西门子6ES7222-1BD22-0XA0产品特点

西门子6ES7222-1BD22-0XA0产品特点:随着科学技术的发展,可编程序控制器PLC在工业控制中的广泛应用,它的可靠性直接关系到工业企业的安全生产和经济运行。而PLC控制系统的抵抗干扰的能力是整个生产系统可靠运行的关键。目前,各种类型的可编程序控制器PLC一般集中安装在集控室或是生产现场,它们大都处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。所以,要提高PLC控制系统的可靠性,一是需要PLC生产厂家提高PLC硬件的抗干扰能力,二是需要工程设计人员充分利用PLC组态软件来消除干扰,这样才能有效地增强系统的抗干扰的性能。关键字:抗干扰的方法 PLC　　引言:　　PLC控制系统由于具有功能强、程序设计简单、扩展性好、维护方便、可靠性高、能适应比较恶劣的工业环境的特点,因此在工业企业广泛应用。但是由于工业环境条件恶劣,以及各种工业电磁,辐射干扰等,影响PLC控制系统的正常工作,因此必须重视PLC控制系统的抗干扰设计。为防止干扰,可以采用硬件和软件相结合的抗干扰方法。 防止硬件干扰的方法有:1采用性能优良的电源来抑制电网引入的干扰2电缆的选择与铺设来降低电磁干扰3完善接地系统4采用光电隔离来抑制输入输出电路引入的干扰等。而利用PLC软件来减少干扰是PLC控制系统正常、稳定工作的重要环节。下面主要分析在生产实践中应用的利用PLC组态软件来减少干扰的方法:　　一、减少数字量输入扰动的方法　　1、 计数器法图1　　　　CON—计数器　　　　NOT—非门　　　　RS—复位优先触发器　　　　IN—输入　　　　OUT—输出　　　　N—脉冲采样个数　　注释：当外部有信号输入时，控制系统采集连续的N个脉冲使RS触发器输出为“1”，只有当外部输入信号由“1”变成“0”时，RS触发器的复位端为“1”，将RS触发器的输出复位成“0”。而当有瞬间干扰脉冲时，CON计数器将采集不到连续的N个脉冲，CON计数器无法输出，这就起到了减少干扰的作用。（N一般情况下取2）　　优点：响应速度快，对周期性的瞬时干扰起到了一定的抑制作用。　　缺点：不能消除超过CON计数器采样时间的干扰。　　2、延迟输入法图2　　　　IN—输入　　　　OUT—输出　　　　TIME（ET）—延时时间　　　　TON—延时输出（其曲线如下图）图3　　注释：当输入IN=1时，启动计数器直到计时时间（PT）=延时时间，OUT=1。当计数器计时时间〈延时时间，OUT=0。延时时间好取1S以内。　　优点：消除了短时的周期干扰。　　缺点：响应速度慢，不利于信号的快速传输。　　二、减少模拟量输入扰动的方法　　1、限幅法图4　　　　MOVE—移动保持指令（使能端EN=1，OUT=IN。EN=0，OUT保持前次值）　　　　GE—大于等于指令（OUT=1，IF IN1≥IN2）　　　　LE—小于等于指令（OUT=1，IF IN1≤IN2）　　　　HL—上限设定值　　　　LL—下限设定值　　注释：当模拟量输入信号在HL和LL之间时，OUT=IN。当IN-AI信号超出或等于HL或LL时，GE或LE判断IN-AI信号，使OUT1或OUT2输出“1”去封锁MOVE，从而保持MOVE的输出为HL或LL的设定值。也就起到了限幅的作用。　　优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。　　缺点：平滑度差。　　2、延迟滤波限幅法图5　MOVE—移动保持指令（使能端EN=1，OUT=IN。EN=0，OUT保持前次值）　　　　GE—大于等于指令（OUT=1，IF IN1≥IN2）　　　　LE—小于等于指令（OUT=1，IF IN1≤IN2）　　　　HL—上限设定值　　　　LL—下限设定值　　　　LG—延迟滤波指令（其曲线如下图）　　　　TIME—延迟滤波时间图6　　注释：功能基本和限幅法相同，只是在输入端增加了一个延迟滤波器，对输入信号起到了延迟缓冲的滤波。　　优点：有效地抑制了周期性的脉冲干扰。平滑度比限幅法有所改善。　　缺点：信号响应速度减缓。　　3、延迟滤波比较法图7　　　　LG—延迟滤波器　　　　SUB—减法指令　　　　ABS—值指令　　　　GE—大于等于指令　　　　HL—大偏差值　　　　TIME—延迟滤波时间　　注释：正常情况输入信号IN-AI经过一阶延迟滤波后直接输出，OUT=IN-AI的值；当有突变信号时，输入信号IN-AI经过一阶延迟滤波后与含有突变信号的输入信号IN-AI相减取值（无论出现正偏差还是负偏差），与HL值比较，若大于等于HL的预设值，OUT1=1，将LG—延迟滤波器切换成跟踪状态，此时OUT就保持了输入信号IN-AI突变前的值。直到突变信号减弱，OUT1=0，OUT=IN-AI。　　优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用。平滑度高。　　缺点：灵敏度取决于TIME—延迟滤波时间的大小。　　4、积分消抖滤波法图8　　　　LG—延迟滤波器　　　　SUB—减法指令　　　　GE—大于等于指令　　　　LE—小于等于指令　　　　OR—或门（自做的DFB功能块）　　　　NOT—非门　　　　TON—延时输出　　　　EOR—异或门　　　　MOV—移动保持指令　　　　PI—比例积分调节器　　　　HL—大正向偏差值　　　　LL—大负向偏差值　　　　TIME—延迟滤波时间　　　　TIME1—延迟输出时间　　　　TIME2—延迟滤波时间　　注释：参数设置：LG（TIME=1S），TON（TIME1=10S），LG1（TIME=30S），HL=0。2，LL=-0。2 ，PI（TI=10S，将P放开封锁成为纯积分调节器）　　一、 小信号在变化幅度中变化时　　1、 终状态：此时为稳态，输入与输出相近。OR输出为“0”，NOT=1，TON时间已超出10S，EOR=0，MOV不保持，PI不积分，SUB=0，信号走PI的跟踪回路，LG1滤波后输出。正常的信号流向：IN→LG→PI的跟踪→LG1（滤波30S）→输出　　2、 小信号的暂态变化：（在TON=10S之前）OR=0，NOT=1，TON未到10S，EOR=1，MOV保持，PI积分作用，LG1未起作用，输出跨越LG1（TIME=30S），直接到输出端，此时为线性跟踪滤波状态。　　二、 信号大幅度变化时（≥HL，≤LL）　　OR=1，NOT=0，TON不起作用，EOR=0，所以LG1（TIME=30S）不起作用，PI不起作用走跟踪。正常的信号流向：IN→LG→PI的跟踪→LG1的跟踪→输出　　三、 总结：　　1、 小信号在10秒之内，经过LG（TIME=1S），PI的积分作用，跳过LG1（TIME=30S），直接输出，实现输入信号的滤波和跟踪状态。　　2、 小信号在10秒之后，经过LG（TIME=1S），PI的跟踪和LG1（TIME=30S）跟踪输入。　　3、 大信号变化时，LG（TIME=1S）作用，LG1（TIME=30S）不起作用，此时为输出快速跟踪。　　优点： 对于被测参数有较好的滤波效果， 对周期性干扰具有良好的抑制作用，平滑度高。　　缺点： 对于变化缓慢的输入信号响应慢。　　结束语　　上述所分析的方法，均在生产实际中得到检验，取得了一定的效果，并随着生产实际的需要和经验的积累，不断完善其对干扰的软件处理方法。 在传统的传动系统中，要保证多个执行元件间速度的一定关系，其中包括保证其间的速度同步或具有一定的速比，常采用机械传动刚性联接装置来实现。但有时若多个执行元件间的机械传动装置较大，执行元件间的距离较远时，就只得考虑采用独立控制的非刚性联接传动方法。下面以两个例子分别介绍利用PLC和变频器实现两个电机间速度同步和保持速度间一定速比的控制方法。1、利用PLC和变频器实现速度同步控制    薄膜吹塑及印刷机组的主要功能是，利用挤出吹塑的方法进行塑料薄膜的加工，然后经过凹版印刷机实现对薄膜的印刷，印刷工艺根据要求不同可以采用单面单色、单面多色、双面单色或双面多色等方法。在整个机组中，有多个电机的速度需要进行控制，如挤出主驱动电机、薄膜拉伸牵引电机、印刷电机以及成品卷绕电机等。电机间的速度有一定的关系，如：挤出主电机的速度由生产量要求确定，但该速度确定之后，根据薄膜厚度，相应的牵引速度也就确定，因此挤出速度和牵引速度之间有一确定的关系；同时，多组印刷胶辘必须保证同步，印刷电机和牵引电机速度也必须保持同步，否则，将影响薄膜的质量、印刷效果以及生产的连续性；卷绕电机的速度受印刷速度的限制，作相应变化，以保证经过印刷的薄膜能以恒定的张力进行卷绕。    在上述机组的传动系统中，多组印刷胶辘的同步驱动可利用刚性的机械轴联接，整个印刷胶辘的驱动由一台电机驱动，这样就保证了它们之间的同步。印刷电机的速度必须保证与牵引电机的速度同步，否则，在此两道工艺之间薄膜会出现过紧或过松的现象，影响印刷质量和生产的连续性。但是印刷生置与牵引装置相距甚远，无法采用机械刚性联接的方法。为实现牵引与印刷间的同步控制，牵引电机和印刷电机各采用变频器进行调速，再用PLC对两台变频器直接控制。    牵引电机和印刷电机采用变频调速，其控制框图如图1所示。在这个闭环控制中，以牵引辘的速度为目标，由印刷电机变频器调节印刷辘速度来跟踪牵引辘的速度。利用旋转编码器1和旋转编码器2分别采集上述两个电机的脉冲信号（编码器位置参见图3），并送到PLC的高速计数口或接在CPU的IR00000～IR00003。以这两个速度信号数据为输入量，进行比例积分（PI）控制算法，运算结果作为输出信号送PLC的模拟量模块，以控制印刷电机的变频器。这样，就可以保证印刷速度跟踪牵引速度的变化而发生变化，使两个速度保持同步。    采用PI控制算法进行速度调节，程序设计框图见图2。图中取自编码器采集的脉冲信号，转换成电机的速度数据，经上下限处理后，存储于某个DM区中，以作为运算中的y值。计算后的p值，送到模拟量输出通道，经过上下限标定后，换算成变频器能接受的电流或电压信号，以控制印刷电机的变频器。    为确保薄膜在牵引和印刷两道工序间保持恒定的张力，在这两个装置之间增加一组浮动辘调节装置，其结构如图3所示。    上面的浮动辘调节装置，也用于减少因电源系统波动等因素引起的外来干扰。但波动引起的速度差别，经过一段时间后，会使两个浮动辘位置升得太高或降得太低。因此在设计PI控制算法时，考虑了这些干扰因素的影响，利用积分环节I来调节累积误差，使得牵引辘和印刷辘能进行同步控制，并且同步精度较高，从而确保这个控制系统的稳定性。2、利用PLC和变频器实现稳定速比的控制    在聚丙烯（PP）纺丝设备中，经过预拉伸的纤维需要进行热拉伸。热拉伸在两个经过加热的辘筒与预拉伸辘之间进行，各辘筒由电机分别驱动。原有的电机调速是采用直流电机驱动，由电位器调节的。在生产中经常出现速度波动现象，速比不能稳定，加工过程易出现“缠辘”现象，成品纤维出现“毛丝”和“硬头丝”，影响化纤成品的质量。在纺丝时，预拉伸辘的速度受PP原料、分子线形取向等工艺要求的变化，应能方便地进行调节。确定了拉伸比后，热拉伸辘的速度要快速地进行眼踪和变化。采用可编程控制器（PLC）和变频器进行控制，能较好地稳定两个热拉伸辘与预拉伸辘之间的速比。    图4是PP纺丝机中热拉伸的结构原理图。预拉伸棍和两个热拉伸辘由3台电机分别驱动，热拉伸两辘速度相同，化纤无拉伸，起稳定纤维性能作用；热拉伸辑与预拉伸辗间具有一定的速比，某一个速度发生变化时，另一个也需要根据速比同时进行相应的变化。由旋转编码器采集的脉冲信号，送PLC的高速计数口或接CPU的IR00000～IR00003，转换成速度数据后，作为比例积分（PI）控制算法的输入参数。运算结果作为输出参数，经PLC的模拟量输出模块标定后，以电流或电压形成控制各电机的调速变频器。控制算法中，预拉伸辘速度数据V1乘上某个速比u后（速比可调），作为目标值，使热拉伸辑的速度数据V2跟踪（V1·u）的变化。3、结束语    随着变频器技术的成熟和使用范围的扩大，可利用可编程控制器（PLC）对其进行控制，从而适应传动系统中对速度控制灵活性、准确性和可靠性等的不同要求。上述两个例子均是实际生产中应用PLC和变频器进行速度控制的实例，均较好地达到预期的同步或给定速比控制要求。