南宁西门子PLC代理

可编程控制器(PLC)是专为工业控制设计的，具有可靠性高、功能全、价格便宜的优点；但在实际应用中，因工业现场情况复杂，PLC常常受到恶劣的电磁干扰。为了有效地提高PLC控制系统的抗干扰性能力，对常见的干扰提出以下解决措施和方法。

1 空间辐射干扰

    主要指雷电、雷达、周围的高频感应加热设备等产生的空间辐射电干扰。对此类干扰，一般无法对于扰源进行抑制，只能切断或减弱电磁干扰的传播途径。在室外应用PLC或有传输线经过室外时，由雷击引起的浪涌使PLC或其他自动化设备损坏的情况比较常见。在实践中，可以采用等电位联结、屏蔽、保护隔离、合理布线和装设防雷装置等措施，进行全方位的防雷保护。其中简便、经济的措施是装设防雷装置。防雷装置能处理雷电浪涌电流的承受和泄放能力，同时限制被保护设备雷电过电压幅值，有效地对PLC及其相关设备起到保护作用。防雷装置应依据分级保护原则，根据不同的电源制式及现场情况进行选型，使过电压降低到对设备无害的量值。其工作电压以安装在此电路中所有部件的额定电压为准，剩余电压则根据此电路中所有部件的耐压强度确定。

2 电源的干扰

    由电源引入的干扰在工业现场较为常见。控制系统一般由电网电源供电，电网的波动、大功率用电设备启停、交直流传动装置引起的谐波等，都通过输电线路传到电源原边。电源干扰主要来自两个方面：一是通过PLC系统的供电电源直接串入，如CPU电源、I／O模块电源等；二是通过变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。

    抑制电源干扰一般可采取如下措施：

    ①PLC电源通常采用隔离电源。但因其结构及制造工艺等因素使其隔离效果并不理想，故在PLC电源输入端使用隔离变压器，其初级绕组和次级绕组分别加屏蔽层，并将屏蔽层可靠接地，对抑制电网干扰信号有较好效果。同时，二次侧接线使用双绞线，能有效减少电源线问干扰。

    ②使用滤波器。滤波器具有较强的抗干扰能力，同时可防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。在干扰严重场合，常常同时使用隔离变压器和滤波器。需要注意的是，应先把滤波器接入电源，然后再使用隔离变压器。

    ③采用分离供电方式。将PLC、I／O设备及其他装置分别由各自的具有隔离功能的变压器供电，并与主回路电源分开。需要注意的是，如果系统中含有扩展单元，则其通电与断电必须与基本单元同时进行；如做不到，应确保MOS电源先通电后断电。

    ④对于变送器和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电，应选择分布电容小、隔离效果好的配电器，以减小对PLC系统的干扰。

    ⑤有条件的情况下或重要的PLC控制系统中，应配置在线UPS供电，UPS供电既可提高电源的供电可靠性，还具有较强的隔离性能

1、引言

    工业无线遥控系统可以将操作者或者机器的控制指令进行数字化处理后，由发射系统传给远方的接收系统，再经解码转换为控制指令实现对各种机械设备的控制，同时要求在强磁场，强电场及无线电信号复杂环境下的工业环境抗干扰能力。工业无线电技术是现代数字通信技术与传统无线电通信相结合的综合技术系统。

    在实际工业现场中尤其是移动型设备与成套装备，如果采用无线遥控系统，操作人员只需要携带轻巧的发射系统，自由走动并选择佳(安全)视觉位置进行操作，消除了以往由于视线不清，环境恶劣或指挥不当等因素造成的事故隐患，保证了安全操作，各项操作可由一个人承担，无需他人指挥，节省了人力资源，操作人员独立判断，操作的准确性，连贯性比以往得到显著提高，从而大幅度提高了生产效率。

    2、系统设计

    无线遥控系统构成可分成发射系统和接受系统，我们把发射系统做成发射端，接收系统做成接收端，通过无线数传模块进行数据的传输通信。

    把现场控制的各种按钮和摇杆设计在遥控系统的发射端上，这样远程操作发射端就可以控制现场设备的运行，按下发射端控制面板上的操作按钮，单片机检测到后就启动相应串口发射程序，由无线数传模块发射数据，接收端控制现场设备运行，由无线数传模块，plc和现场设备组成，当无线数传模块接收到发射端传来的数据后，使用自由端口方式通信，就可以启动相应的plc控制程序，控制现场设备的运行动作。

    2.1 单片机发射端设计

    发射端总体设计我们采用如图1所示的结构。

图1 发射端硬件构成图

    单片机模块采用的是xc164单片机，xc164单片机是英飞凌16位微控制器产品，其优异的结构，高效的指令集，以及不断扩充更新的产品线，使其广泛应用于汽车电子，工业控制和信息技术领域，该系列单片机具有丰富的接口模式，如14通道10位ad变换器，同步/异步串行通道usart，高速同步串行通道spi，can模块，79个io引脚等，并可与各种设备组成通讯网络。同时，该系列单片机适应于恶劣的工业环境，工业温度可在-40～125℃。针对我们的发射器的功能，同时，使该遥控器具有工作性能稳定和易于进行功能扩展的优点。考虑到工业应用的现场环境。

    项目设计是采用如下方式：例如，当按下开关按钮(如启动，停止等，不同的控制系统有不同的功能按钮)时，单片机检测到其端口电位变化后，启动其相应的程序，然后通过串口向无线数传模块发送相应的数据。如单片机按钮输入程序处理编程可采用图2所示程序流程图。

图2 无线发射程序流程图

    2.2 plc自由口接收端设计

    接收端总体设计采用如下图3所示结构。

图3 接收端硬件构成图

    现场运行设备采用plc控制，编写plc程序可以控制设备的各种运行方式，采用西门子的s7-200具有一个或两个rs-485标准接口，因此可以直接采用无线数传模块与plc的rs-485接口连接，接收端模块接收到数据后，plc启动相应的中断程序，开始进行运行相应的控制程序。

    s7-200系列plc的通讯端口支持多种通讯协议，此处可以采用的有两种。一种是西门子的ppi主-从协议，利用这种协议主站可以直接对从站，即控制系统中的plc， 发出指令，控制从站的各端口及功能。这种方式plc的编程简单，不需要对原有从站程序进行修改。但是ppi协议不是一个公开的协议，在文献4中提到了一种通过串口侦听获取ppi协议从而利用主站编程控制从站的方式。另外一种通讯模式是自由口模式，利用自定义的plc程序控制s7-200 cpu的通讯端口，使用用户自己定义的通讯协议来实现与外界的通讯。这种模式支持ascii和二进制协议。自由口模式使用简单、灵活，但需要对plc进行专门的编程。因为无线遥控所需数据量不大，通过比较，选择了自由口通讯模式，以ascii码的形式在手持操作器和plc之间传递命令和反馈信息。在plc内编写了专门的无线控制程序，实现无线控制状态下的数据通信及对机械手的控制。我们采用s7-200的自由口通信，使用自由口通信用户可以自定义的通信协议与所用的智能设备通信。

    采用自由口通信协议后，接收端接收到数据，通过无线数传模块传送到plc中，启动相应程序，其程序编制采用图4所示流程图。

图4 plc接收流程图

    2.3 无线数传模块

    (1) zf02系列无线数传模块：发射端和接收端使用无线数传模块进行数据通信，市场上的无线数传模块的种类很多，根据实际需要，我们直接采用上海兆富通信技术有限公司生产的zf02系列无线数传模块，其主要特点：载波频率：433mhz，450mhz，470mhz，868mhz；多种可选的通讯接口：rs-232，ttl，rs-485；传输速率：1200，2400，4800，9600，19200，38400bps；收发一体，半双工工作模式。zf02非常适用于项目设计的无线遥控系统。其外形如图5所示。

图5 接口与尺寸

    (2) 无线数传模块三种通信接口模式：ttl电平的串行通信接口，可以直接与单片机芯片串行管脚相连；标准的rs232接口和标准的rs485接口，其中标准的rs232接口和标准的rs485接口通过跳线进行切换，西门子s7-200系列有一个或两个rs485标准接口，可以直接与无线数传模块的485接口连接。

    3、结束语

    本系统设计是通用性设计，针对具体设备可以具体设计，修改发射端相应的输入功能按钮或者摇杆，同时修改单片机系统和plc系统的软件程序，使其达到了符合现场设备的操作功能要求。