西門子6ES216-2BD23-0XB8大量現貨

PLC的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統及存儲信息的內部器件有關。
    它的指令多達幾十條、幾百條，可進行各式各樣的邏輯問題的處理，還可進行各種類型數據的運算。凡普通計算機能做到的，它也都可作到。
    它的內部器件，即內存中的數據存儲區，種類繁多，容量宏大。I/O繼電器，可以用以存儲入、出點信息的，少的幾十、幾百，多的可達幾千、幾萬，以至10幾萬。這意味著它可進行這么多I/O點的入出信息變換，進行這么大規模的控制。
    它的內部種種繼電器，相當于中間繼電器，數量更多。內存中一個位就可作為一個中間繼電器，怎么不多！
    它的計數器、定時器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊，其內部定時器、計數器可達成百、成千。這也是因為只要用內存中的一個字，再加一些標志位，即可成為定時器、計數器，所以才那么多。
    而且，這些內部器件還可設置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。
    它的數據存儲區還可用以存儲大量數據，幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。
    PLC還有豐富的外部設備，可建立友好的人機界面，以進行信息交換。可送入程序，送入數據，可讀出程序，讀出數據。而且讀、寫時可在圖文并茂的畫面上進行。數據讀出后，可轉儲，可打印。數據送入可鍵入，可以讀卡入，等等。
    PLC還具有通訊接口，可與計算機鏈接或聯網，與計算機交換信息。自身也可聯網，以形成單機所不能有的更大的、地域更廣的控制系統。
    PLC還有強大的自檢功能，可進行自診斷。其結果可自動記錄。這為它的維修增加了透明度，提供了方便。
    豐富的功能為PLC的廣泛應用提供了可能；同時，也為工業系統的自動化、遠動化及其控制的智能化創造了條件。     像PLC這樣集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒有的；更是傳統的繼電控制電路所無法比擬的。

 一、概述

國家體育場(“”)為2008年*29屆運動會的主體育場，是會場館的代表，它在設計、施工和運行中所體現的“綠色””科技”理念，場館和相關設施嚴格執行節能環保設計標準，在可再生能源與新能源利用、建筑節能、水資源保護和利用等方面采取了一系列有力措施。

“”在設計中包含了一套規模很大的雨水深度處理回用系統，體育場內70%的供水由回用水代替，其中23%來自系統處理后的雨水;更引人注目的是，“”使用了地源熱泵，從土壤中吸收能量，用于補償體育場空調系統等。地源熱泵是一種使用可再生能源、節能、環保的系統，通過地埋換熱管，冬季吸收土壤中蘊含的熱量為“”供熱，夏季吸收土壤中存貯的冷量向“”供冷。

二、地源熱泵空調簡介

地源熱泵機組是一種利用再生能源的節能、無污染的既可供暖又可制冷的新型水冷式空調機組，由壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流裝置和其它制冷附件組成，是一種可以全天候運轉的空氣調節設備。地水源熱泵利用地能或淺水層一年四季溫度穩定的特性，冬季把地能作為熱泵供暖的熱源，把**環境溫度的地能中的熱能取出來供給室內采暖;夏季把地能作為空調的冷源，通過能量轉換地下熱源轉換成冷源。其原理是通過較少量的電能，實現能量的搬運轉移。

由于于地下的溫度在恒定在10—25度的，地源熱泵機組的工況優于傳統的空調的工況所以它能夠更輕松的達到室內的溫度要求和效果，所以地源熱泵機組的能效比更高。因此，地源熱泵空調更節能。

三、系統描述

國家體育場(“”)為2008年*29屆運動會的主體育場，地下3層，地上7層, 國家體育場地源熱泵大型中央空調項目總體設計冷負荷為14533kw，采用地源熱泵和冰蓄冷結合的形式。地源熱泵中央空調采用采用煙臺冰輪和頓漢的制冷設備及系統，其電氣控制主要采用施耐德的Micro 和Twido PLC，以及XBTGT觸摸屏。

“”地源熱泵大型中央空調系統包含地源熱泵機房控制系統和兩臺全封螺桿地源熱泵機組。

四、電氣控制系統結構與構成

地源熱泵機組選用Twido系列 PLC TWDLCAA40DRF及擴展模塊，它本身所帶的一個通訊口和XBTGT觸摸屏相連。可以根據來自源熱泵機房控制系統的給定信號進行啟/停和能量自動調節，控制程序據負荷變化及變化率自動控制滑閥上載卸載，實現制冷能量無級調節，較大限度降低設備能耗。通過人機界面可以設定壓縮機的工作方式和運行參數，檢查壓縮機的運行狀況，查看機組故障情況等。每一個PLC擴展一個通訊口，做MODBUS從站，連在MODBUS總線上，實現和源熱泵機房控制系統PLC 的通訊。

源熱泵機房控制系統PLC選用MICRO系列PLC TSX3721001。MICRO系列PLC的通訊功能非常強大，支持MODBUS，UN-bbbWAY，以太網TCP/IP等多種通訊協議。控制系統完成制冷系統及相應循環水系統的控制，如制冷/制熱模式切換，對冷媒水供水和回水的溫度及壓力，冷卻水供水和回水的溫度及壓力，冷卻水泵，冷媒水泵等的監控，系統PLC擴展一個TSXSCP114通信卡，做MODBUS主站，通過MODBUS網絡和Twido PLC通訊，自動控兩臺制地源熱泵機組開停，使空調系統按程序節能運轉。

MICRO PLC TSX3721本身帶兩個通訊口，其中一個通信口和觸摸屏連接，另外一個通信口和施耐德工業以太網模塊TSXETZ410相連。TSXETZ410模塊在此起到一個網橋作用，一端通過系統PLC交換數據，另一端通過TCP/IP以太網聯接到建筑智能系統上，從建筑智能系統可以監控整個地源熱泵中央空調系統的運行狀況。

地源熱泵機房控制系統控制柜的PLC為Micro系列, 配置為： CPU:TSX3721101+2塊TSXAEZ801+2塊TSXDMZ28DR+TSXDEZ32D2+TSXSCP114通訊卡+以太網模塊TSXETZ410

地源熱泵機組制冷工況冷水設計溫度為5/13度，制熱工況熱水設計供回水溫度為55/50度。地下熱源部分，冬季的設計供回水溫度為5-2度，夏季為27 /32度。每臺壓縮機制冷機組包含2臺壓縮機，共有一個制冷回路，由Twido PLC 核心進行控制的，通過數字量模塊和模擬量模塊采集傳感器信號，可以實現根據負荷狀況實現自動能量調節。配置為：TWDLCAA40DRF+TWDDRA8RT+6塊TWDAMI2HT+TWD485D+觸摸屏XBTGT2110

五、結束語

地源熱泵等環保節能技術和設備，在場館中的成功應用，緊扣“綠色”、“科技”的主題，會促進在各個領域中充分推廣利用。在國家體育場地源熱泵大型中央空調系統中，使用了施耐德Micro 和Twido 序列PLC和XBTGT觸摸屏,除了實現各工藝控制功能，網絡通訊靈活且實現方便，具有開放的遠程聯網等是一大亮點，提高整個系統的性能，降低了操作維護成本。

隨著科學技術的發展，PLC在工業控制中的應用越來越廣泛。PLC控制系統的可靠性直接影響到工業企業的安全生產和經濟運行，系統的抗干擾能力是關系到整個系統可靠運行的關鍵。自動化系統中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室控制工程網版權所有，有的是安裝在生產現場和各電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環境中。要提高PLC控制系統可靠性，設計人員只有預先了解各種干擾才能有效保系統可靠運行。

電磁干擾源及對系統的干擾是什么?

影響PLC控制系統的干擾源于一般影響工業控制設備的干擾源一樣，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源控制工程網版權所有，即干擾源。

干擾類型通常按干擾產生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質的不同劃分。其中：按噪聲產生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等;按噪聲的波形、性質不同控制工程網版權所有，分為持續噪聲、偶發噪聲等;按聲音干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法。共模干擾是信號對地面的電位差，主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓送加所形成。共模電壓有時較大，特別是采用隔離性能差的電器供電室，變送器輸出信號的共模電壓普遍較高，有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞(這就是一些系統I/O模件損壞率較高的原因)，這種共模干擾可為直流、亦可為交流。差模干擾是指用于信號兩較間得干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種讓直接疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。

PLC控制系統中電磁干擾的主要來源有哪些呢?

(1)來自空間的輻射干擾

空間的輻射電磁場(EMI)主要是由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生的，通常稱為輻射干擾，其分布較為復雜。若PLC系統置于所射頻場內，就回收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑;一是直接對PLC內部的輻射，由電路感應產生干擾;而是對PLC通信內網絡的輻射，由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場大小，特別是頻率有關，一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。

(2)來自系統外引線的干擾

主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導干擾。這種干擾在我國工業現場較嚴重。

(3)來自電源的干擾

實踐證明，因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多，筆者在某工程調試中遇到過，后更換隔離性能更高的PLC電源，問題才得到解決。

PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣，將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電路。尤其是電網內部的變化，入開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流轉動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等，都通過輸電線路到電源邊。PLC電源通常采用隔離電源，但其機構及制造工藝因素使其隔離性并不理想。實際上，由于分布參數特別是分布電容的存在，**隔離是不可能的。

(4)來自信號線引入的干擾

與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線，除了傳輸有效的各類信號之外，總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，這往往被忽略;二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾，這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統，還將導致信號間互相干擾CONTROL ENGINEERING China版權所有，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動和死機。PLC控制系統因信號引入干擾造成I/O模件損壞數相當嚴重，由此引起系統故障的情況也很多。

(5)來自接地系統混亂時的干擾

接地是提高電子設備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地控制工程網版權所有，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統將無法正常工作。 PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。接地

系統混亂對PLC系統的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，引起地環路電流，影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地，如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地，就存在地電位差，有電流流過屏蔽層，當發生異常狀態加雷擊時，地線電流將更大。

此外，屏蔽層、接地線和大地有可能構成閉合環路，在變化磁場的作用下，屏蔽層內有會出現感應電流，通過屏蔽層與芯線之間的耦合，干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂，所產生的地環流可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低控制工程網版權所有，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存儲，造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。

(6)來自PLC系統內部的干擾

主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生，如邏輯電路

互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。這都屬于PLC制造廠對系統內部進行電磁兼容設計的內容，比較復雜，作為應用部門是無法改變，可不多考慮CONTROL ENGINEERING China版權所有，但要選擇具有較多應用實績或經過考驗的系統。

怎樣才能更好、更簡單解決PLC系統干擾?

1)選用隔離性能較好的設備、選用優良的電源，動力線和信號線走線要更加合理等等，也能解決干擾，但是比較煩瑣、不易操作而且成本較高。

2)利用信號隔離器這種產品解決干擾問題。只要在有干擾的地方，輸入端和輸出端中間加上這種產品，就可有效解決干擾問題。

為什么解決PLC系統干擾都選信號隔離器呢?

1)使用簡單方便、可靠，廉。

2)可大量減輕設計人員、系統調試人員工作量，即使復雜的系統在普通的設計人員手里，也會變的非常可靠。

信號隔離器工作原理是什么?

首先將PLC接收的信號，通過半導體器件調制變換，然后通過

光感或磁感器件進行隔離轉換，然后再進行解調變換回隔離前原信號或不同信號CONTROL ENGINEERING China版權所有，同時對隔離后信號的供電電源進行隔離處理。**變換后的信號、電源、地之間**獨立。

信號隔離器功能是什么?

一：保護下級的控制回路。

二：消弱環境噪聲對測試電路的影響。

三：抑制公共接地、變頻器、電磁閥及不明脈沖對設備的干擾;同時對下級設備具有限壓、額流的功能是變送器、儀表、變頻器、電磁閥PLC/DCS輸入輸出及通訊接口的忠實防護。標準系列導軌結構，易于安裝，可有效的隔離：輸入、輸出和電源及大地之間的電位。能夠克服變頻器噪聲及各種高低頻脈動干擾。

現在市場有那么多品牌的隔離器，價格參差不齊控制工程網版權所有，該怎么選擇呢?

隔離器位于二個系統通道之間CONTROL ENGINEERING China版權所有，所以選擇隔離器首

先要確定輸入輸出功能，同時要使隔離器輸入輸出模式(電壓型、電流型、環路供電型等)適應前后端通道接口模式。此外尚有精度﹑功耗﹑噪音﹑絕緣強度﹑總線通訊功能等許多重要參數涉及產品性能，例如：噪音與精度有關、功耗熱量與可靠性有關控制工程網版權所有，這些需要使用者慎選。總之CONTROL ENGINEERING China版權所有，適用、可靠、產品性價比是選擇隔離器的主要原則。

 1、引言：

由于可編程控制器(PLC)具有可編程性，通用性、適應性強，針對工業控制設計，可靠性高，同時有完善的故障自診斷能力且維修方便，因此小型PLC具有很高的性價比，因此在普通車床的控制電路改造設計中發揮了較其重要的作用。

2、電氣控制要求：

送料前，電機需停止，送料到位時，封口向下，封口到位后，送料繼續直至送料到封口，此時主軸上的夾頭夾緊工具，退料，然后通過變頻器驅動主電機高速旋轉，接下來按照功能的選擇，進，工進，倒角，最后回原位，完成加工工藝。根據加工工藝，對電氣控制提出如下要求：

1)主電機采用三相異步電動機，通過變頻器控制，要求能夠快速啟停;且由于加工速度快，啟停頻繁，需接400Ω，260W的制動電阻;

2)油泵電機與主軸電機都應有必要的短路保護及過載保護;

3)有三種模式可以選擇，分別為手動、單循環、自動。畢竟將油泵及電機離合器閉合時，方可啟動單循環及自動工作;

4)有10種功能，通過撥碼開關進行選擇，在單循環及自動工作時，改變撥碼開關改變功能無效，需切換到手動功能更改才有效;

5)需有急停按鈕，防止啟動或運行時發生意外。

3、基于PLC的系統設計：

3.1、硬件設計

為實現上述車床的電氣控制要求，選用閩臺永宏PLC的FBS系列，型號為FBS-40MAT，I/O點數為40點，有24點輸入，16點輸出，

3.2、軟件設計

控制思路為：首先，PLC讀取撥碼開關的狀態設定功能，并將每個功能所會用到的動作進行分類，主程序框架采用步進指令編寫，在每步按照功能的不同，調用對應的子程序，完成加工工藝。

根據系統技術要求，按照車床生產工藝編寫程序。并通過現場機床進行調試，運行正常、可靠、安全。有10種功能可供選擇，

當撥碼開關顯示為0時：A缸先割槽，B缸后割槽。

當撥碼開關顯示為1時：A缸線平頭，B缸后割槽。

當撥碼開關顯示為2時：B缸先割槽，A缸后割槽。

當撥碼開關顯示為3時：A缸平頭，B缸不動。

以后動作以此類推。?

功能選擇程序

4、結論

基于永宏PLC所設計的多功能自動車床，運行情況良好，可實現加工多種工件，加工每一個工件的自動循環時間僅為4S，提高了生產效率和產品質量，是一種切實可行的控制方法。

基于S7—200PLC村機械于的運動進行一系列控制，這些運動包括手臂上下、左右直線運動，手腕旋動，手爪夾緊動作和機械手整體旋動等。所采用的動力機構是步進電機，能夠做到精確控制。在多個行程開關傳感器的保護下，**了這些運動萬無一失。

0 引言

工業機械手(以下簡稱機械手)是近代自動控制領域中出現的一項新技術，并已成為現代制造生產系統中的一個重要組成部分，越來越多地被研究和應用。本設汁的控制系統采用小型可編程控制器S7—200PLC，具有編程簡單、修改容易、可靠性高等優點。

1 機械手的選擇

根據古典力學的觀點，物體在三維空間內的靜止位置是由三個坐標或圍繞三軸旋轉的角度來決定的。因此，物體的位置和方向(即關節的角度)能從理論上求得。在實際生產生活中，機械手的自由度不是盲目模人手的動作來確定的，而是根據實際需要的動作，設計出較少自由度的機械手來滿足作業要求。所以一般專用機械手(不包括握緊動作)通常只具有2～3個自由度。而通用機械手則一般取4～5個自由度。本設計采用的機械手共有5個自由度。

這五個自由度為機械手能夠做出手臂伸縮、手臂上下擺動、手臂左右擺動、手腕回轉、手指抓緊，

2 動力裝置的選擇

工業機械手要求精度非常高，所以本設計采用的是步進電機，步進電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數宋控制角位移量，從而達到準確定位的目的;同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

不過步進電機需要在驅動器的作用下才能正常工作，所以還要選擇驅動器，本設計選擇的是價格便宜而又方便使用的中美合資SH系列步進電動機驅動器，主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出部分等，

電源輸入部分：由電源模塊提供，用兩根導線連接，注意極性。

信號輸入部分：信號源由PTO主機提供。由于PTO提供的電平為24V，輸入部分的電平為5V，中間加了保護電路。

輸出部分：與步進電動機連接，注意相序。

3 傳感器的使用

采用近位開關作為手爪旋轉和底盤旋轉眼位用;采用限位開關，作為橫軸、縱軸限位檢測用。

近位開關：有3根連接線(紅、藍、黑)，紅色接電源正極、黑色接電源負極、藍色為輸出信號，當與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。

限位開關：當擋塊碰到限位開關時動作(常開點閉合)，選用型號：ASL-300M(機械式310)，

5 控制流程設計

本次設計為空間內兩點間的物件循環搬運動作。具體控制流程如下：開啟PLC，如果機械手不在初試位置上，步進電機開始運轉(橫軸向手爪方向移動，豎軸向下移動)，機座伺服電機反向旋轉到零刻度位置。初始化完成后，首先載入物件所在位置在柱面坐標系下對應的脈沖數，橫軸、豎軸步進電機和機座伺服電機同時工作，橫軸向前伸，豎軸向上升，機座正轉;當步進電機因脈沖輸完而中斷停止，伺服電機伸到位后，手腕電動機得電帶動手腕反向旋轉;當傳感器到限位磁頭時，電動機停止，PLC控制電磁閥動作，手爪夾緊，延時一段時間后，然后載入目的地所在位置在柱面坐標系下對應的脈沖數，橫軸、豎軸步進電機和機座伺服電機同時工作，返回到物件所在位置;手腕電動機得電帶動手腕正向旋轉，電磁閥復位，手爪松開延時一段時間;最后判斷主程序開關狀態，若仍然開啟，則開始下一周期的搬運動作。

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