全新西門子PLC卡件232-0HD22-0XA0

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SIEMENS可編程控制器

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PLC執行程序的過程分為哪三個階段？

 PLC執行程序的過程分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執行階段、輸出刷新階段，PLC的掃描工作過程:

    （1）輸入采樣階段。在這一階段中，PLC以掃描方式讀入所有輸入端子上的輸入信號，并將各輸入狀態存入對應的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷斷。在程序執行階段和輸出刷新階段中，輸入映像存儲器與外界隔離，其內容保持不變，直至下一個掃描周期的輸入掃描階段，才被重新讀入的輸入信號刷新。可見，PLC在執行程序和處理數據時，不直接使用現場當時的輸入信號，而使用本次采樣時輸入到映像區中的數據。一般來說，輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，否則可能造成信號的丟失。

   （2）程序執行階段。在執行用戶程序過程中，PLC按照梯形圖程序掃描原則，一般來說，PLC按從左至右、從上到下的步驟逐個執行程序。但遇到程序跳轉指令，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序跳轉地址。程序執行過程中，當指令中涉及輸入、輸出狀態時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入"對應輸入端子狀態，從輸出映像寄存器“讀入"對應元件（“軟繼電器"）的當前狀態。然后進行相應的運算，運算結果再存入輸出映像寄存器中。對輸出映像寄存器來說，每一個元件（“軟繼電器"）的狀態會隨著程序執行過程而變化。

    （3）輸出刷新階段。程序執行階段的運算結果被存入輸出映像區，而不送到輸出端口上。在輸出刷新階段，PLC將輸出映像區中的輸出變量送入輸出鎖存器，然后由鎖存器通過輸出模塊產生本周期的控制輸出。如果內部輸出繼電器的狀態為“1"，則輸出繼電器觸點閉合，經過輸出端子驅動外部負載。全部輸出設備的狀態要保持一個掃描周期。

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PLC步進順控的狀態轉移圖畫法簡介

1．步進順控概述：

一個控制過程可以分為若干個階段，這些階段稱為狀態或者步。狀態與狀態之間由轉換條件分隔。當相鄰兩狀態之間的轉換條件得到滿足時，就實現狀態轉換。狀態轉移只有一種流向的稱作單流程順控結構。

2．FX系列PLC的狀態元件

S7-200 有兩個 置PTO/PWM 發生器，用以建立高速脈沖串（PTO）或脈寬調節（PWM） 信號波形。

當組態一個輸出為PTO 操作時，生成一個50%占空比脈沖串用于步進電機或伺服電機的速度和位置的開環控制。 置PTO 功能提供了脈沖串輸出，脈沖周期和數量可由用戶控制。但應用程序必須通過PLC內置I/O 提供方向和限位控制。

為了簡化用戶應用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向導可以幫助您在幾分鐘內全部完成PWM，PTO 或位控模塊的組態。向導可以生成位置指令，用戶可以用這些指令在其應用程序中為速度和位置提供動態控制。

2、開環位控用于步進電機或伺服電機的基本信息

借助位控向導組態PTO 輸出時，需要用戶提供一些基本信息，逐項介紹如下：

⑴ *速度 （MAX_SPEED）和啟動/停止速度 （SS_SPEED）

圖1是這2 個概念的示意圖。

MAX_SPEED 是允許的操作速度的*值，它應在電機力矩能力的范圍 。 驅動負載所需的力矩由摩擦力、慣性以及加速/減速時間決定。

SS_SPEED：該數值應滿足電機在低速時驅動負載的能力，如果SS_SPEED 的數值過 低，電機和負載在運動的開始和結束時可能會搖擺或顫動。如果SS_SPEED 的數值過高，電機會在啟動時丟失脈沖，并且負載在試圖停止時會使電機超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和減速時間

加速時間ACCEL_TIME：電機從 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的時間。 減速時間DECEL_TIME：電機從MAX_SPEED速度減速到SS_SPEED速度所需要的時間。

加速時間和減速時間的缺省設置都是1000 毫秒。通常，電機可在小于1000 毫秒的時間工作。參見圖2。這2 個值設定時要以毫秒為單位。

注意：電機的加速和失速時間要 過測試來確定。開始時，您應輸入一個較大的值。逐漸減少這個時間值直至電機開始失速，從而優化您應用中的這些設置。

一個包絡是一個預先定義的移動描述，它包括一個或多個速度，影響著從起點到終點的移動。一個包絡由多段組成，每段包含一個達到目標速度的加速/減速過程和以目標速度勻速運行的一串固定數量的脈沖。 位控向導提供移動包絡定義界面，在這里，您可以為您的應用程序定義每一個移動包絡。PTO 支持*100 個包絡。

定義一個包絡，包括如下幾點：①選擇操作模式；②為包絡的各步定義指標。③為包絡定義一個符號名。

⑴選擇包絡的操作模式：PTO 支持相對位置和單一速度的 續轉動，如圖3所示，相對位置模式指的是運動的終點位置是從起點側開始計算的脈沖數量。單速續轉動則不需要提供終點位置，PTO 一直持續輸出脈沖，直至有其他命令發出，例如到達原點要求停發脈沖

變頻器輸入端電源濾波器是采用高導磁率的鐵氧體磁心及鐵粉芯，配接一定的電容，構成LC濾波器，將變頻器產生的高次諧波（在某一頻帶內的）濾掉，而使臨近或同一電網工作的電器設備不受干擾，能夠正常工作。其原理圖如圖1所示。

　　                                                          圖1 輸入濾波器電路原理圖

　　變頻器輸出端電源濾波器采用電感（L）濾波，抑制變頻器輸出的傳導干擾和減少輸出線上低頻輻射干擾，使直接驅動的電機電磁噪聲減小，使電機的銅損、鐵損大幅減少。其原理圖如圖2所示。

　購買了該類濾波器后，我們去現場進行了調試。由于對該類現場接觸較少，技術人員準備不太充分，雖然增加了濾波器，但濾波效果仍不理想，在重載時仍存在干擾，DCS系統不能正常工作，變頻器仍無法運行。于是我們對問題做了具體的分析。

　　變頻器產生干擾的原因

　　                                                                  圖3 變頻器主電路圖

　　變頻器主電路一般是交流—直流—交流模式見圖3，外部輸入380V/50Hz的工頻電源經三相橋路不可控整流成直流電壓信號，經濾波電容濾波及大功率晶體管開關元件逆變為頻率可變的交流信號。在整流回路中，輸入電流的波形為不規則的矩形波，波形按傅立葉級數分解為基波和各次諧波，其中的高次諧波將干擾輸入供電系統。在逆變輸出回路中，輸出電流信號是受PWM載波信號調制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM載頻可達15kHz。同樣，輸出回路電流信號也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，而高次諧波電流對負載直接干擾。另外高次諧波電流還通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設備。

　　變頻器干擾的主要傳播途徑

　　變頻器工作時，作為一個強大的干擾源，其干擾途徑一般分為輻射、傳導、電磁耦合、二次輻射和邊傳導邊輻射等。主要途徑如圖4所示：

　　                                                      圖4變頻器干擾的主要傳播途徑

　　從上圖可以看出，變頻器產生的輻射干擾對周圍的無線電接收設備產生強烈的影響，傳導干擾使直接驅動的電機產生電磁噪聲，使得銅損、鐵損大幅增加，同時傳導干擾和輻射干擾對電源輸入端所連接或鄰近的電子敏感設備有很大的影響。

　　針對這兩次調試情況和變頻器產生干擾及干擾的途徑，我們聯合電源濾波器生產廠商的工程師進行了分析總結，并與北京康拓生物工程有限公司的工程師多次進行了溝通，了解了其工作原理、布線情況，分析認為主要還是變頻器輸入端產生的高頻諧波造成的干擾。因裝變頻器后，變頻器的輸入線在原動力線槽內，而輸出線不在線槽內，離電機也比較近。再者，原布線系統不太合理，動力線槽與控制線槽距離較近，只有20cm，按規定應不少于50cm，且兩線槽平行走線，這些都是比較忌諱的。變頻器的地線接的也不太合理，接在了電源線的走線槽上，線槽的作用一是支撐電源線、二是起屏蔽的作用，變頻器的干擾又通過地線到了線槽上。變頻器產生的高次諧波通過變頻器的輸入線和地線輻射到其它設備的電源線和信號線上（尤其是比較敏感的傳感器的信號線。這里強調一點：我們的變頻器與DCS控制系統不是同一臺變壓器給電，可以排除直接傳導干擾），干擾了控制系統的正常工作。

　　分析這些問題，由于原布線系統已成定型，再動幾乎是不可能，因此改變電源線和信號線布線的想法應予以排除，變頻器地線可以另走，拉一根地線直接接至配電室電控柜的地線上，對變頻器的輸入端再加強濾波措施，按理論問題應于解決。