西门子6GK7243-1GX00-0XE0品质好货

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 3.2 组控制
    按生产工艺，在同一时间段内允许同时开停的设备作为一个组，组内设备的开停不依赖于其它设备的开停，它收集组内各台设备的驱动状态，汇总后送至上位机，并接收上位机发出的各种控制指令，通过组控制字节分别送至每个驱动。组控制功能块FB227，其控制过程如图2所示：首先向FB227中输入参数AUX1，AUX2，FB227接收上位机指令GCOM，并采集组内设备的驱动状态STAC；然后FB227将组控制字节GRUP送至每个驱动，将组状态GSTA、组报警GALM送至上位机。

图2 组控制过程框图

    3.3 驱动
    驱动分为马达驱动和电磁阀驱动，马达驱动按控制方式分为主驱动和辅助驱动马达。主驱动马达是指为维持正常生产必须持续运行的马达，其开停与组的开停同步，若遇有分支的情况下，通过选择来确定。辅助驱动马达是指在生产过程中不是每时每刻都需要参与的马达，它的开停是根据生产的需要，是断续运行的设备，其开停依赖于组，但又不完全由组控制。按马达种类分有单向马达、可逆马达、电动执行器、电动推杆等。根据每种驱动的控制要求编写各自的功能块，在主程序中可以很方便地调用，使得程序结构简单，易于维护。单向主驱动马达的功能块FB200，其驱动过程如图3所示。

图3 驱动过程框图

4 结 论
    采用面向对象的编程方法，设置PLC段、组、马达驱动等功能模块，尽可能按功能要求创建各种功能模块，在主程序中进行调用，使得复杂系统PLC的编程问题变得有迹、有序、系统和规范化，复杂问题简单化了，其发展前景无限

1 问题的提出
    在现代工业生产中，PLC的应用极其普遍，在大型的集中控制系统中，通常会用到多个PLC，每个独立的PLC又由相对独立的程序组组成，每个程序组控制几台至几十台设备，各台设备间的控制要求较多，有的被控对象自身较为复杂，这就使得PLC控制也就越趋复杂。
    PLC控制的复杂性，自然也就使其软件设计更加繁琐。其软件设计在满足生产工艺和电气联锁控制关系的基础上，还应尽可能满足在使用上操作简便、直观，这包括：PLC主机自检；自动进行设备组备妥检查；系统音响试验输出；程序组启动预告输出；程序组设备的正常启/停联锁、运行联锁、紧急停车；组设备运行状态输出；设备启动过程中或系统正常运行后设备故障时的故障联锁停车、故障报警输出；故障解除后复位且能够从故障设备位置重新完成程序组设备顺序启动的控制等。

2 解决的思路
    控制对象和对象之间关系的多样性，体现在PLC程序的编写上，就越来越庞大。这样采用一般面向过程的方法进行PLC编程会变得十分困难，且程序的调试和修改也同样十分困难。因此，必须采用面向对象的编程方法。主体思想有两条：
    条：为程序组中每个独立的被控对象或需要同时启/停的一组被控对象建立功能/数据模块FB/DB，被控对象在程序组中的联锁关系及自身控制要求都通过功能模块FB的外部属性和内部属性进行体现。
    第二条：为每个PLC控制系统的每个程序组分别定义和创建公用模块FC，每个公用模块FC的入口/出口条件作为公共对象的外部属性；把按功能划分的设备间的故障判定、功能输出等作为公共对象的内部属性。

3 程序设计的方法
    对于各个PLC集中控制系统，首先根据工艺生产流程，将整个车间分成若干个工段。在每个工段内，根据驱动设备的启停顺序和流程分支，将驱动设备分成若干个组。对于每一个组的驱动设备，在正常操作情况下，根据工艺流程，逆流程开车，顺流程停车。为了减小设备启停对电网的冲击，所有设备都是按顺序单台启动，根据设备的容量大小和启动特性，每台设备的启停相对于前一台设备都设置了相应的延时时间。对于操作员来说，整个生产线的启动，只是按设计的操作顺序启动每个组，只不过是点几下鼠标而己，不需要每台设备都去操作，使得操作非常简单。

    3.1 段控制
    从生产工艺考虑，不需要其它设备的参与，能够独立完成一定生产任务的一些设备的集合被称为一个段。一台PLC可以单独控制一个段，也可以几个小段由一个PLC控制。根据段的控制要求，设计一个通用的功能块FB220，功能块如图1所示，其主要功能如下：

图1 段控制功能块

    检测系统状态：
    AC220V控制电源状态；
    DC24V控制电源状态；
    PLC电池电压状态；
    PLC冷却风扇状态；
    系统紧急停车开关位置；
    接收上位机的预警测试指令；
    段状态字SSTA送至上位机。

　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。

　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。

  3.3 PLC程序的主要控制程序简介

图4 主要控制程序（一）

    图4是PLC使用的典型梯形图，‘︱︱’——常开逻辑判断符，‘H’——常闭逻辑判断符，（SD）——延时接通计时器，（SF）——延时断开计时器。

    改控制程序实现了设备的电源开关的延时接通和延时断开，具体时间由“StartTime”和“StopTime”给定。一旦启动按钮“StartButton”被触发，使能“MEnable”就具备，使用整个系统有序上电；而触发停止按钮“StopButton”以后，使能“MEnable”丢失，整系统就根据程序有序断电。

图5 主要控制程序（二）  

    图5说明了系统中设备的电源开关控制流程。

    使能“MEnable”，具备，则启动磁盘柜（EXP700）使能“MEnable”具备，“EXP700-ON”是磁盘柜启动延时计时器（图4），时间到达1分钟后，光纤交换机（Switch3534-F08）启动同理，时间到达30秒钟后，光纤磁盘控制器（FAST900）启动同理，时间到达30秒钟后，服务器（SeiveiComputer）启动。

    上面所介绍的只是系统启动过程，下面介绍系统关闭过程。

    图4中，触发停止按钮“StopButton”以后，使能“MEnable”丢失，图S中的服务器（ServeiComputer）输出停止，服务器电源开关断电；图5中“ServeiComputer-OFF”是服务器断电延时计时器，时间达到30秒钟后，光纤磁盘控制器（FAST 900）输出停止，光纤磁盘控制器电源开关断电；之后再过30秒，光纤交换机（FAST 900）电源开关断电；再过30秒，磁盘柜（EXP700）电源开关断电，整个系统断电完成。

    3.4 OPC技术

    上述开关电源的过程需要对电源状态进行监视和统计，因此PC与PLC通讯是必不可少的，OPC（OLE For Process Control）技术是普遍采用的技术。OPC技术规范是以Microsoft的OLE/COM（bbbbbb bbbbing and bbbbbding/Component bbbbbb Model）技术为差础，定义了一组接口规范。它包括OPC自动化接口（Automation Interface）和OPC定制接口（Custom Interface）。另外，OPC技术规范定义的是OPC服务器程序和客户机程序进行通讯的接口或通讯的方法。

    OLE自动化标准接口定义了以下三层接口，依次呈包含关系。

    OPC Server：OPC启动服务器，获得其他对象和服务的起始类，并用于返回OPC Group类对象；
    OPC Group：存储由若干。PC Item组成的Group信息，并用于返回OPC Item类对象；
    OPC Item：存储具体Item的定义、数据值、状态值等信息。

    实现本系统程序源码的部分核心代码如下图6所示：

图6 程序源码部分核心代码

4 结束语

    基于PLC的服务器机房电源控制系统实现了整套机房电源的自动有序开启或关闭，克服了传统手工管理服务器机房的弊端，满足了提高管理效率的管理需求，体现了管理的科学化。