西门子6ES7223-1PL22-0XA8实体经营
回流焊又称"再流焊"或"再流焊机"（Reflow Oven Machine）,它是通过提供一种加热环境，使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起的设备。根据技术的发展分为：气相回流焊、红外回流焊、远红外回流焊、红外加热风回流焊和全热风回流焊。另外根据焊接特殊的需要，含有充氮的回流焊炉。
系统构成：
1、系统需要一个控制中心
功能：
◆监视整个回流焊工作机的工作情况。
◆进行常规的设置和控制操作。
◆执行管理功能，负责全部工作部分的调度、分配、安排，使其良好运行。
2、整个系统所完成的任务
◆进行常规或是预定的监控功能；如：温度检测、调节与控制，传输速度、方向的检测与控制等功能。
◆全自动检测功能，能自动超高低温声光报警功能。
◆直接快速的达到控制及分析功能。
◆系统采用双面供温技术，减小PCB板弯曲变形现象，对温度控制精度要求高。
3、系统主要需求
◆开关量反馈的输入通道（信号采集）
◆开关量的输出通道（控制SSR）
◆串口输出控制变频器（控制传输带的速度）
◆模拟量的输出（控制热风机、实现温控）
◆模拟量的输入（热电偶信号输入）
英飞凌PLC回流焊控制方案图
英飞凌回流焊专用PLC特性：具有79个输入输出点其优点主要为:可靠性高、抗干扰能力强、性能稳定便于维护和升级.遇到电脑死机的情况PLC保持状态并在不影响生产的情况下继续运行,数据具有断电保存功能。
PLC硬件主要特点:
1.24V电源输入,电源二次隔离,可靠性高.
2.32个输入点,光电隔离.
3.44个输出点，光电隔离,三级管输出,电流 0-400mA,大电压40V.
4.F01,F02,FI1三个高速IO,光电隔离.
5.32位MCU,66M主频,运算速度快.
6.环境温度:-20℃～70℃
7.支持“步进马达，伺服马达”控制.
8.具有直流滤波器功能，抗干扰能力强,适用于恶劣环境下运行.
9.通讯接口:2个RS232口，4个RS485口,光电隔离，ESD保护.
10.具有硬件自检功能.模块故障时,所有输出点自动断开.
11.有硬件自检信号，可接入DCS系统
MSG监控系统性能:
1.全自动化简易中英文操作平台
2.公制、英制单位切换。
3.制程式保存生产参数。
4..户管理系统,所有操作设有权限管理,实时记录用户登录事件,便于查询。
5.实时监控温度的状态变化、动态模拟运输过板、PCB计数等多功能的监控功能。
6.模糊PID控制,具有自整定,自适应功能,并具有温度超温低温等报警功能,负荷监控功能,增强热补偿能力。
7.强大的报警记录数据库,可对报警记录根据时间选择进行查询、保存、删除记录。报警记录保存的格式为EXCEL格式,方便用户编辑打印。
8.定时开关机功能,到时间关机会自动判断炉内是否有无板才进行关机工作。
9.曲线录波采样功能,并附带曲线分析打印工具采样后曲线可以直接打印或另存为EXCEL格式进编辑的打印,两种方式随您选择。
10.运输与风机的控制的2种控制方式可选择： ① 变频器控制 ② 旋钮开关控制。
11. 加油控制系统。
12. 自动/手动宽窄调节功能。
14. 用户可以通过温度曲线采样来观察炉温各温区的的温度状态,分析PWI工艺参数,提高PCB在焊接过程的质量。
曲线打印分析界面
简要分析了PLC控制系统在实际应用中可能受到的干扰类型。从软、硬件等方面提出了针对性的抗干扰措施，并强调了其在工业控制领域应用时必须全面、系统地考虑抗干扰机理和措施。
关键词： PLC；控制系统；电磁兼容；抗干扰
可编程控制器PLC具有编程简单、通用性好、功能强、易于扩展等优点。PLC控制系统的可靠性直接影响到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。PLC中采用了高集成度的微电子器件，可靠性高，但由于使用时工业生产现场的工作环境恶劣，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰和电磁辐射等恶劣电磁环境，大大降低了PLC控制系统的可靠性。为了确保控制系统稳定工作，提高可靠性，必须对系统采取一定的抗干扰方法和措施。
1 影响PLC控制系统稳定的干扰类型
1.1 空间的辐射干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要由电力网络、电气设备、雷电、高频感应加热设备、大型整流设备等产生，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。其影响主要通过两条途径：一是对PLC通讯网络的辐射，由通讯线路的感应引入干扰；二是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰。若此时PLC置于其辐射场内，其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小，特别是与频率有关。
1.2 传导干扰
（1）来自电源的干扰
在工业现场中，开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。PLC的正常供电电源均由电网供电，因而会直接影响到PLC的正常工作。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍，其脉冲功率足以损坏PLC半导体器件，并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路，引起误动作。
（2）来自信号传输线上的干扰
除了传输有效的信息外，PLC系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号的侵入。此干扰主要有2种途径：① 通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串人的电网干扰；② 信号线上的外部感应干扰，其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。由信号线引入的干扰会引起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。若系统隔离性能较差，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、误动作甚至死机。
1.3 地电位的分布干扰
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。地电位的分布干扰主要是各个接地点的电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，从而引起了地环路电流，该电流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。由于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。
1.4 PLC系统内部产生的干扰
产生这种干扰的主要原因是系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射。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。
2 提高抗干扰能力的硬件措施
硬件抗干扰技术是系统设计时应的措施，它能有效抑制干扰源，阻断干扰传输通道。
2.1 供电电源
电源波动造成的电压畸变或毛刺，将对PLC及I／O模块产生不良影响。据统计分析，PLC系统的干扰中有70％是从电源耦合进来的。为了抑制干扰，保持电压稳定，常采用以下几种抗干扰方法：
（1）使用隔离变压器衰减从电源进线的高频干扰信号，输入、输出线应用双绞线以抑制共模干扰。其屏蔽层接地方式不同，对干扰抑制的效果也不一样，一般做法是将初、次级屏蔽层均接地。
（2）用低通滤波器抑制高次谐波。低通滤波器的内部电容上电感组合方式不同，其高次谐波的抑制效果也有一定区别。另外其电源输入、输出线应分隔开，屏蔽层应可靠接地。一般是在电源系统中既使用滤波器又使用隔离变压器，但要注意先将滤波器接人电源再接隔离变压器。
图1 隔离变压器供电系统
（3）用频谱均衡法抑制电源中的瞬变干扰。这种方法不常用，其成本较贵。
2.2 接地
良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件之一，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相联，基本单元必须接地，如果选用扩展单元，其接地点与基本单元接地点接在一起。为了抑制附加在电源及输入、输出端的干扰，应给PLC接以专用地线，接地线与动力设备（如电动机）的接地点应分开，若达不到此要求，则可与其它设备公共接地，严禁与其它设备串联接地，具体接地方式如图2。接地电阻要小于5Ω，接地线要粗，面积要大于2平方毫米，而且接地点好靠近PLC装置，其间的距离要小于50米，接地线应避开强电回路，若无法避开时，应垂直相交，缩短平行走线的长度。
图2 PLC系统接地方式
2.3 输入/输出部分
2.3.1 输入信号的抗干扰
输入信号的输入线之间的差模干扰可以利用输入模块滤波来减小干扰，而输入线与大地间的共模干扰可通过控制器的接地来抑制。在输入端有感性负载时，为了防止电路信号突变而产生感应电势的影响，可采用硬件的可靠性容错和容差设计技术，对于交流输入信号，可在负载两端并联电容C和电阻R，对于直流输入信号，可并接续流二极管D。一般负载容量在10VA以下时，应选C为0.1μF，R为120 ，当负载容量在10VA以上时，应选C为0.47μF，R为47 。具体电路如图3所示.
图3 输入信号的抗干扰设计
2.3.2 输出电路的抗干扰
对于PLC系统为开关量输出，可有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种形式。具体选择要根据负载要求来决定。若负载超过了PLC的输出能力，应外接继电器或接触器，才可正常工作。
PLC输出端子若接有感性负载，输出信号由OFF变为ON或从ON变为OFF时都会有某些电量的突变而可能产生干扰，故应采取相应的保护措施，以保护PLC的输出触点，对于直流负载，通常是在线圈两端并联续流二极管D，二极管应尽可能靠近负载，二极管可为1A的管子。对于交流负载，应在线圈两端并联RC吸收电路，根据负载容量，电容可取0.1-0.47 μF，电阻可取47-120 ，且RC尽可能靠近负载。如图4所示。
图4 PLC 输出触点的保护
2.4 外部配线的抗干扰设计
外部配线之间存在着互感和分布电容，进行信号传送时会产生窜扰。为了防止或减少外部配线的干扰，交流输入、输出信号与直流输入、输出信号应分别使用各自的电缆。集成电路或晶体管设备的输入、输出信号线要使用屏蔽电缆，屏蔽电缆在输入、输出侧要悬空，而要在控制器侧要接地。配线时在30米以下的短距离，直流和交流输入、输出信号线好不要使用同一电缆，如果要走同一配线管时，输入信号要使用屏蔽电缆。如图5所示。30-300米距离的配线时，直流和交流输出、输入信号线要分别使用各自电缆，并且输入信号线一定要用屏蔽线。对于300米以上长距离配线时，则可用中间继电器转换信号，或使用远程I/O通道。对于控制器的接地线要与电源线或动力线分开，输入、输出信号线要与高电压、大电流的动力线分开配线。
图 5 屏蔽电缆处理法
3 软件抗干扰设计
尽管硬件抗干扰可滤除大部分干扰信号，但因干扰信号产生的原因很复杂。且具有很大的随机性，很难保证系统完全不受干扰。因此往往在硬件抗干扰措施的基础上．采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法没计简单、修改灵活、耗费资源少，在PLC测控系统中同样获得了广泛的应用。对于PLC测控装置，其数据输入、输出、存储等系统属于弱电系统，如果工作环境中存在干扰，就有可能使数据受干扰而破坏，从而造成数据误差、控制状态失灵、程序状态和某些器件的工作状态被改变，严重时会使系统程序破坏。因此，数据抗干扰同样十分重要。
3.1 指令重复执行
指令重复执行就是根据需要使作用相同的指令重复执行多次，一般适用于开关量或数字量输入，输出的抗干扰。在采集某些开关量或数字量时，可重复采集多次，直到连续两次或两次以上的采集结果完全相同时才视为有效。若多次采集后，信号总是变化不定，可停止采集，发出报警信号。在满足实时性要求的前提 ，如果在各次采集数守信号之间插入一段延时，数据的可靠性会更高。如果在系统实时性要求不是很高的情况下，其指令重复周期尽可能长些。
3.2 数字滤波
在某些信号的采集过程中，由于存在随机干扰而可能使被测信号的随机误差加大。针对这种情况，可以采用数字滤波技术。该方法具有可靠性高和稳定性好的特点，广泛应用于工业计算机测控系统中。此外，数字滤波的常用方法还有：程序判断滤波法、中值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法等。
4 结语
随着PLC应用范围的逐渐扩大，加之系统恶劣的工作环境，它所要克服的干扰就会越来越多，因此研究PLC系统的抗干扰问题就变得越来越重要。只有对工作环境作全面的分析，确定干扰性质，并采取相应的抗干扰措施，才能保证系统长期稳定地工作。
1 存在的问题
在水泥生产线上的各个控制环节，PLC作为局部工艺线核心控制单元的应用已不胜枚举，比如窑、磨的辅助控制，各类高低压电动机的控制、各类除尘设备的控制、各类仪表检测单元的控制等等。但在应用的过程中，不少企业尤其是中小企业经常遇到以下问题：一是控制装置大多是配套供应商开发的成套装置，配套的说明书都比较简陋，操作方面的内容较为详细，但对PLC的配套原始资料和梯形图（时序）则往往不予介绍提供，一旦出现问题，企业自身技术人员则往往束手无策；二是所选用的PLC基本上是进口产品，器件出现硬故障后订购周期较长，容易影响生产，而就近所能购置到的品牌又往往不是原来品牌，受自身设备水平限制难以实现自我替换；三是各企业电气维护人员水平参差不齐，中小企业的技术人员大多不具备一定的时序编制基础，没有相当的调试能力，对软故障的处理常无可奈何；四是所用PLC品牌较多，难以配齐手操编程器；五是个别供货商借机敲诈，以站不住脚的“保护知识产权”为由索要数倍的高价，企业难以承受。其实，从PLC本身而言，只不过是一种在当今电气控制领域运用相当普遍的器件而已，已不再是不可掌握的高技术产品。以下笔者结合自身经历介绍PLC替换的一些经验和具体事例。
2 PLC概述及替换基本原则
工业用PLC的核心部件是CPU及内存RAM、电源板（DC12/24V）、电池、接口模块、继电器（无触点开关）等，一般还包括发光管/显示屏、I/O输入输出端子、程序模块和PC电缆的接口、键盘等。现在水泥生产线上通常应用的PLC分为两个大类：一是功能较单一、结构简单的小型（基本型）PLC，无I/O扩展能力；二是功能强大、点数较多、带有扩展槽的高性能的中、大型PLC，有I/O扩展能力。在中小型水泥生产线和自动化水平不是很高的自控场合，基本上采用小型PLC，特别是单机除尘器、大风机调速控制、预热器吹堵清灰等控制功能单一的环节，小型PLC的应用十分普遍。从PLC的品牌来看，西门子、三菱、欧姆龙、AB、ABB等用的比较多；从结构性能来讲，大同小异，但互换性存在一定的问题。当确定在用的PLC本体出现故障时，我们要判断出所出故障是硬件受损还是软故障，软故障可采用手操编程器和PC机依照程序（梯形图）进行诊断恢复，硬件受损必须更换受损部件甚至是整台PLC。在整台更换过程中要注意几个问题：首先要考虑选用同一品牌同型号的，PLC不同于一般开关控制电器，需将所需时序通过PLC通讯口输入后方能投入使用，这要配备OP（手操编程器）和PC机方能实现，这是普通维护人员办不到的；其次要考虑在没有同型号的情况下选用功能相近的同一品牌的替代，若没有同一品牌的则选用功能相近的不同品牌的，但要特别注意电源电压等级一致性，I/O口数量不得少于原配PLC，原来应用所编时序可在新换PLC上运行，还有必要的外围电路的相应改造等等。
3 Φ3.5/3m×60m窑窑尾玻纤袋除尘器PLC的替换实例
2001年5月，我厂Φ3.5/3m×60m余热发电窑窑尾玻纤大布袋除尘器控制柜内核心元件——美国AB公司生产的固定式PLC（SLC5001747－L30C）出现故障，经有关技术人员诊断CPU板损坏，除尘器只能手动操作，经与供货商联系，因国内无现货、供货周期太长、要价太高而只能作罢。
玻纤袋收尘控制PLC原工作顺序如下：
1)PLC上电自检完毕后，按照卸灰1室→卸灰2→卸灰3室→卸灰4室，依次类推到8室，卸灰基准值为3min，每室工作间隔5s，卸灰完毕后，反吹风机启动，持续30s。
2)进入清灰状态
室排气反吹阀开启，然后零阀开启，反吹基准值为30s，零阀关闭延续1min沉降粉尘，然后室排气反吹阀关闭。
第二室排气反吹阀开启……依此类推持续到第八室。
3)各室清完灰后进入大间隔30min，而后进行再次循环重复以上工作。
我们在此情况下决定选用就近可以购买得到的三菱PLC替代，重新编程并对外围电路加以局部改造，具体改造方案概述如下：
1)根据AB公司SLC500的结构特点、供电电压（AC120/240V双组）和除尘器控制所用实际I/O口的数量，决定选用三菱公司的MELSECF1－60MR（AC110/220V）取代，其各项指标完全能够满足要求。
2)重新编制时序（略），并根据车间要求将PLC工作时序加以改动，具体改动如下：卸灰状态在重复4遍后再进入反吹清灰状态，清灰完毕后取消大间隔30min而直接再进入卸灰状态，如此进行工作循环。
