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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,它們是梯形圖、語(yǔ)句表、順序功能流程圖、功能塊圖等。

梯形圖和語(yǔ)句表是基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。

供S7-200系列PLC使用的STEP7-Micro/Win32編程軟件支持SIMATIC和IEC1131-3兩種基本類型的指令集，SIMATIC是PLC的指令集，執(zhí)行速度快，可使用梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖編程語(yǔ)言。IEC1131-3是可編程控制器編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，IEC1131-3指令集中指令較少，只能使用梯形圖和功能塊圖兩種編程語(yǔ)言。SIMATIC指令集的某些指令不是IEC1131-3中的標(biāo)準(zhǔn)指令。SIMATIC指令和IEC1131-3中的標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng)并不兼容。我們將重點(diǎn)介紹SIMATIC指令。

西門子PLC和三菱PLC在編程方式上的區(qū)別

　三菱PLC英文名又稱：Mitsubish Programmable Logic Controller，是三菱電機(jī)在大連生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。 它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。三菱PLC在中國(guó)市場(chǎng)常見的有以下型號(hào)： FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q）。

　　德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、 S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

　　三菱plc是日系品牌，編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來會(huì)比較輕松，但指令較多。而西門子plc是德國(guó)品牌，指令比較抽象，學(xué)習(xí)難度較大，但指令較少，所以學(xué)習(xí)三菱和學(xué)習(xí)西門子的周期是一樣的。

　　三菱（日系的中品牌）PLC的軟件至少落后西門子5年以上，大中型的暫且不說，就拿三菱比較有優(yōu)勢(shì)的小型機(jī)FX系列和西門子S7-200系列相比，西門子有如下優(yōu)勢(shì)：

　　1、三菱的編程軟件從早期的FXGPWIN到近期的GX8.0（我所知道的），和所有的日系品牌一樣，該軟件的編程思路是自上而下的單一縱向結(jié)構(gòu)，而西門子的MicroWIN則是縱向和橫向兼?zhèn)涞慕Y(jié)構(gòu)，而且子程序支持局部變量，相同的功能只需要編一次程序即可，大大減少了開發(fā)難度和時(shí)間。

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哪些措施可以提高PLC系統(tǒng)的搞干擾性能

1、采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾

在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU 電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進(jìn)入的?，F(xiàn)在，對(duì)于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好電源，而對(duì)于變送器供電的電源和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表的供電電源，并沒受到足夠的重視，雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對(duì)于變送器和共用信號(hào)儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。

此外，位保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。并且UPS還具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是一種PLC控制系統(tǒng)的理想電源。

2、電纜選擇的敖設(shè)

為了減少動(dòng)力電纜輻射電磁干擾，尤其是變頻裝置饋電電纜。筆者在某工程中，采用了銅帶鎧裝屏蔽電力電纜，從而降低了動(dòng)力線生產(chǎn)的電磁干擾，該工程投產(chǎn)后取得了滿意的效果。

不同類型的信號(hào)分別由不同電纜傳輸，信號(hào)電纜應(yīng)按傳輸信號(hào)種類分層敖設(shè)，嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線同時(shí)傳送動(dòng)力電源和信號(hào)，避免信號(hào)線與動(dòng)力電纜靠近平行敖設(shè)，以減少電磁干擾。

3、 硬件濾波及軟件抗如果措施

由于電磁干擾的復(fù)雜性，要根本消除迎接干擾影響是不可能的，因此在PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和組態(tài)時(shí)，還應(yīng)在軟件方面進(jìn)行抗干擾處理，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。常用的一些措施：數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時(shí)校正參考點(diǎn)電位，并采用動(dòng)態(tài)零點(diǎn)，可有效防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件標(biāo)志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設(shè)置軟件陷阱等提高軟件結(jié)構(gòu)可靠性。

信號(hào)在接入計(jì)算機(jī)前，在信號(hào)線與地間并接電容，以減少共模干擾；在信號(hào)兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。

對(duì)干較低信噪比的模擬量信號(hào)．常因現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)干擾而產(chǎn)生較大波動(dòng)，若僅用瞬時(shí)采樣植進(jìn)行控制計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大誤差，為此可采用數(shù)字濾波方法。

  現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后變成離散的數(shù)字信號(hào)，然后將形成的數(shù)據(jù)按時(shí)間序列存入PLC內(nèi)存。再利用數(shù)字濾波程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，濾去噪聲部分獲得單純信號(hào)， 可對(duì)輸入信號(hào)用m次采樣值的平均值來代替當(dāng)前值，但井不是通常的每采樣。次求一次平均值，而是每采樣一次就與近的m－l次歷史采樣值相加，此方法反應(yīng)速度快，具有很好的實(shí)時(shí)性，輸入信號(hào)經(jīng)過處理后用干信號(hào)顯示或回路調(diào)節(jié)，有效地抑制了噪聲干擾。

由干工業(yè)環(huán)境惡劣，干擾信號(hào)較多， I／ O信號(hào)傳送距離較長(zhǎng)，常常會(huì)使傳送的信號(hào)有誤。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，使PLC在信號(hào)出錯(cuò)倩況下能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并能排除錯(cuò)誤的影響繼續(xù)工作，在程序編制中可采用軟件容錯(cuò)技術(shù)。

4、正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)

接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。

系統(tǒng)接地方式有：浮地方式、直接接地方式和電容接地三種方式。對(duì)PLC控制系統(tǒng)而言，它屬高速低電平控制裝置，應(yīng)采用直接接地方式。由于信號(hào)電纜分布電容和輸入裝置濾波等的影響，裝置之間的信號(hào)交換頻率一般都低于1MHz，所以PLC控制系統(tǒng)接地線采用一點(diǎn)接地和串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。集中布置的PLC系統(tǒng)適于并聯(lián)一點(diǎn)接地方式，各裝置的柜體中心接地點(diǎn)以單獨(dú)的接地線引向接地極。如果裝置間距較大，應(yīng)采用串聯(lián)一點(diǎn)接地方式。用一根大截面銅母線（或絕緣電纜）連接各裝置的柜體中心接地點(diǎn)，然后將接地母線直接連接接地極。接地線采用截面大于22 mm2的銅導(dǎo)線，總母線使用截面大于60mm2的銅排。接地極的接地電阻小于2Ω，接距建筑物10 ~ 15m遠(yuǎn)處(或與控制器間不大于50m)，而且PLC系統(tǒng)接地點(diǎn)必須與強(qiáng)電設(shè)備接地點(diǎn)相距10m以上。

信號(hào)源接地時(shí)，屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地；不接地時(shí)，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號(hào)線中間有接頭時(shí)，屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理，一定要避免多點(diǎn)接地；多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線與多芯對(duì)絞總屏電纜連接時(shí)，各屏蔽層應(yīng)相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。

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　　2、S7-200一直以來支持強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算，編程軟件直接支持小數(shù)點(diǎn)輸入輸出，而三菱直至近年推出的FX3U系列才有此種功能，以前的FX2N系列的浮點(diǎn)功能都是假的。

　　3、S7-200的模擬量輸入輸出程序非常簡(jiǎn)單方便，AD、DA值可以不需編程直接存取的，三菱的FX2N及其以前的系列都需要非常繁瑣的FROM TO指令。FX3U如今倒支持此功能了，但足足晚了五年甚至更多。

　　4、當(dāng)然三菱的FX2N系列也有它自己的優(yōu)勢(shì)，一是高速計(jì)數(shù)器指令比S7-200方便，二是422口比西門子的PPI口皮實(shí)（因?yàn)?00系列的PPI口是非光電隔離的，非規(guī)范操作和仿制的編程電纜可能會(huì)導(dǎo)致串口損壞）。

　　以上的比較僅僅是小型機(jī)，至于西門子的300和400系列以及更大型的TDC系列，這里就無需多言了。

　　學(xué)PLC，三菱是很容易上手的，因?yàn)橹眮碇比ニ悸泛?jiǎn)單，但從學(xué)習(xí)的角度講，肯定是西門子更好。

梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖與操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待。LAD圖形指令有3個(gè)基本形式：

（1）觸點(diǎn)：                                                               

 觸點(diǎn)符號(hào)代表輸入條件如外部開關(guān)，按鈕及內(nèi)部條件等。CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，到觸點(diǎn)位的存儲(chǔ)器位訪問（即CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀操作）。該位數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為1時(shí)，表示“能流”能通過。計(jì)算機(jī)讀操作的次數(shù)不受限制，用戶程序中，常開觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)可以使用無數(shù)次。

（2）線圈：  

線圈表示輸出結(jié)果，通過輸出接口電路來控制外部的指示燈、接觸器等及內(nèi)部的輸出條件等。線圈左側(cè)接點(diǎn)組成的邏輯運(yùn)算結(jié)果為1時(shí)，“能流”可以達(dá)到線圈，使線圈得電動(dòng)作，CPU將線圈的位地址的存儲(chǔ)器的位置位為1，邏輯運(yùn)算結(jié)果為0，線圈不通電，存儲(chǔ)器的位置0。即線圈代表CPU對(duì)存儲(chǔ)器的寫操作。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以在用戶程序中，每個(gè)線圈只能使用一次。