模拟量输入模块西门子 西门子plc300继电器模块

西门子可编程控制器即PLC，凭借其优越的控制性能，在现代工业中得到了日益广泛的应用。但工业控制系统中所使用的各种类型PLC，它们大都处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。为保证PLC能稳定可靠地工作，对PLC系统的设计必须有很高的要求，在设计中应考虑如何提高PLC控制系统的抗干扰能力。我们在PLC应用系统开发的过程中总结了一些经验，供大家借鉴。
　　一、PLC系统设计时必须遵循的原则
　　任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，我们应遵循以下基本原则。
　　1.限度地满足被控对象的控制要求。
　　设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料。同时也要注意和现场的工程管理人员、工程人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
变频器产生谐波是因为变频器的主电路一般为交-直-交组成，在整流回路中，输入电流的波形为不规则矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波，其中的高次谐波将干扰输入供电系统，在逆变输出回路中，输出电流信号是受PWM载波信号调制的脉冲波形。
反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统无法正常工作，PLC控制系统的地线包括系统地，屏蔽地，交流地和保护地等，接地系统混乱将引起PLC系统各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流。
也是干扰的受害者，因此在应用变频器时既要考虑干扰又要考虑如何抗干扰，干扰的方法与其它控制系统一致，2.2.2信号线引入的干扰在选煤厂的自动集中控制系统中，由于有来自配电盘接触器，电动机保护器的辅助触点。
对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为2-3kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM载频可达15kHz，另外，高次谐波电流还通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备，值得注意的是，变频器既是谐波干扰的重要来源。



定时时间应根据触点抖动情况和系统要求的响应速度而定，这样可保证触点确实稳定闭合或断开，对于模拟信号，可采用多种软件滤波方法来提高数据的可靠性，可连续采样多次，采样间隔根据A/D转换时问和信号的频率而定。
每次采集数据时先去掉队首的PLC逻辑控制部分的程序一般可用类似继电―接触器(有触点)控制系统的梯形图表示，在采用经验法编程时，应根据编程人员的经验编制[梯形图程序"当设计的程序达不到要求时常常采用增加指令的方法来解决。
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，在设计时应采取相应的保护措施，以保PLC的输出触点，3.软件抗干扰措施，控制器的外部开关量和模拟量输入信号，由于噪声，干扰。
列出对应输出元件的逻辑函数表达式,对表达式进行逻辑化简,用PLC的编程语言写出对应的程序，三，PLC控制系统的调试PLC系统的调试可分为基本调试，程序调试和系统整体调试三部分，基本调试主要是对硬件进行的。


西门子PLC控制系统能够长期、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要考虑，以确保控制系统可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等）也能正常工作。
　　3.力求简单、经济、使用及维修方便。
　　一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来的经济效益和社会效益，但新工程的投入、的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面要注意不断地降低工程的成本。设计者不仅要使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。
　　4.适应发展的需要。
　　由于的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，在设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。设计者在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。
信号线引入的干扰，与PLC控制系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号侵入，侵入途径为:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰。
现场各类限位触点必然需要大量的传输线，这些传输线在承担检测信号和控制信号的传输任务过程中，难免会有外部干扰信号侵入，如煤尘，介质等引起的接触不良，感应负载开断过程中出现的波动干扰以及电网通过变送器，仪表电源串入的干扰等。
串联接地引线较少，容易实现，然而每个串联接地方式中各个电路的电流要经过一个公共阻抗，所产生的压降会对各自电路上的接地点电位造成不同程度的干扰，因此在布线时应注意以下几点:(1)各电路接地线应尽可能短，(2)在设置地线时。
开关的溟动作及模拟信号误差等因素的影响，不可避免会产生错误，引起程序判断失误，造成事故，当按钮，开关作为输入信号时，则不可避免产生抖动，输入信号是继电器触点，有时会产生跳动，引起系统误动作，因此，可采用定时器延时来去掉抖动。
这类信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度的降低，严重时还将损伤元器件，2.3接地系统的干扰如果屏蔽电缆的屏蔽层不是单端接地，而是两端接地，可能会造成各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差。



采用一点接地和串联一点接地方式，PLC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，为了附加在电源及输入，输出端的干扰，应给PLC接以地线，接地线与动力设备(如电动机)的接地点应分开。
用来滤去交流电源中的高频分量或脉冲电流，对于直流供电，可用电容滤波，消除干扰对PLC系统的影响，变压器的初级和次级连接线均要使用双绞线，以减弱干扰信号，增强系统的可靠性，(3)正确选择接地点，PLC控制系统应采用直接接地方式。
完善接地系统，还必须利用软件手段，进一步提高系统的可靠性，1.从硬件着手加强抗干扰，(1)选择抗干扰性能好的设备，要选择有较高抗干扰能力的产品，包括电磁兼容性(EMC)，尤其是选择抗外部干扰能力强的产品。
同时找出其中的值和值，从累加和中减去值和值，再求N-2个数据的平均值作为有效的采样值，(5)算术平均值滤波是求连续输入的N个采样数据的算术平均值作为有效的信号，它不能消除明显的脉冲干扰，只是削弱其影响。



选择适当的接地处单点接地，2.输入输出信号的抗干扰设计，为了防止输入，输出信号受到干扰，应选用绝缘型I/0模块，(1)输入信号的抗干扰设计，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。
若达不到此要求，则可与其他设备公共接地，严禁与其他设备串联接地，(4)科学选择和敷设电缆，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。
使接地线，屏蔽层和大地构成闭合环路，电缆屏蔽层会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路，如果在全厂一点接地的系统中，错误地进行了多点接地，则可能引入严重的干扰信号，3.选煤厂在电气系统中常用的抗干扰措施3.1抗电源干扰影响频繁而又严重的干扰是来自电源的干扰。


西门子PLC控制系统的干扰源大都是由电流或电压剧烈变化的部位产生的，这些电荷剧烈移动的部位是产生干扰的根本原因。PLC控制系统的干扰源主要有三类。
　　1.空间辐射干扰。
　　空间辐射电磁场主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布较为复杂。若PLC系统置于射频场内，就会受到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对PLC通信网络的辐射，由通信线路感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小是频率有关。
　　2.内部型干扰。
　　内部型干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，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，等等。
　　3.外部型干扰。
　　（1）电源干扰。PLC系统由电网供电。电网内部的变化，如开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，造成电压畸变都会通过输电线路传到PLC控制系统，形成强大的干扰。
且变压器容量应比实际需要大1.2―1.5倍，在使用中应要求变压器的屏蔽层良好接地，次级线圈连接线要使用双绞线，以减少电源线间干扰，对于PLC的控制器电源，如果条件许可，还可在隔离变压器前增加低通滤波器。
信号线引入的干扰，与PLC控制系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号侵入，侵入途径为:一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰,二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰。
可以在隔离变压器前安装与微控器系统相匹配的低通滤波器，以阻挡高频干扰信号进入系统，(3)交流电引进线应尽量短，引进接口靠近变压器和低通滤波器，以防止50Hz信号对系统的干扰，3.2对信号传输线引入干扰的3.2.1合理安装与布线。



屏蔽电缆在输入输出侧要悬空，而在控制器侧要接地，信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地,多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各辱蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。
其基本原则是:先简单后复杂，先软件后硬件，先单机后整体，先空载后负载，调试期间注意随时拷贝程序，随时修改图样，随时完善系统，一个数据，再把新数据放人队尾，然后求其平均值作为有效采样信号，(4)去较值平均滤波是连续采样N次,求数据的累加和。
对于隔离性能差的系统，将引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化，误动和死机，(3)接地系统混乱引入的干扰，接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段，正确地接地，能电磁干扰的影响和设备向外发出干扰,错误地接地。
湖南迪硕在西门子工业自动化产品领域，公司凭借雄厚的技术实力及多年从事 西门子产品的销售经验，本着树立公司形象和对用户认真负责的精神开展业务，赢得了 西门子公司与广大用户的**及大力支持，

面对纷繁变化的市场和日益严峻的竞争，客户的需求和利益始终被我们放在工作的**。“想客户之所想，急客户之所急”，针对各行业客户的不同需求我们尽可能地为您较为关心的问题和较迫切需要解决的难题提供订制的服务和专业的解决方案，竭尽全力地将对客户的服务落到实处，做到，在协助客户解决难题、实现突破的基础上，获得双赢，携手进步！
科学以及社会经济的不断发展，PLC系统也被越来越多的被运用到工业控制系统中。PLC控制系统会对工业企业产生相应的影响，尤其对企业中的生产以及经济运行都会产生较大的影响。因为上述的原因，所以工业企业在运用PLC控制系统的同时，也要求此系统要具有非常好的可靠性，而PLC控制系统要想得非常可靠和的运行，其中为关键的部分在于系统的抗干扰能力。各种类型的PLC控制系统被运用在自动化系统中，这些PLC通常都被使用在比较恶劣的环境当中。如何在如此恶劣的使用环境中，使PLC控制系统具有较高的抗干扰能力，并且使其可靠性得到提高，则要对以下方面予以重视：其一，对于生产PLC控制系统的厂家提出了相应的要求，要求其产生的产品要具有较高的抗干扰能力；其二，要求在PLC系统的使用过程中各个环节都要得到足够的重视，如安装施工或使用维护等，只有将各个方面进行协调配合，才能够将问题进行完善的解决，从而使PLC系统的抗干扰性能得以增强。
末端电桥合路，多频合路器工艺，2无源混合互调当两个信号频率或多个信号频率同时通过同一个无源传输系统时，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间相互调制产生非线性频率分量，这些无源交调产物如果落在接收频带内。
这样会使电磁干扰加大，同时在对不同电缆铺设的过程中，要将动力电缆与信号线这两种电缆进行分层的铺设，从而达到限度的对电磁干扰的减少，3.3硬件滤波及软件抗如果措施要将地间与信号线进行并接电容的活动，这一行为要在信号接入计算机之前进行。
则互调干扰产物降低3dB，如图5所示，多频合路器在前端接入功率更大，在合路时容易引起混合互调干扰的POI的输入制式接入不同多频合路器，在互调为-160dBc@2×43dBm的3dB电桥合路处合路，如制式一联通SDR与制式二电信LTE1.8GHz输入信号同时通过多频合路器。
多频合路器的互调对镀层的表面质量敏感，镀层的表面质量主要由机加件或压铸件的表面粗糙度决定，同时受到电镀工艺的影响，需要镀上5倍趋肤深度的银层，如图4(c)所示，趋肤深度可由公式(3)，公式(4)进行定义。



数字与应用，2014(3):40.[8]张世全，葛德彪，魏兵，微波频段金属接触非线性引起的无源互调功率电平的分析和预测[J]，微波学报，2002(4):26-30.[9]赵建勋，陆曼如，邓军，射频电路基础[M]。
上海**，2015(2):54-58.[4]范颂东，基站天线无源互调干扰的分析与预防[J]，机电信息，2014(9):146-148.[5]叶强，周浩淼，邹新民，等，基于计算机一体化无源互调测试系统的研究[J]。
POI的混合互调控制水平是衡量一个POI无源系统厂家综合实力的重要指标，本文首先介绍了POI混合互调基本原理，然后介绍了POI的结构组成，POI的主体结构由机箱，多频合路器，电桥以及射频电缆组成，为提高POI的混合互调指标。
A/D，D/A，位控等功能一般只有大，中型PLC才有，1.3联网通信问题联网通讯是影响PLC选型的重要因素之一，多数小型机提供较简单的RS-232通讯口，少数小型PLC没有通讯功能，而大中型PLC一般都有各种标准的通信模块可供选择。



上下行分缆，末端电桥合路，多频合路器工艺，POI输入制式选择在POI设计初期重点考虑，频率调整可应急处理工程互调干扰问题，上下行分缆是避免POI互调干扰有效的手段，末端电桥合路方案适用于更多系统合路，多频合路器工艺注重POI内部模块质量。
批量生产一次达通率以及为了提高POI系统的稳定性和可靠性，需要对POI混合互调规避方法进行系统地定性和定量研究，本文提炼出了对POI混合互调规避分析的五个方案，即POI输入制式选择，频率调整，上下行分缆。
根据公式(5)分析，无源混合互调产物值降低-4.5dB，即3dB电桥处产生的混合互调为-164.5dBc@2×41.5dBm，在末端3dB电桥处合路时可有效避免混合互调干扰，4.3上下行分缆在移动通信中。


　在整个PLC控制系统之中，占有着为重要地位的是这个系统中的电源。现在普遍运用的PLC控制系统中使用的供电电源，通常都会考虑到电网引入的干扰问题，因此会选取其电源隔离性能较好的电源，但是在PLC系统中的采用的直接电气连接中的仪表电电源，以及变送器供电的电源这两方面却没有得到相应的重视，虽然在其中也采取一些相应的隔离措施，但是通常情况下仅对这两方面采取隔离措施是远远不够的，因为现在企业普遍使用的隔离变压器都具有着分布参数比较大的特点，而这一特点会直接造成其干扰的能力会变得非常的低，因此在电源耦合时便会产生大量的干扰，其中有串入共模干扰以及差模干扰。因此想要将PLC系统中的干扰予以减少，就必须要对电源的选择予以重视。
　　除了上述内容中所涉及到的方式与方法之外，还可以采取在线式不间断供电电源，因为这样的电源可以使电网馈点得到不中断，从而增加供电的与可靠性。
又有足够的幅度，则会形成对基波信号频率的干扰，这种干扰称为无源交调干扰，无源互调是指同一个制式的无源互调是在非线性射频线路中由载波信号及其多次谐波相互调制产生的噪音信号，如图1所示，同一制式的两个频率的发射信号经过非线性的射频线路后产生的无源互调如公式(1)所示:FIM=mf1±nf2(1)其中。
M，DCS，TD-F，TD-E，各无线通信系统分别工作在800MHz，900MHz，1800MHz，1900MHz，2100MHz，2300MHz等多个无线通信频段上，网络质量对POI的混合互调要求通常较高。
此类电缆在实际操作中得到的效果是非常好的，不同的电缆用于传送不同类型的信号，因此在对信号电缆进行实际铺设的过程中，一定要按不同的信号类型进行电缆铺设，在实际的操作中坚决不能将同一种电缆同时用于传输信号和传输支力电源。
程序简单的情况下，使用较为合适，图形(GP)编程器:此种编程方法适用于中，大型PLC，此方法除具有输入，调试程序功能外，还具有打印程序等功能，但价较高，一般情况不必采用，PC机及编程软件包:这是PLC的一种很好的编程方法。
内存型式有CMOS(电容/电池保护的)，EPROM和E2PROM总之，进行PLC选型时，不要盲目地追求过高的性能指标，另外，I/O点数，存贮容量应留有一定的余量以便实际工作中的调整，2.开关量I/O模块的选择确定下PLC的型号以后。



1.6程序存贮器问题在PLC选型过程中，PLC内存容量，型式也是必须考虑的重要因素，通常的计算方法是:I/O点数×8(开关量)+100×模拟量通道数(模拟量)+120×(1+采样点数×0.25)(多路采样控制)。
联通SDR与移动TD-F同时作为输入制式，从而从根源上了POI在1800MHz产生无源混合互调，表4给出了6系统POI输入制式方案选型，方案中移动选择GSM，TD-E，联通选择WCDMA，LTE1.8GHz。
频率分别是3×f1-2×f2和3×f1+2×f2,七阶混合互调(混合IM7)产物，频率分别是4×f1-3×f2和4×f1+3×f2，具体如图3所示，接入POI系统的三大运营商的主流制式主要为电信CDMA。
信源输入功率都为43dBm，多频合路器和接头线缆的插入损耗共计1.5dB，信号经过多频合路器后，信号衰减1.5dB，联通SDR信源输入功率为41.5dBm，电信LTE1.8GHz信源输入功率为41.5dBm。


工业控制现在趋向于使用可编程控制器。PLC的高可靠性、高抗干扰性、很强的自我纠错和自我诊断能力已受到人们的普遍欢迎。而事实上PLC在实际应用中的引入对整个系统而言确实是大有裨益，但是在实际应用中也不是处处都适宜使用PLC。一方面其价格相对较高(配置也达千元以上)，盲目使用会使系统造价偏高；另一方面在某些控制系统中使用PLC中未必适合，比如下列情况就没必要使用PLC：被控制系统很简单，I/O点数很少。I/O点数虽多，但控制并不复杂，各部分的联系很少，此种情况使用用继电器控制即可。而在下列情况时，则需要采用PLC系统进行控制：①系统的I/O点数很多，控制复杂，若用继电器控制，要用大量的中间继电器、时间继电器和接触器等器件；②可靠性要求较高，继电器控制无法达到；③工艺流程/产品品种常变，需要经常改变控制电路的结构或修改多项控制参数；④多台设备的系统需要用同一个控制器控制；⑤用继电器控制的费用低于PLC，但两者的费用已是同一数量级时。
电信选择CDMA，LTE2.1GHz作为输入制式，从而有效规避了1800MHz混合互调的产生，4.5频率调整混合互调是由不同制式合路时产生的，混合制式对应的频段是产生混合互调的关键，POI在网络应用中出现混合互调干扰时。
末端电桥合路，多频合路器工艺，2无源混合互调当两个信号频率或多个信号频率同时通过同一个无源传输系统时，由于传输系统非线性的影响，使基频信号之间相互调制产生非线性频率分量，这些无源交调产物如果落在接收频带内。
基站的输入信号在POI系统前级的多频合路器进行合路，多频合路器可以对三大运营商异频制式进行合路，电桥的作用是基站同频输入信号进行合路，同时保证所有输入信号实现等幅两路输出，射频电缆主要用于实现多频合路器和电桥等无源模块的级联。
此类电缆在实际操作中得到的效果是非常好的，不同的电缆用于传送不同类型的信号，因此在对信号电缆进行实际铺设的过程中，一定要按不同的信号类型进行电缆铺设，在实际的操作中坚决不能将同一种电缆同时用于传输信号和传输支力电源。
这样会使电磁干扰加大，同时在对不同电缆铺设的过程中，要将动力电缆与信号线这两种电缆进行分层的铺设，从而达到限度的对电磁干扰的减少，3.3硬件滤波及软件抗如果措施要将地间与信号线进行并接电容的活动，这一行为要在信号接入计算机之前进行。



其三阶混合互调落在联通WCDMA与电信LTE2.1GHz上行，为了规避6系统POI在1800MHz频段的混合互调干扰，POI输入系统避免联通SDR与电信LTE1.8GHz，电信LTE1.8GHz与移动TD-F。
3.2POI的混合互调混合无源互调是指不同制式频率组合产生的无源互调，如制式一对应的下行频率为f1，制式二对应的下行频率为f2，当f1>f2时，三阶混合互调(混合IM3)产物，频率为2×f1-f2和2×f1+f2,五阶混合互调(混合IM5)产物。
为了使动力电缆辐射的电磁干扰得以尽量的减少，在这些电缆中变频装置中的馈电缆的电磁干扰更是要予以相应的减少，通常情况下为了使电缆的辐射电磁干扰得以相应的减少，可以采用一些特殊的电缆从而达到满意的效果，如采用铜带铠装屏蔽电力电缆。
一种行之有效的解决方案是频谱调整，表5为POI系统组网频段，包含联通的WCDMA，联通及电信的LTE1.8GHz三种制式，由表6可知，联通LTE1.8GHz与电信LTE1.8GHz产生的五阶混合互调产物1760MHz―1960MHz落到联通W。
具有功能强，成本低(因为很普及)以及使用方3.4正确选择接地点，完善接地系统接地目的一般来讲，一是考虑到问题，另外一个就是可以抵制干扰，因此，要使PLC控制系统对干扰能有有效的，可以采用正确的接地系统。
本质安全型 PROFIBUS DP 连接 (RS 485-iS) 也可以采用冗余设计。
通过带有独立接线和自动插槽编码功能的先进结构，可以在没有消防证书的情况下，简单而可靠地对每个模块进行热插拔。
除了用于实现过程工艺（基本过程控制）自动化的模拟量和数字量 I/O 模块之外，该系列电子模块还包含用于实现安全应用的安全有关 F-I/O
模块。各种类型的电子模块可以在站内混合布置。

我公司致力于专业推广西门子高性能自动化系统和驱动产品，所经营产品范围包括：LOGO!通用模块；SIMATIC S7-200、S7-300、S7-400系列可编程控制器
1 个或 2 个（冗余）IM 152 接口模块，用于将站连接到 PROFIBUS DP
电子模块（2 个/4 个/8 个通道）：多 32 个（任何组合）
数字量电子模块 (DI，DO)
模拟量电子模块 (AI，AO)
安全相关电子模块（F-DI、F-DO 和 F-AI）
看门狗模块