西门子CPU模块6ES7314-1AG14-0AB0

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可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。 

当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是采用PLC和变频器相配合使用，例如我厂二催化的自动吹灰系统。PLC可提供控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程单元。本文介绍变频器和PLC进行配合时所需注意的事项。 

1.开关指令信号的输入 

变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。

 
图1 运行信号的连接方式

在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。 

在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。

 
图2 变频器输入信号接入方式

 
图3 输入信号的错误接法

当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。

 
图4输入信号防干扰的接法

2.数值信号的输入 

变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输入则通过接线端子由外部给定，通常通过0～10V/5V的电压信号或0/4～20mA的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。 

当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为0～10V，而PLC的输出电压信号范围为0～5V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为0～10V而变频器的输入电压信号范围为0～5V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。 

通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为0～10V/5V及0/4～20mA电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。另外，由于这些监测系统的组成互不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。 

另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于CPU进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故在较**的控制时应予以考虑。 

因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点： 

（1）对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。 

（2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。 

（3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。 

（4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。 

Controllogix是罗克韦尔公司在1998年推出AB系列的模块化PLC，代表了当前PLC发展的*高水平，是目前世界上*具有竞争力的控制系统之一，Controllogix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、IO技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，*大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。 

Controllogix采用框架式结构，所有得模块都插在框架的背板上，背板支持模块的热插拔。下图展示了典型的网络架构：

从图中可以看出，Controllogix的网络能力可以使控制器的IO端子不必放在本地，而是可以放在工艺现场，cpu框架可以通过总线（controlnet）来完成信息的传递，有点像传统的dcs结构，这种方式大大的拓展了Controllogix的应用范围。在上图的基础上可以方便的构建成AB典型三层结构的网络，这种网络可以把所有的系统设备有机地结合为一个整体，成为当前的ERP系统中的一个组成部分。 

鉴于工业现场的高可靠性要求，Controllogix可以提供完善的控制器冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个框架采用完全相同的配置，之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络也可以采用相似的方式进行热备，如下图：

除以上的部分可以热备外，控制器的电源也可以进行热备，这样大大提高了控制器的运行的可靠性。 

在组建通讯网络时，Ethernet/ip、controlnet是比较常用的通讯协议，除此之外，Controllogix还支持devicenet、DH+、RS232、DH485等。使用Ethernet/IP可以很方便的把控制器接入到通常所说的局域网中，和局域网的计算机协同工作。Controlnet则是一个高速总线协议，可以支持5M/S的通讯速率，主要用于控制器之间控制器和IO框架之间的信息交换，具有多点发送/多点接收的能力，通讯介质可以为同轴电缆或光缆，距离*远可以达30公里，在使用第三方通讯适配器的情况下，可以和其他的总线协议实现无缝连接，如和modbus. 

Controllogix的编程软件是Rslogix5000,在Rslogix上可以使用梯形图方式进行编程，图形化的界面使繁重的编程开发成为了一种乐趣，完成后只要将程序下载到控制器模块之上就可以了，大大缩短了开发周期。Rsview32提供了基于组件的监视控制功能，它的强大的功能不仅可以用于Controllogix的人机界面的组态，而且也可以用于对其他的PLC的监控，功能可以和intouch相媲美。Rsnetworx是一个网络调度软件，如果使用了controlnet，就必须使用rsnetwors对网络的有关参数进行设置，否则网络不能正常工作。上述三个软件都是基于RSLINX的，RSLINX是所有的Controllogix模块的驱动，也支持所有的AB的总线协议。关系如下：

这些软件都具有良好的界面，无论是专家，还是新手，都可以很快的使用这些软件为工业现场服务