòu)

如圖2a所示。步1的M1得電條件是受控機(jī)械原位開關(guān)X1處于壓合狀態(tài)（若受控機(jī)械有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則要求每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原位開關(guān)均處于壓合狀態(tài)），滿足原位條件后按起動(dòng)按鈕X0才能得電。M1得電后自鎖，并為步2提供步進(jìn)條件信號(hào)（M1的常開觸點(diǎn)）。步1的執(zhí)行動(dòng)作完成時(shí)觸發(fā)的行程開關(guān)信號(hào)X2作為步2的轉(zhuǎn)步條件信號(hào)。步2的M2的輸入滿足其步進(jìn)條件和轉(zhuǎn)步條件后得電自鎖，并為步3提供步進(jìn)條件信號(hào)。按此規(guī)律即可實(shí)現(xiàn)后續(xù)每一工作步輔助繼電器的得電和自鎖。停止步M5的步進(jìn)條件信號(hào)和轉(zhuǎn)步條件信號(hào)分別為：后一個(gè)工作步M4發(fā)出的步進(jìn)條件信號(hào)（M4的常開觸點(diǎn)）和該步動(dòng)作完成時(shí)所觸發(fā)的轉(zhuǎn)步信號(hào)X1。由于M5的得電信號(hào)令控制系統(tǒng)失電，所以M5的回路不自鎖，而且要將其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在步1回路的左端。從步2起后續(xù)各個(gè)步的回路構(gòu)成分支回路。一旦M5得電便使整個(gè)系統(tǒng)失電。如不用分支回路的結(jié)構(gòu)，也可采用圖3所示的回路。即把M5常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)在每步輔助繼電器的回路上。應(yīng)該注意的是：無論工作步還是停止步，如果某步的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)有多個(gè)，則應(yīng)將多個(gè)轉(zhuǎn)步主令信號(hào)互相串聯(lián)。

  2．輸出階梯的設(shè)計(jì)輸出階梯

如圖2b所示。其設(shè)計(jì)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(hào)（步進(jìn)階梯中使M開始得電的輔助繼電器常開觸點(diǎn)）和失電信號(hào)（步進(jìn)階梯中使M開始失電的輔助繼電器常閉觸點(diǎn)）；（2）將得電信號(hào)、失電信號(hào)和受控輸出繼電器線圈串聯(lián)。如果某個(gè)輸出繼電器在一個(gè)工作循環(huán)中多次得電失電，則將每次得失電的串聯(lián)信號(hào)互相并聯(lián)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(shí)，將圖1所示的*次得電信號(hào)M1和*次失電信號(hào)M2串聯(lián)，第二次得電信號(hào)M4和第二次失電信號(hào)串聯(lián)，然后將二者并聯(lián)起來，再與Y1的線圈串聯(lián)便構(gòu)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(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)法

   1．步進(jìn)階梯設(shè)計(jì)

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(tǒng)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的步進(jìn)階梯如圖4a所示，其電路結(jié)構(gòu)與圖3的不同點(diǎn)之一是每步的失電由下一步輔助繼電器的常閉接點(diǎn)控制；之二是步1回路必須串聯(lián)步2至后工作步4的輔助繼電器常閉觸點(diǎn)。以防電路工作時(shí)，因誤操作再次起動(dòng)而導(dǎo)致控制順序錯(cuò)亂。其余的電路結(jié)與圖3相同。

   2．輸出階梯設(shè)計(jì)輸出階梯如圖4b所示，輸出繼電器的控制回路根據(jù)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(diǎn)并聯(lián)，再與Y1的線圈串聯(lián)即可。其余輸出繼電器的控制回路構(gòu)成方法與此相同。

（1） 負(fù)載啟動(dòng)時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“升降起始頻率fsd當(dāng)變頻器的工作頻率上升到fsd時(shí)，將暫停上升。為了確保當(dāng)制動(dòng)電磁鐵松開后，變頻器已能控制住重物的升降而不會(huì)溜鉤，所以，在工作頻率到達(dá)fsd的同時(shí)，變頻器將開始檢測電流，并設(shè)定檢測電流所需時(shí)間tsc；發(fā)出“松開指令當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出電流時(shí)，將發(fā)出一個(gè)“松開指令，使機(jī)械制動(dòng)控制器開始通電；設(shè)定一個(gè)frd的維持時(shí)間trd，trd的長短應(yīng)略大于機(jī)械制動(dòng)控制器從通電到*松開所需要的時(shí)間；變頻器將工作頻率上升至所需頻率

負(fù)載啟動(dòng)的機(jī)械制動(dòng)控制過程如圖2所示。

（2）負(fù)載停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“停止起始頻率fbs

當(dāng)變頻器的工作頻率下降到fbs（如3hz）時(shí)，變頻器將輸出一個(gè)“頻率到達(dá)信號(hào)，發(fā)出機(jī)械制動(dòng)控制器斷電指令；

設(shè)定一個(gè)fbs的維持時(shí)間tbb

tbb的長短應(yīng)略大于機(jī)械制動(dòng)控制器從開始釋放到*抱住所需要的時(shí)間；

變頻器將工作頻率下降至0

負(fù)載停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程過程如圖3所示。

2.3 工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的應(yīng)用

2.3.1 工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)的方法

隨著高性能微處理器技術(shù)的發(fā)展以及dsp技術(shù)在變頻器中的應(yīng)用，變頻器不僅具備了*的控制性能而且擁有了強(qiáng)大數(shù)字編程處理能力。西門子公司6se70/6se71變頻器和abb公司acs800/acc800變頻器在內(nèi)部功能上都設(shè)計(jì)了機(jī)械制動(dòng)控制功能，機(jī)械制動(dòng)控制邏輯集成在變頻器的應(yīng)用中，用戶通過簡單的定義和硬線連接就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械制動(dòng)控制功能。工程型變頻器的機(jī)械制動(dòng)控制思想是：變頻器應(yīng)用其采集到的各種信號(hào)，例如電流轉(zhuǎn)矩信號(hào)、速度信號(hào)、故障信號(hào)等在內(nèi)部通過邏輯計(jì)算得出一個(gè)開關(guān)機(jī)械制動(dòng)控制器的信號(hào)，直接輸出信號(hào)控制機(jī)械制動(dòng)控制器，同時(shí)產(chǎn)生一些控制信號(hào)（例如內(nèi)部給定使能、逆變器使能）來控制變頻器的運(yùn)行配合機(jī)械制動(dòng)器的動(dòng)作，該功能也可以利用機(jī)械制動(dòng)控制器的檢測元件來檢測機(jī)械制動(dòng)器是否正常。圖4所示為一個(gè)工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的應(yīng)用原理圖。

2.3.2 工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)的控制過程

下面就以工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)的機(jī)械制動(dòng)為例，描述負(fù)載在啟動(dòng)、停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)器的運(yùn)行過程，工程型變頻器機(jī)械制動(dòng)控制的過程如圖5所示。

（1）負(fù)載啟動(dòng)時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器打開時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩ts

當(dāng)變頻器的啟動(dòng)指令以及外部速度給定使能信號(hào)都具備，變頻器開始工作，為保證開機(jī)械制動(dòng)時(shí)電機(jī)有足夠的力矩，負(fù)載不至于下滑，設(shè)定一個(gè)打開制動(dòng)器的門檻轉(zhuǎn)矩值ts，門檻信號(hào)也可以應(yīng)用電流信號(hào)；

發(fā)出“制動(dòng)器打開指令

當(dāng)變頻器確認(rèn)已經(jīng)有足夠大的輸出轉(zhuǎn)矩（電流）時(shí)，其他邏輯條件都具備時(shí)將發(fā)出一個(gè)“制動(dòng)器打開指令，使機(jī)械制動(dòng)控制器開始通電；

設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器打開時(shí)間tod

當(dāng)變頻器確認(rèn)機(jī)械制動(dòng)器已經(jīng)打開，經(jīng)過“制動(dòng)器打開時(shí)間tod后，通過控制功能控制內(nèi)部給定使能，使變頻器開始沿速度曲線升至所需速度。

負(fù)載啟動(dòng)的機(jī)械制動(dòng)控制過程見圖5中1到4所示過程。

（2） 負(fù)載停止時(shí)機(jī)械制動(dòng)控制過程

設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器閉合的轉(zhuǎn)速ncs

變頻器設(shè)定一個(gè)“制動(dòng)器閉合的轉(zhuǎn)速ncs，為保證制動(dòng)器閉合時(shí)電機(jī)有足夠的力矩，負(fù)載不至于下滑，設(shè)定一個(gè)關(guān)閉制動(dòng)器的門檻轉(zhuǎn)矩值ncs，制動(dòng)器閉合的門檻信號(hào)一般使用速度信號(hào)；

發(fā)出“制動(dòng)器閉合指令

變頻器停止運(yùn)行時(shí)，當(dāng)外部給定使能和外部速度信號(hào)停止后，速度沿變頻器速度曲線下降，當(dāng)變頻器檢測到ncs（如5%額定速度）時(shí)，變頻器將輸出一個(gè)“制動(dòng)器閉合信號(hào)，發(fā)出制動(dòng)器斷電指令；