ITE/Siemens JJ63B400

• 型号：ITE/Siemens JJ63B400


• 数量：10


• 制造商：　厦门兴锐达自动化设备有限公司


• 有效期：2019/2/1 0:00:00

ITE/Siemens E43A030

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通讯程序设计在自动化系统的应用越来越广泛，例如 plc与操作界面的数据交换，通过通讯对变频器的控制， plc 的连网等等。

要想实现 plc 的通讯编程，首先所选的 plc 必须有强大的通讯能力，就是说 plc 的操作系统能够支持多种通讯格式，通常一种品牌的 plc 如果能够提供给用户更多的编程自由度，那么这种品牌的技术开发能力就越强大，大多数品牌只能提供固定格式的通讯格式或协议，这就大大局限了 plc 与其他智能设备的数据交换。

我们的 plc 产品具有 RS232 和光电隔离的 RS485 两个自由通讯口 , 两个通讯口可以同时收发数据，几乎可以适应所有通讯格式，可以提供 CRC 和 BCC 等多种校验方式。

以一台 PLC 通过 485 通讯控制多个某品牌的变频器为例：

如果该变频器的波特率是 9600b/s ， 8 个数据位，奇校验， 1 个停止位。那么首先必须在 plc 的嵌入 C 窗口的初始化代码区编程一个通讯口设置语句： Set485Port(9600,o,8,1); 仅仅一个语句就完成了对 485 通讯口的编程。

由于 485 通讯必须设定主从关系，这里是 plc 控制多台变频器，所以 plc 必须设置为主，因此还需在初始化代码区增加一个地址和主从设定语句： SetAddress(1,MASTER); 事实上，对于主控制器来说，地址已经失去意义。

PLC 基础知识简介

在自动化控制领域， PLC 是一种重要的控制设备。目前，世界上有 200 多厂家生产 300 多品种 PLC 产品，应用在汽车（ 23% ）、粮食加工（ 16.4% ）、化学 / 制药（ 14.6% ）、金属 / 矿山（ 11.5% ）、纸浆 / 造纸（ 11.3% ）等行业。为了使各位初学者更方便地了解 PLC ，本文对 PLC 的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介，以期对各位网友有所帮助。

　　 一、 PLC 的发展历程

在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。 1968 年美国 GM （通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller （ PC ）。

个人计算机（简称 PC ）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller （ PLC ），现在，仍常常将 PLC 简称 PC 。

PLC 的定义有许多种。国际电工委员会（ IEC ）对 PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为 30~40% 。在这时期， PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高， PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。

PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

　　 二、 PLC 的构成

　　　　 从结构上分， PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

　　 三、 CPU 的构成

CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU ，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成， CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。

　　　　 在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。 CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度， IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

　　 四、 I/O 模块

PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O ）完成的。 I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。 I/O 分为开关量输入（ DI ），开关量输出（ DO ），模拟量输入（ AI ），模拟量输出（ AO ）等模块。

　　　　 开关量是指只有开和关（或 1 和 0 ）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的 I/O 分类如下：

　　　　 开关量：按电压水平分，有 220VAC 、 110VAC 、 24VDC ，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

　　　　 模拟量：按信号类型分，有电流型（ 4-20mA,0-20mA ）、电压型（ 0-10V,0-5V,-10-10V ）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。

　　　　 除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

　　　　 按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

　　 五、电源模块

PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（ 220VAC 或 110VAC ），直流电源（常用的为 24VAC ）。

　　 六、底板或机架

　　　　 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

　　 七、 PLC 系统的其它设备

1 、编程设备：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。

2 、人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

3 、输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如 EPROM 、 EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。

　　 八、 PLC 的通信联网

　　　　 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出 " 网络就是控制器 " 的观点说法。

PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、 PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。

PLC 的通信，还未实现互操作性， IEC 规定了多种现场总线标准， PLC 各厂家均有采用。

　　　　 对于一个自动化工程 ( 特别是中大规模控制系统 ) 来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。

PLC 控制系统应用的抗干扰问题

随着科学技术的发展， PLC 在工业控制中的应用越来越广泛。 PLC 控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型 PLC ，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高 PLC 控制系统可靠性，一方面要求 PLC 生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。  

2  电磁干扰源及对系统的干扰

2.1  干扰源及干扰一般分类  

影响 PLC 控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。  

干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。共模电压有时较大，特别是采用隔离性能差的配电器供电室，变送器输出信号的共模电压普遍较高，有的可高达 130V 以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统 I/O 模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流、亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。  

2.2 PLC 控制系统中电磁干扰的主要来源

2.2.1  来自空间的辐射干干扰

空间的辐射电磁场（ EMI ）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若 PLC 系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对 PLC 内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对 PLC 通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和 PLC 局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。  

2.2.2  来自系统外引线的干扰

主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。

（ 1 ）来自电源的干扰

实践证明，因电源引入的干扰造成 PLC 控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的 PLC 电源，问题才得到解决。

PLC 系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。 PLC 电源通常采用隔离电源，但其机构及制造工艺因素使其隔离性并不理想。实际上，由于分布参数特别是分布电容的存在，绝对隔离是不可能的。

（ 2 ）来自信号线引入的干扰

与 PLC 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起 I/O 信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。 PLC 控制系统因信号引入干扰造成 I/O 模件损坏数相当严重，由此引起系统故障的情况也很多。

（ 3 ）来自接地系统混乱时的干扰

接地是提高电子设备电磁兼容性（ EMC ）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使 PLC 系统将无法正常工作。

PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对 PLC 系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端 A 、 B 都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内有会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响 PLC 内逻辑电路和模拟电路的正常工作。 PLC 工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响 PLC 的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。  

2.2.3  来自 PLC 系统内部的干扰

主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于 PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。  

3 PLC 控制系统工程应用的抗干扰设计

为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。

PLC 控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具有情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要以下两个方面。  

3.1  设备选型

在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（ EMC ），尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的 PLC 系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。   在选择国外进口产品要注意：我国是采用 220V 高内阻电网制式，而欧美地区是 110V 低内阻电网。由于我国电网内阻大，零点电位漂移大，地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高 4 倍以上，对系统抗干扰性能要求更高，在国外能正常工作的 PLC 产品在国内工业就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准（ GB/T13926 ）合理选择。

3.2  综合抗干扰设计

主要考虑来自系统外部的几种如果抑制措施。主要内容包括：对 PLC 系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。

4  主要抗干扰措施

4.1  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，位保证电网馈点不中断，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。  

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