材料自動分揀系統(tǒng)的PLC設(shè)計

材料自動分揀系統(tǒng)的PLC設(shè)計,材料,自動,分揀,系統(tǒng),PLC,設(shè)計 材料自動分揀系統(tǒng)的PLC設(shè)計 摘 要 利用可編程控制器(PLC),設(shè)計成本低、效率高的材料自動分揀裝置.以PLC為主控制器,結(jié)合氣動裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù),運用梯形圖編程，實現(xiàn)對鐵塊及不同顏色材料的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求. 本設(shè)計采用的是三菱系列的可編程控制器（PLC）。第一章進(jìn)行了設(shè)計的分析。第二章根據(jù)對設(shè)計的分析進(jìn)行了方案的確定和PLC型號的選用，同時進(jìn)行了IO接點的分配。第三章進(jìn)行了電氣原理圖的設(shè)計同時對按鈕等電器元件進(jìn)行了選用，第四章進(jìn)行了PLC程序的設(shè)計和操作過程的敘述。 關(guān)鍵詞：可編程控制器，分揀裝置，控制系統(tǒng)，傳感器。 The Design of Material Selecting System By PLC Controlled ABSTRACT The design of an automatic sorting with low cost and high efficiency is presented in the paper，which regards programmable logic controller(PLC) as the master controller and combines pneumatic device，sensing technology，position control and other technology to implement automatic selecting of the products live.Program with the ladder-shape figure,designing the automatic system that sorts out iron,aluminum and plastic and different colour.The device is characteristic of high automation, steady running, high precision and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications. This design adoption is the programmable controller(PLC) of Mitsubishi series.Chapter 1 carried on the analysis of design.Chapter 2 according to carrying on a project really and settling with PLC to the analysis of design the choice of the model number, carried on the allotment of IO point of contact in the meantime.Chapter 3 carried on the design of electricity principle diagram to wait an electric appliances component to carry on choice towards pressing button in the meantime, chapter 4 carried on PLC the design of the procedure and the description of the operation process. KEY WORDS: programmable logic controller，sorting device，control system，sensors 4 目 錄 前 言 1 第1章 多種材料分揀裝置系統(tǒng)設(shè)計分析 2 1.1 設(shè)計對象介紹 3 1.1.1 課題任務(wù)提出 3 1.1.2控制方案選擇 4 第2章 材料分揀系統(tǒng)方案分析 5 2.1 用戶I/O設(shè)備及所需PLC的I/O點數(shù) 5 2.2 用戶存儲容量的選擇 6 2.3 PLC型號的選擇 6 第3章 材料自動分揀裝置系統(tǒng)的硬件設(shè)計 8 3.1 自動分揀裝置系統(tǒng)的設(shè)計過程 8 3.1.1 自動分揀系統(tǒng)動作順序分析 8 3.3.2設(shè)計要求 8 3.1.3 保護(hù)要求 9 3.2電氣元件的選擇 9 3.2.1 按鈕的選用 9 3.2.2 傳感器的選用 9 3.2.3 電機的選用 10 3.2.4 變頻器的選用 10 3.3 PLCI/O點實際接線圖 14 3.3.1 PLC的接線 14 3.3.2 PLC的I/0接線圖 15 第4章 PLC程序設(shè)計 17 4.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計 17 4.1.1 系統(tǒng)的順序功能圖如下圖4-1所示： 18 4.2 梯形圖程序設(shè)計 20 4.2.1黃燈及其閃爍控制部分 20 4.2.2紅燈禁止下料控制部分 22 4.2.3蜂鳴器控制程序 23 4.2.3傳送帶材料計數(shù)控制程序 24 4.2.4其他主要程序設(shè)計 25 第5章 調(diào)試與抗干擾系統(tǒng)分析 26 5.1 程序的模擬調(diào)試 26 5.2程序的現(xiàn)場調(diào)試 26 5.3 系統(tǒng)調(diào)試 27 5.3.1 調(diào)試過程 27 5.3.2 調(diào)試結(jié)果 27 5.4 PLC的抗干擾系統(tǒng) 28 5.4.1電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾 28 5.4.2 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源 28 5.4.3 PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計 30 5.4.4主要抗干擾措施 30 結(jié) 論 32 謝 辭 33 參考文獻(xiàn) 34 附　錄 35 外文資料翻譯 47 前 言 PLC是從20世紀(jì)末發(fā)展起來的一種新型的電氣控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和計算控制技術(shù)、通信技術(shù)融為一體，以其顯著的優(yōu)點正被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中?？删幊炭刂破饕晕⑻幚砥鳛楹诵?，綜合計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。應(yīng)用PLC技術(shù)是當(dāng)今世界潮流，必將對生產(chǎn)、科研和社會生活等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生巨大而深遠(yuǎn)的影響。 目前世界上，生產(chǎn)和研制PLC的大公司很多，有代表性的是日本的歐姆龍公司，德國西門子、美國的AB公司，都處于世界的領(lǐng)先水平?？偟膩碚f，我國從1974年開始研制PLC，1979年開始應(yīng)用于工業(yè)，并且發(fā)展很快，已取得了很大的成績，但是與世界研制和應(yīng)用水平較高的國家相比還有很大的差距。 隨著社會的不斷發(fā)展,市場的競爭也越來越激烈,因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),提高生產(chǎn)效率,尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè),以往一直采用人工分揀的方法,致使生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)成本高,企業(yè)的競爭能力差。而物料分揀采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制,能連續(xù)、大批量地分揀貨物,分揀誤差率低且勞動強度大大降低,可顯著提高勞動生產(chǎn)率.而且,分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接,實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理.其設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝,具有系統(tǒng)布局靈活,維護(hù)、檢修方便等特點,受場地原因影響不大。同時,只要根據(jù)不同的分揀對象,對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求。 本設(shè)計應(yīng)用可編程控制器(PLC)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程材料自動分揀的設(shè)計方案。文中比較詳細(xì)地介紹了設(shè)計過程，包括具體的設(shè)計要求，對設(shè)計任務(wù)的分析，可編程控制器型號的選擇，I/O接點的分配， PLC接線圖等具體內(nèi)容，并且給出了完整的硬件接線圖，功能狀態(tài)圖，梯形圖程序以及指令表程序。 第1章 多種材料分揀裝置系統(tǒng)設(shè)計分析 本次設(shè)計的目的主要是根據(jù)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求改造過去采用的繼電器控制系統(tǒng)，同時鍛煉和提高自己的設(shè)計能力，并初步具備從理論走向?qū)嵺`的設(shè)計思想，夯實過去所學(xué)的專業(yè)知識。本次設(shè)計的內(nèi)容包括具體的設(shè)計要求.對設(shè)計任務(wù)的分析.可編程控制器型號的選擇.I/O接點的分配.實際狀態(tài)及傳感器與I/O接點的對應(yīng)關(guān)系.PLC接線圖等具體內(nèi)容，并且給出了完整的硬件電路圖、軟件流程圖、梯形圖程序和指令表程序，繪制了完整的硬件接線圖和順序功能圖。本次設(shè)計的要求是采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制,能連續(xù)、大批量地分揀貨物,使得分揀誤差率低且勞動強度大大降低,能夠顯著提高勞動生產(chǎn)率。 自動分揀系統(tǒng)如下圖1-1所示，其系統(tǒng)組成如下： 1—光電傳感器；2—顏色傳感器；3—電容式傳感器；4—電感式傳感器；A、B、C—單出桿氣缸；5～10—磁性開關(guān)；G—交流異步電動機；D、E、F—出口斜槽；P—傳送帶。 圖1—1.材料傳送、分揀系統(tǒng) 系統(tǒng)組成：此工作系統(tǒng)由傳送帶、光電傳感器（1個）、顏色傳感器（一個）、電容式傳感器（1個）、電感式傳感器（1個）、安裝有磁性傳感器的物料分揀用直線氣缸（3個）和分揀斜槽（3條）組成。傳送件由三相交流電動機G拖動，三相交流電動機由變頻器作低速運行控制。直線氣缸由雙線圈電磁閥控制。 1.1 設(shè)計對象介紹 材料在傳送系統(tǒng)的位置Ⅰ下料，當(dāng)光電傳感器檢測到材料后，傳送帶就以低速（變頻器輸出頻率為5Hz）運行，當(dāng)檢測到材料為綠色木質(zhì)材料時，位置Ⅱ的直線氣缸A就會將綠色木質(zhì)材料推到斜槽D；當(dāng)檢測到材料為塑料材料時，位置Ⅲ的直線氣缸B就將塑料材料推到斜槽E；當(dāng)檢測到材料為鐵材料時，位置Ⅳ的直線氣缸C就將鐵材料推到斜槽F。 1.1.1 課題任務(wù)提出 隨著社會的不斷發(fā)展,市場的競爭也越來越激烈,因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),提高生產(chǎn)效率,尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè),以往一直采用人工分揀的方法,致使生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)成本高,企業(yè)的競爭能力差。而物料分揀采用可編程控制器PLC進(jìn)行控制,能連續(xù)、大批量地分揀貨物,分揀誤差率低且勞動強度大大降低,可顯著提高勞動生產(chǎn)率.而且,分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無縫連接,實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理.其設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝,具有系統(tǒng)布局靈活,維護(hù)、檢修方便等特點,受場地原因影響不大。同時,只要根據(jù)不同的分揀對象,對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求。 材料自動分揀系統(tǒng)裝置能實現(xiàn)如下3種基本功能： 1.分揀出金屬與非金屬； 2.分揀某一顏色塊； 3.分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。 1.1.2控制方案選擇 對生產(chǎn)過程采用自動化控制時，可選比較先進(jìn)而又穩(wěn)定的單片機和PLC控制，但采用單片機控制還要附加配套的集成電路I/O接口，又必須完成大量硬件設(shè)計和制作工作，而且單片機的維修對工人的知識水平要求較高，需要專業(yè)水平較高的人員進(jìn)行維護(hù)，所以其成本比采用PLC控制要高。鑒于此種情況本設(shè)計選用了PLC控制的方案。從微機的應(yīng)用范圍來說，PLC是專用機，而我們通常說的PC機是通用機。從工業(yè)控制的角度來說，PLC是工業(yè)控制的通用計算機。因此，PLC的抗干擾能力比PC高，編程及硬件配置簡單，開發(fā)周期短。 第2章 材料分揀系統(tǒng)方案分析 2.1 用戶I/O設(shè)備及所需PLC的I/O點數(shù) 根據(jù)前述要求可知PLC需要以下一些輸出端：分別是綠燈（待機控制）、紅燈（禁止下料提示）、黃燈（允許下料指示）、和蜂鳴器（氣缸未復(fù)位提示）的4個輸出端、6個氣缸伸出（退回）的輸出端，以及電動機運轉(zhuǎn)/停止與低速運行控制的2個輸出端，總共需要12個輸出端。PLC所需要的輸入信號端有：1個檢測是否下料的輸入端口，3個能檢測材料類型的輸入端口，2個自動分揀系統(tǒng)的待機控制與停機控制的輸出端口，6個氣缸伸出（復(fù)位）檢測輸入端口，這樣就一共需要12個輸入端。所以要選用輸入點的個數(shù)≥11、輸出點的個數(shù)≥12的PLC。I/O接點的分配如表2-1所示： 表2-1 I/O接點分配 輸入 輸出 X000 待機控制 Y000 綠燈：待機指示 X001 停機控制 Y001 紅燈：禁止下料指示 X002 位置Ⅰ下料檢測 Y002 黃燈：允許下料指示 X003 位置Ⅱ綠色木塊檢測 Y003 蜂鳴器：氣缸未復(fù)位提示 X004 位置Ⅲ塑料檢測 Y004 氣缸A伸出 X005 位置Ⅳ鐵檢測 Y005 氣缸A退回 X006 氣缸A伸出檢測 Y006 氣缸B伸出 X007 氣缸A復(fù)位檢測 Y007 氣缸B退回 X010 氣缸B伸出檢測 Y010 氣缸C伸出 X011 氣缸B復(fù)位檢測 Y011 氣缸C退回 X012 氣缸C伸出檢測 Y013 電機運轉(zhuǎn)/停止 X013 氣缸C復(fù)位檢測 Y014 電機低速運行 2.2 用戶存儲容量的選擇 存儲容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元大小，因此程序容量小于存儲容量。PLC用戶程序所需內(nèi)存容量一般與開關(guān)量輸入、輸出點數(shù)、模擬量輸入輸出點數(shù)以及用戶程序達(dá)的編寫質(zhì)量等有關(guān)。對于控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量較大的系統(tǒng)，要求存儲容量大些。對于同樣的系統(tǒng)，不同用戶編寫的程序可能會使程序長度和執(zhí)行時間差距很大。對PLC用戶程序存儲容量的估算，可用下面推薦的經(jīng)驗公式： 存儲器總字節(jié)數(shù)=（開關(guān)量I/O點數(shù)*10）+（模擬量點數(shù)*150） 按經(jīng)驗公式所得的存儲器總字節(jié)數(shù)要考慮25%的余量。因為上面經(jīng)過分析需要12個輸入點，12個輸出點，這樣就總共24個I/O點數(shù)。 因此，存儲器總字節(jié)數(shù)≥24*10=240。 2.3 PLC型號的選擇 在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 在選用PLC型號時應(yīng)考慮以下幾個問題： 1．輸出點數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)。因此，在選用PLC時，首先要確保有足夠的I/O點數(shù)，并留有一定的余地，一般可考慮10%-15%的備用量； 2．存儲容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元大小，因此程序容量小于存儲容量。PLC用戶程序所需內(nèi)存容量一般與開關(guān)量輸入、輸出點數(shù)、模擬量輸入輸出點數(shù)以及用戶程序達(dá)的編寫質(zhì)量等有關(guān)。對于控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量較大的系統(tǒng)，要求存儲容量大些。對于同樣的系統(tǒng)，不同用戶編寫的程序可能會使程序長度和執(zhí)行時間差距很大； 3．輸入/輸出模塊的選擇。輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短，響應(yīng)時間長等特點。選擇哪一種功能的輸入/輸出模塊和哪一種輸出形式，取決于控制系統(tǒng)中輸入/輸出信號的種類、參數(shù)要求和技術(shù)要求。例如，輸入模塊分為直流5V、12V、24V、48V、60V幾種，交流115V和220V兩種。一般應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的距離來選擇電壓的大小; 4．PLC機型要統(tǒng)一，即使在一個工廠，PLC使用的機型要盡量統(tǒng)一，以便于維護(hù)和管理。這樣有利于PLC應(yīng)用技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)，同時可使多臺PLC共用一個編程器，經(jīng)濟也合算。 根據(jù)以上分析，本次設(shè)計中需要選擇輸入點個數(shù)≥12，輸出點個數(shù)≥12，存儲器字節(jié)數(shù)≥240的PLC。對PLC的掃描速度以及其他方面無特殊要求。所以我們選擇的PLC型號是FX2N-32MR，該型號的PLC有16個輸入點，16個輸出點。 7 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第3章 材料自動分揀裝置系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3.1 自動分揀裝置系統(tǒng)的設(shè)計過程 3.1.1 自動分揀系統(tǒng)動作順序分析 系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進(jìn)行檢測并分類。當(dāng)待測材料經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應(yīng)的直線氣缸將其推入斜槽；否則，繼續(xù)前行。 其具體動作順序如下： 材料在傳送系統(tǒng)的位置Ⅰ下料，當(dāng)光電傳感器檢測到材料后，傳送帶就以低速（變頻器輸出頻率為5Hz）運行，當(dāng)檢測到材料為綠色木質(zhì)材料時，位置Ⅱ的直線氣缸A就會將綠色木質(zhì)材料推到斜槽D；當(dāng)檢測到材料為塑料材料時，位置Ⅲ的直線氣缸B就將塑料材料推到斜槽E；當(dāng)檢測到材料為鐵材料時，位置Ⅳ的直線氣缸C就將鐵材料推到斜槽F。 3.3.2設(shè)計要求 1.由按鈕SB1作系統(tǒng)的待機控制。按下SB1，系統(tǒng)進(jìn)入待機狀態(tài)；若各部件處于復(fù)位狀態(tài)，待機指示燈（綠色）發(fā)光。只有在待機指示燈（綠色）正常發(fā)光后，系統(tǒng)才能開始下料運行。待機指示燈（綠色）只作系統(tǒng)通電后按下SB1的待機指示燈用，系統(tǒng)運行后應(yīng)熄滅。 2.系統(tǒng)應(yīng)能保持連續(xù)運行，但為了節(jié)約能源，要求傳送帶在無工件時自動處于停機狀態(tài)，等下料后再自動起動。 3.由按鈕SB2作系統(tǒng)正常停止控制。按下SB2，系統(tǒng)立刻提示停止下料（紅色指示燈發(fā)光），同時系統(tǒng)在完成傳送帶上的工件分揀后停機。 4.下料時，要求物料每隔2s下料一次（每次下料一個），以保證工件的分揀。每次下料后，停止下料指示燈（紅色）都會發(fā)光，每次發(fā)光2 s后熄滅，紅色指示燈熄滅的同時下料指示燈（黃色）發(fā)光，提示可以下料。但若在黃色指示燈發(fā)光3S后仍未下料，黃色指示燈就會發(fā)生閃爍（每秒閃光2次）經(jīng)提示缺料，直至下料后才恢復(fù)正常指示。 5.直線氣缸A、B、C的動作要用氣缸下的磁性傳感器控制。若氣缸活塞桿伸出1.5s后仍未能退回，即蜂鳴器會以每秒1次鳴叫警告。 3.1.3 保護(hù)要求 1.系統(tǒng)進(jìn)入待機后，應(yīng)確保系統(tǒng)處于原點狀態(tài)才能下料。系統(tǒng)原點狀態(tài)是：直線氣缸A、B、C活塞桿退回，傳送帶電機停轉(zhuǎn)。 2.請將電機起動加速度時間與電動機停機減速時間都設(shè)定為0.2 s。 3.請按傳送帶電動機規(guī)格與所拖動的機械設(shè)定電動機的過載保護(hù)參數(shù)。 3.2電氣元件的選擇 3.2.1 按鈕的選用 控制按鈕是一種短時接通或斷開小電流電路的電器。它不直接控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐贰? 常見的控制按鈕有LA系列和LAY1系列。LA系列按鈕的額定電壓為交流500V、額定電流為5A；LAY1系列按鈕的額定電壓為交流380V、直流220V，額定電流為5A。按鈕帽有紅、綠、黃、白等顏色，一般紅色用作停止按鈕，綠色用作啟動按鈕。 待機控制按鈕SB1和停機控制按鈕SB2選擇LAY1系列控制按鈕，電壓220V，電流5A。其中待機控制按鈕為綠色，停機控制按鈕為紅色。 3.2.2 傳感器的選用 電感傳感器：電感式接近開關(guān)屬于有開關(guān)量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬體。它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電流的參數(shù)發(fā)生變化。由此可識別出有無金屬接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。該系統(tǒng)采用M18X1X40。 電容傳感器：電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近開關(guān)。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個極板，而另一個極板是待測物體的本身。當(dāng)物體移近接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關(guān)的通斷和關(guān)斷。本系統(tǒng)中電容傳感器是用于測量非金屬塑料材料，選用E2K-X8ME1。 顏色傳感器：選用OMRON公司生產(chǎn)的，型號為E3S-VS1E4顏色傳感器。此傳感器為RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，可檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。 3.2.3 電機的選用 電機作為執(zhí)行機構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送材料進(jìn)行分揀，使其與變頻器連在一起，通過改變變頻器的頻率來改變電機的頻率，以此起到調(diào)速的目的。本系統(tǒng)中電機需減速運行，選用一般的帶式電機即可。 3.2.4 變頻器的選用 （1）交流變頻器是微計算機及現(xiàn)代電力電子技術(shù)高度發(fā)展的結(jié)果。微計算機是變頻器的核心，電力電子器件構(gòu)成了變頻器的主電路。例如，從發(fā)電廠發(fā)出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是50周/秒。而交流電動機的同步轉(zhuǎn)速為： N1=60f1／P 式中： N1— 同步轉(zhuǎn)速，r／min； f1— 定子頻率，Hz； P— 電動機的磁極對數(shù)。 及異步電動機轉(zhuǎn)速：N=N1（1-S）=（60f1／P）（1-S） 式中： S— 異步電動機轉(zhuǎn)差率； S=（N1-N）／N1，一般小于3%。 均與送入電動機的電流頻率f成正比例或接近于正比例，也就是說，改變頻率可以方便地改變電動機的運行速度，也就是說變頻對于交流電動機的調(diào)速來說是十分合適的。 （2）變頻器改變電機速度的工作原理： 與PLC相連接，利用普通網(wǎng)線將PLC與變頻器連接，通過PLC的程序控制，來改變頻器的頻率，從而實現(xiàn)可編程控制器對電機頻率改變的控制，已實現(xiàn)可編程控制器對可操作器件的遠(yuǎn)程控制。在程序的運行過程中，采用改變中間繼電器M70的通斷（即M70為ON或者為OFF）強制電機的轉(zhuǎn)動和停止，利用數(shù)據(jù)寄存器D80來設(shè)置被控制對象--電機的轉(zhuǎn)動頻率，（如D80=8000的時候，運行時，電機可達(dá)到的最高頻率是80Hz），通過Pr.4、Pr.5、Pr.6來設(shè)置“3速設(shè)定來控制電機的高速、中速、低速”。 （3）變頻器的基本構(gòu)成 a.電源 請使用變頻器的容許電源規(guī)格內(nèi)的電源； 無熔絲斷路器或漏電斷路器； 變頻器接通電源時，因突然流過電流，要注意選擇斷路器。 b.電磁接觸器 請不要使用此電磁接觸器啟動／停止變頻器，否則會降低變頻器壽命。 c.電抗器的設(shè)置 改善功率因數(shù)及大容量電源下（500KVA以上接線距離10m以內(nèi)）時，有必要進(jìn)行設(shè)置。請注意選擇。 d.輸出側(cè)的連接機器 不要在輸出側(cè)連接電力電容器，浪涌抑制器，無線電噪音濾波器。 接地 f.為了防止觸電，電機和變頻器必須接地。 作為防止變頻器動力線來的誘導(dǎo)噪音的接地連線，建議回到變頻器接地端子再連線。 （4）變頻器與PLC的連接及參數(shù)設(shè)置 變頻器通過網(wǎng)線與ＰＬＣ（ＦＸ－２Ｎ）４８５ＢＤ通信板的連線如下： 圖3-1.變頻器與PLC的連接 變頻器參數(shù)的設(shè)置： Pr30 → 1 Pr79 → 0 n1 → 1 n2 → 48 n3 → 10 n4 → 0 n5 → - - - n6 → - - - n7 → - - - n8 → 0 n9 → 0 n10 → 1 n11 → 0 其中 “n1→1”為變頻器位置為1號站點； “n2→48”為通用的速度為4800。 在改n1時，要首先把n10改成0，然后掉電，再開電把變頻器打開，再按PU鍵使變頻器PU指示燈亮，然后改n的參數(shù)，然后掉電。把參數(shù)保存入變頻器，然后上電，再改n10參數(shù)，然后在上電保存參數(shù)。 注意：不要改變頻器的其它參數(shù)，容易出錯，更不能設(shè)定變頻器內(nèi)最小即下限頻率，使變頻率不容易受電腦控制。 （5）電動機與變頻器連接 變頻器U、V、W三端分別接DJ26 A、B、C端； 并把Z、X、Y短接。 圖3-2.電動機與變頻器連接 （6）變頻器的使用 ① 程序?qū)懭? 打開GX軟件，調(diào)出相應(yīng)的程序(bianpintontxun)選擇在線菜單下的PLC寫入選項，進(jìn)行程序的下載(由PC機進(jìn)入PLC主機)或者找到bianpintontxun 文件夾里的Gppw.gps文件直接運行，兩種方法都要試一下。 注意：寫入程序的對話框中三項全選，寫入完畢后PLC主機要斷電兩次。 ② 軟元件測試(即改變 狀態(tài)值來控制電機的運行和停止及頻率) 點擊標(biāo)準(zhǔn)工具條上的軟件測試快捷項(或選擇在線菜單下調(diào)試項中的軟件測試項)，進(jìn)入軟件測試對話框 步驟： a. 在位軟元件中的軟元件鍵入M70在字軟元件/緩沖存儲區(qū)欄中； b. 軟元件項中鍵入D80，設(shè)置值可各不相同由M70強制ON控制電機轉(zhuǎn)動M70強制OFF控制電機停止轉(zhuǎn)動由D80的設(shè)置值確定電機的轉(zhuǎn)速(如D80=8000時；運行頻率是80Hz)D80的值每改變一次點擊一次設(shè)置變頻器，便能馬上做出響應(yīng) ③ 停止：M70強制OFF停止便可停止或Pr.75→14時，按變頻器上stop/reset按鈕便可停止。 本次設(shè)計的系統(tǒng)需要電動機在低速的狀態(tài)下運行，若采用旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機連接在一起，可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度，亦能達(dá)到調(diào)速的目的。該系統(tǒng)采用的變頻器的型號為E540-0.75kw。 3.3 PLCI/O點實際接線圖 3.3.1 PLC的接線 PLC在工作前必須正確的接入控制系統(tǒng)。和PLC連接的主要有PLC的電源接線、輸入輸出器件的接線、通信線、接地線等。 材料自動分揀系統(tǒng)的主要輸入端口有：X000（待機控制）、X001（停機控制）、X002（位置Ⅰ下料檢測）、X003（位置Ⅱ綠色木塊檢測）、X004（位置Ⅲ塑料檢測）、X005（位置Ⅳ鐵檢測）、X006（氣缸A伸出檢測）、X007（氣缸A復(fù)位檢測）、X010(氣缸B伸出檢測)、X011（氣缸B復(fù)位檢測）、X012（氣缸C伸出檢測）和X013（氣缸C復(fù)位檢測），共十二個輸出端； 材料自動分揀系統(tǒng)的主要輸出端口有：Y000（綠燈：待機指示）、Y001（紅燈：禁止下料指示）、Y002（黃燈：允許下料指示）、Y003（蜂鳴器：氣缸未復(fù)位提示）、Y004（氣缸A伸出）、Y005（氣缸A退回）、Y006（氣缸B伸出）、Y007（氣缸B退回）、Y010（氣缸C伸出）、Y011（氣缸C退回）、Y013（電機運轉(zhuǎn)/停止）和Y014（電機低速運行），共有十二個輸出端口。 又由于前面選用的PLC型號是三菱FX2N系列的32MR型PLC，該型號的接線輸出排列圖上顯示，所有的輸入端口均共用一個接地端口，而輸出端口則每四個為一組，共用一個接地端口。為了避免麻煩，本設(shè)計中，將輸出端中的1～3接地端口，安排為一個接口。 PLC輸出端口的電源應(yīng)采用的是DC 24V。 變頻器采用的型號為：E540-0.75kw。其STF（正轉(zhuǎn)啟動）接口與PLC 的輸出Y013連接，RL（多段速度選擇）與PLC的輸出Y014連接，以此將電動機調(diào)速后的速度傳遞給PLC，同時，變頻器的SD（接點輸入公共端）必須與PLC的接地端口COM4相連接。 變頻器各個端口接點具體的含義已在附錄一中給出，以及其與電動機的具體接法已在上文變頻器的選用中提過。 變頻器與電動機接線時應(yīng)該注意的問題： 1.電源線必須接L1，L2，L3。絕對不能接U，V，W，否則會損壞變頻器。（沒有必要考慮相序） 2.電機與U,V,W連接。這時，若加入正轉(zhuǎn)開關(guān)（信號），電機的旋轉(zhuǎn)方向從負(fù)荷軸向看為反時針方向。 3.電源不要接到U，V，W上。 3.3.2 PLC的I/0接線圖 具體的材料自動分揀系統(tǒng)接線圖如下圖3-3所示： 圖3-3 材料分揀系統(tǒng)接線圖 15 第4章 PLC程序設(shè)計 4.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計 順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合。 順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。 材料自動分揀系統(tǒng)的順序功能圖如下圖4-1所示。 由于本設(shè)計選用的是三菱FX2N系列的PLC，因此在順序狀態(tài)圖中應(yīng)選用相應(yīng)的狀態(tài)元件。 FX2N系列PLC的狀態(tài)元件分為三類四種，本設(shè)計中只采用了其中的兩種。 第一種為S0，這種狀態(tài)元件共10點，編號為S0～S9，作為初始化狀態(tài)用，在狀態(tài)圖中用雙框線表示。 第二種狀態(tài)元件是普通用途的狀態(tài)器，編號為S10～S899，共899點，其中S500～S899為具有掉電保持功能的狀態(tài)器。 圖中豎線表示狀態(tài)間的聯(lián)系，用豎線上的短橫線表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件，也叫做“開關(guān)”，而每個狀態(tài)的控制任務(wù)則以梯形圖表達(dá)輸出類似的方式繪在表示狀態(tài)的方框旁。 4.1.1 系統(tǒng)的順序功能圖如下圖4-1所示： 圖4-1 順序功能圖（a） 該圖4-1順序功能圖（a）為材料自動分揀系統(tǒng)的部分順序功能圖，表示的是傳送帶材料計數(shù)部分，其內(nèi)容分析為： 1.當(dāng)下料檢測X002得電，上升沿檢測開始，計數(shù)器加一； 2.當(dāng)X007得電，上升沿檢測開始，若檢測出是綠色木質(zhì)材料時，氣缸A出料，計數(shù)器減一；否則，繼續(xù)下一步檢測； 3.當(dāng)X011得電，上升沿檢測開始，若檢測出材料為塑料材料時，氣缸B出料，計數(shù)器減一；否則，繼續(xù)下一步檢測； 4.當(dāng)X013得電，上升沿檢測開始，若檢測出材料為鐵材料時，氣缸C出料，計數(shù)器減一。 若數(shù)據(jù)寄存器D0=0時，則傳送帶確定無料，M20得電，系統(tǒng)開始重新下料。 圖4-1 順序功能圖（b） 圖4-2順序功能圖（b）順序功能圖內(nèi)容分析： 當(dāng)M8002得到一個脈沖信號時，S0得電置位，黃燈、紅燈、蜂鳴器復(fù)位。按下待機按鈕X000時，S0失電，S10得電置位，強制A、B、C氣缸復(fù)位，待機指示綠燈亮，MO得電為ON接通狀態(tài)。同時X002得電接通，若檢測出傳送帶上有材料動作狀態(tài)就向S20轉(zhuǎn)移，S10失電變?yōu)椤?”狀態(tài)，S20得電置位，動作向S30轉(zhuǎn)移，S20得電置位，Y013、Y014得電，電動機低速運行，開始進(jìn)行分揀動作。 當(dāng)材料途徑Ⅱ位置時，若檢測出材料是綠色木質(zhì)材料，S40得電置位，在傳送帶低速運行狀態(tài)下，Y004得電，氣缸A伸出，將材料推入斜槽。X006接通，S45得電置位，S40失電，在電動機低速運行的狀態(tài)下，Y005得電，氣缸A退回。X007接通，檢測氣缸A是否退回，同時返回S30，開始下一步新的檢測。 當(dāng)材料途徑Ⅲ位置時，若檢測出材料是塑料材料，S50得電置位，在傳送帶低速運行狀態(tài)下，Y006得電，氣缸B伸出，將材料推入斜槽。X010接通，S55得電置位，S50失電，在電動機低速運行的狀態(tài)下，Y007得電，氣缸A退回。X011接通，檢測氣缸B是否退回，同時返回S30，開始下一步新的檢測。 當(dāng)材料途徑Ⅳ位置時，若檢測出材料是鐵材料，S60得電置位，在傳送帶低速運行狀態(tài)下，Y010得電，氣缸C伸出，將材料推入斜槽。X012接通，S65得電置位，S60失電，在電動機低速運行的狀態(tài)下，Y011得電，氣缸A退回。X013接通，檢測氣缸C是否退回，同時返回S30,開始下一步新的檢測。 4.2 梯形圖程序設(shè)計 4.2.1黃燈及其閃爍控制部分 由上文設(shè)計要求中提出，當(dāng)紅色指示燈熄滅的同時下料指示燈（黃色）發(fā)光，提示可以下料。但若在黃色指示燈發(fā)光3S后仍未下料，黃色指示燈就會發(fā)生閃爍（每秒閃光2次）經(jīng)提示缺料，直至下料后才恢復(fù)正常指示。 具體梯形圖及其程序指令如下所示： 圖4-2 黃燈及其閃爍控制部分 其程序指令為： LDI T200 LDI X002 OUT T200 ANI X001 K25 ANB LD T200 OUT Y002 ALTP M100 LD S20 LD S20 OR T1 ANI T0 OR M40 LD M100 ANI Y001 AND T0 OUT TO ORB K30 LDI Y001 OUT M40 ANI S10 ANI S20 ORB 本部分程序中運用了ALTP交替指令，其功能為當(dāng)每次執(zhí)行條件由OFF—ON變化時，[D(·)]由OFF—ON、ON—OFF······交替輸出。目的是為了實現(xiàn)若傳送帶上在3S后仍無料時，黃燈每秒2次的閃爍。 該部分的具體動作如下： 當(dāng)PLC處于運行狀態(tài)時，Y001、S10、S20、X002、X001常閉觸點得電接通，黃燈亮，允許下料。但當(dāng)Y001得電時（紅燈亮，禁止下料。），常閉觸點Y001斷開，黃燈滅。 若傳送帶上無料，S20得電閉合，黃燈亮的同時，通過常閉觸點Y001，T0在3S后得電，同時M40得電自鎖。 由于M100時刻處于以2.5S為周期通斷通的狀態(tài)，所以若傳送帶在3S后仍沒料的話，黃燈便會每秒閃爍兩次，提醒下料。 4.2.2紅燈禁止下料控制部分 由上文設(shè)計要求中提出，下料時，要求物料每隔2s下料一次（每次下料一個），以保證工件的分揀。每次下料后，停止下料指示燈（紅色）都會發(fā)光，每次發(fā)光2 s后熄滅，紅色指示燈熄滅的同時下料指示燈（黃色）發(fā)光，提示可以下料。 具體梯形圖及其程序指令如下所示： 圖4-3 紅燈禁止下料控制部分 其程序指令為： LD X002 OUT T1 OR Y001 K20 ANI T1 ANI X001 OUT Y001 該部分的具體動作如下： 當(dāng)X002得電接通后，Y001得電并自鎖，紅燈亮，禁止下料。T1在2S后得電，T1常閉觸點斷開，紅燈滅。 與此同時，上圖中T1常開觸點閉合，繼續(xù)重復(fù)上圖4-4中的動作。 4.2.3蜂鳴器控制程序 由上文設(shè)計要求中提出，直線氣缸A、B、C的動作要用氣缸下的磁性傳感器控制。若氣缸活塞桿伸出1.5s后仍未能退回，即蜂鳴器會以每秒1次鳴叫警告。 具體梯形圖及其程序指令如下所示： 圖4-4 蜂鳴器控制程序 其程序指令為： LD X006 OUT Y003 OR X010 OR X012 ANI X007 ANI X011 ANI X013 OUT T20 K15 LD T2 AND M8013 本部分程序運用了M8013（1s時鐘），作用是1s周期振蕩，目的是在T20通電的時候，以1s為周期控制蜂鳴器。 該部分的具體動作如下： 若X006（氣缸A伸出檢測）、X010（氣缸B伸出檢測）、X012（氣缸C伸出檢測）其中任何一個在1.5S后仍未復(fù)位的話，T20得電接通，蜂鳴器便會每秒響一次，以此警示。 4.2.3傳送帶材料計數(shù)控制程序 具體梯形圖及其程序指令如下所示： 圖4-5 傳送帶材料計數(shù)控制程序 其程序指令為： LDP X002 INCP D0 LDP X007 ORP X011 ORP X013 DECP D0 LD D0 K0 OUT M20 該部分運用了INCP（二進(jìn)制加一）、DECP（二進(jìn)制減一），目的是為了實現(xiàn)傳送帶材料計數(shù)。 若D0=0時，證明傳送帶上無料，M20得電，開始下一輪新的分揀。 其具體動作如圖4-1順序功能圖（a）的內(nèi)容分析。 4.2.4其他主要程序設(shè)計 以上為部分程序控制梯形圖，還有系統(tǒng)主要的動作梯形圖，其主要是根據(jù)圖4-1順序功能圖（b）繪制，其內(nèi)容分析亦與該順序功能圖雷同，因此已將完整的梯形圖放入附錄二中，以待參考。 24 第5章 調(diào)試與抗干擾系統(tǒng)分析 5.1 程序的模擬調(diào)試 將設(shè)計好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r候用開關(guān)或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。 在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。 如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。 在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進(jìn)行。 5.2程序的現(xiàn)場調(diào)試 完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運行了。 5.3 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于PLC中，運行PLC進(jìn)行調(diào)試。將PLC與現(xiàn)場設(shè)備連接。在正式調(diào)試前全面檢查整個PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、I/O連線等。在保證整個硬件連接正確無誤的情況下即可送電。 把PLC控制單元的工作方式設(shè)置為“RUN”開始運行。反復(fù)調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問題。在調(diào)試過程中也可以根據(jù)實際需求對硬件作適當(dāng)修改以配合軟件的調(diào)試。應(yīng)保持足夠長的運行時間使問題充分暴露并加以糾正。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問題。一般分以下幾步進(jìn)行: 1.對每一個現(xiàn)場信號和控制量做單獨測試; 2.檢查硬件/修改程序; 3.對現(xiàn)場信號和控制量做綜合測試; 4.帶設(shè)備調(diào)試; 5.調(diào)試結(jié)束。 5.3.1 調(diào)試過程 1.先將PLC程序?qū)懭隣MRON-CS PLC中，只連接啟動與停止開關(guān)。 2.按下啟動按鈕，然后用萬能表測模擬量I/O點之間的電壓，看是否按照規(guī)定的結(jié)果運行。如果運行正確，則證明PLC部分調(diào)試成功。 3.連接PLC的輸出點與變頻器的輸入點，并且調(diào)試好變頻器的參數(shù)設(shè)置，然后把變頻器的輸出與電機連接號。 4.最后打開啟動按鈕，電機正常運行，按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行。 5.3.2 調(diào)試結(jié)果 系統(tǒng)按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行，如下圖4-1所示，由此說明系統(tǒng)設(shè)計合理可靠，此設(shè)計符合設(shè)計要求。 5.4 PLC的抗干擾系統(tǒng) 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關(guān)系到整個系統(tǒng)可靠運行的關(guān)鍵。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家用提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設(shè)計、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。 5.4.1電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾 干擾源及干擾一般分類： 影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源。 干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。 5.4.2 PLC控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源 1.來自空間的輻射干干擾 若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就會收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對PLC內(nèi)部的輻射，由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；二是對PLC通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射，由通信線路的感應(yīng)引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關(guān)，一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)。 2.來自系統(tǒng)外引線的干擾 主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導(dǎo)干擾。這種干擾在我國工業(yè)現(xiàn)場較嚴(yán)重。 （1）來自電源的干擾 實踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統(tǒng)故障的情況很多，筆者在某工程調(diào)試中遇到過，后更換隔離性能更高的PLC電源，問題才得到解決。 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，它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路。PLC電源通常采用隔離電源，但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數(shù)特別是分布電容的存在，絕對隔離是不可能的。 （2）來自信號線引入的干擾 與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信息之外，總會有外部干擾信號侵入。 此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴(yán)重的。 （3）來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾 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；而錯誤的接地，反而會引入嚴(yán)重的干擾信號，使PLC系統(tǒng)將無法正常工作。 3.來自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾 這都屬于PLC制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行電磁兼容設(shè)計的內(nèi)容，比較復(fù)雜，作為應(yīng)用部門是無法改變，可不必過多考慮，但要選擇具有較多應(yīng)用實績或經(jīng)過考驗的系統(tǒng)。 5.4.3 PLC控制系統(tǒng)工程應(yīng)用的抗干擾設(shè)計 為了保證系統(tǒng)在工業(yè)電磁環(huán)境中免受或減少內(nèi)外電磁干擾，必須從設(shè)計階段開始便采取三個方面抑制措施：抑制干擾源；切斷或衰減電磁干擾的傳播途徑；提高裝置和系統(tǒng)的抗干擾能力。 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾是一個系統(tǒng)工程，要求制造單位設(shè)計生產(chǎn)出具有較強抗干擾能力的產(chǎn)品，且有賴于使用部門在工程設(shè)計、安裝施工和運行維護(hù)中予以全面考慮，并結(jié)合具有情況進(jìn)行綜合設(shè)計，才能保證系統(tǒng)的電磁兼容性和運行可靠性。進(jìn)行具體工程的抗干擾設(shè)計時，應(yīng)主要以下兩個方面。 1．設(shè)備選型 在選擇國外進(jìn)口產(chǎn)品要注意：我國是采用220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大，零點電位漂移大，地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對系統(tǒng)抗干擾性能要求更高，在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)就不一定能可靠運行，這就要在采用國外產(chǎn)品時，按我國的標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13926）合理選擇。 2．綜合抗干擾設(shè)計 主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種如果抑制措施。主要內(nèi)容包括：對PLC系統(tǒng)及外引線進(jìn)行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進(jìn)行隔離、濾波，特別是原理動力電纜，分層布置，以防通過外引線引入傳導(dǎo)電磁干擾；正確設(shè)計接地點和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另外還必須利用軟件手段，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。 5.4.4主要抗干擾措施 1．采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾 在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的。因此，對于變送器和共用信號儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。 此外，位保證電網(wǎng)饋點不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。 2．電纜選擇的敖設(shè) 為了減少動力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。 不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應(yīng)按傳輸信號種類分層敖設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。 3．硬件濾波及軟件抗干擾措施 信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。 4．正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng) 接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。 （1） PLC的接地最好采用專用的接地極。如不可能，也可與其他盤板共用接地系統(tǒng)，但須用自己的接地線直接與公共接地極相連。絕對不允許與大功率晶閘管裝置和大型電動機之類的設(shè)備共用接地系統(tǒng)。 （2） PLC的接地極離PLC越近越好，即接地線越短越好。PLC如由單元組成，各單元之間應(yīng)采用