西门子模块6ES7222-1BF22-0XA8介绍说明

本文主要介绍可编程控制器PLC在与变频器连接使用时应注意的问题，以免导致可编程控制器或变频器的误动作或损坏，给自身和生产造成不必要的影响。
　　可编程控制器（PLC）是一种以计算机技术为基础、专为工业环境而设计的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，可以用软件来改变控制过程，同时又具有体积小、功能强、速度快、可靠性高，以及很大的灵活性和可扩展性，现以广泛应用于机械制造、冶金、化工、电子、纺织、印刷等工业控制的各个领域。
在现在生产条件下，当利用变频器构成自动控制系统进行控制时，很多情况下是需要采用PLC和变频器相配合使用，例如轴承清洗、包装纸印刷、PCB板制作等。PLC可通过输出点或由通讯提供各种控制信号和指令的通断信号。一个PLC系统主要由三部分组成，即中央处理单元、输入输出模块和编程部分。本文介绍我公司生产的台安系列变频器和TP03系列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、段速、点动等运行状态进行控制的开关型指令信号。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（A）、（B）所示。

图1 B 晶体管型PLC输出与变频器连接的运行方式

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，以保证系统的可靠性。
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有可能引起变频器内部元器件的损坏或失效进而导致变频器误动作，因此应尽量避免这种情况的发生。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。

图2 变频器输入信号连接方式

图3 变频器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 输入信号的防干扰接法

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，可分为模拟输入和模拟输出两种。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，需要用并、串联的方式接入电阻，以次来限制电流或分去部分电压，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控制电路和主电路分开，控制电路好采用屏蔽线，保证主电路一侧的噪音不传到控制电路。
　　变频器通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号，如输出电压、转速等。信号的范围为0～10V的直流电压信号。根据用户的需要可以连接电压表或转速表，来显示变频器在运行时输出的电压或转速，但无论哪种情况，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，在使用PLC进行顺序控制时，由于进行数据处理需要时间，以及程序编写时排列的顺序不同和指令的使用不同等都会导致系统在运行时存在一定的时间延迟，故在较**的控制时应予以考虑以上因素。
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，故将变频器与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、电抗器和能降低噪音用的器件等，另外，若有必要，在变频器输入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。

①  在左边工程区，双击IO表和单元设置，在IO表中添加需要配置的模块。



②  选项下拉菜单选择消耗和宽，如果为红色，说明电源不够，可以选择其他电源。

)工作稳定性好

　　由于嵌入式产品都是基于嵌入式操作系统的，而不依赖于我们所常见的微机操作系统(bbbbbbs和dos等)，一般均采用单任务的、稳定性非常好的专用嵌入式操作系统或linux操作系统，在追求其短小精悍的同时，非常重视其工作的稳定性。同时，嵌入式系统产品一般都带有防死机复位功能，在系统出现死机时可自动复位，重新启动运行。因此，稳定性是嵌入式产品的一大特点，这种特点非常适合于智能车辆管理系统应用中。在智能车辆的各类管理系统中，一般都要求系统能够在无人值守的状态下24小时不间断的运行，对产品工作的稳定性要求很高，更不允许出现死机的现象，嵌入式产品的工作稳定特性正好可以适应其在这方面的严格的要求。

　　2)环境适应能力强

　　嵌入式系统一般都是一体化形式设计的，在结构设计、功能模块设计中都充分考虑了对环境的适应能力，结构简单、元器件数量少、封闭式设计都使其比微机甚至于工控机的环境适应能力强得多。这一特性在智能交通管理系统中也可以得到充分的发挥。智能交通管理系统中使用的绝大部分设备都运行在室外，甚至于野外环境中，必须考虑到设备在冬季严寒、夏季酷热、南方潮湿、西北尘沙等恶劣气候和环境下能否保证正常稳定地工作，环境适应能力强将是智能车辆管理系统设备选型工作中首先必须考虑的重要因素之一。而这与正是嵌入式一体化产品的特点之一。

　　3)设备独立性好

　　嵌入式产品处理的是数字信号，可以毫无困难地与微机控制系统实现数据通讯，而且由于往往设计为一体化的形式，从外观和功能上都相当于一个“可独立工作的‘器件’”，独立地完成某个环节的功能，与外界的数据交换仅仅通过数据传输协议进行，因此设备独立性、可更换性、通用性都非常好，可灵活装配、更换、升级。

PID 指令(FUN30) 系将目前所量测之外界模拟输入值当作程控变量（ ProcessVariable， 简称PV），
将使用者所设定之设定值（ Setpoint， 简称SP） 与程控变量经由软件PID 数学式运算后， 得到适宜之输出
控制值经由D/A 模拟输出模块或再处理经由其它界面以控制受控程序在使用者所期望之设定范围内。
● 数字化PID 表达式如下：
Mn=(D4005/Pb)×(En)+∑0[ (D4005/Pb)× T i × Ts × E n ]−[(D4005/Pb)×Td×(PVn−PVn-1)/Ts]+Bias
Mn ： 〝n〞时之控制输出量
D4005： 增益常数， 内定值为1000； 可设定范围为1～ 5000
Pb ： 比例带（ 范围： 1～ 5000， 单位为0.1%； Kc （ 增益） =D4005/ Pb）
Ti ： 积分时间常数（ 范围： 0～ 9999， 相当于0.00～ 99.99 Repeats/Minute）
Td ： 微分时间常数（ 范围： 0～ 9999， 相当于0.00～ 99.99 Minutes）
PVn ： 〝n〞时之程控变数值
PVn - 1 ： 〝n〞之上一次之程控变数值
En ： 〝n〞时之误差=设定值（ SP） −〝n〞时之程控变数值（ PVn ）
Ts ： PID 运算之间隔时间（ 范围： 1～ 3000， 单位： 0.01S）
Bias ： 偏置输出量（ 范围： 0～ 16383）
参数调整
    依下列原则适当调整PID 参数以得到所要之程控反应：
    比例带（ Pb） 调整越小， 即增益越大， 对输出贡献越大， 可得到较快且灵敏之控制反应。
但增益如过大，会造成振荡现象；尽量调高增益（ 但以不造成振荡为原则）， 以增快程序反应并减少稳态误差。
    积分项可用来消除程控反应之稳态误差。积分常数（ Ti）调整越大，对输出贡献越大， 当有稳态误差时，
可调高积分常数， 以减少稳态误差。
    积分常数=0 时， 积分项无作用。如已知积分时间为6 分钟， 则Ti=100/6=17 ； 如积分时间为5 分钟， 则Ti=100/5=20。
    微分项可用来让程控反应较平顺， 不会造成过度超越。微分常数（ Td） 调整越大， 
对输出贡献越大， 当有过度超越时， 可调高微分常数， 以减少超越量。
微分项对程控反应相当灵敏， 大部分之应用不必使用微分项， 而将其设定为0。
微分常数=0 时， 微分项无作用。如已知微分时间为1 分钟， 则Td=100； 如微分时间为2 分钟， 则Td=200。