西门子变频器6SL3210-5BE15-5CV0

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计算机CPU与外部的信息交换称为通信。基本的数据通信方式有两种：并行通信方式和串行通信方式。在并行通信方式中，并行传输的数据的每一位同时传送;在串行通信方式中，数据一位接一位顺序传送。

  尽管并行通信的传递速度快，但是，并行传输的数据有多少位，传输线就得有多少根，所以不适宜远距离通信;而串行通信的数据的各不同位可以分时使用同一传输通道，故能节省传送线，特别当传送数据的位数很多或长距离传送时这个优点就更为突出。

  (1)串行通信的数据传送方式

  串行通信中，数据在两个站之间是双向传送的，A站可作为发送端，B站作为接收端，也可以A站作为接收端而B站作为发送端，如图7-6所示。

  串行通信可根据要求分为单工、半双工和全双工三种传送方式。

  图7-6 通信示意图

  ①单工：数据只按一个固定的方向传送。

  ②半双工：每次只能有一个站发送，即只能是由A发送到B，或是由B发送到A，不能A和B同时发送。

  ③全双工：两个站同时都能发送。

  在串行通信中经常采用非同步通信方式，即异步通信方式。所谓异步是指相邻两个字符数据之间的停顿时间是长短不一的，在异步串行通信中，收发的每一个字符数据是由四个部分按顺序组成的，如图7-7所示。

  图7-7 异步串行通信方式的信息格式

  ①起始位：标志着一个新字节的开始。当发送设备要发送数据时，首先发送一个低电平信号，起始位通过通信线传向接收设备，接收设备检测到这个逻辑低电平后就开始准备接收数据位信号。

  ②数据位：起始位之后就是5、6、7或8位数据位，IBMPC机中经常采用7位或8位数据传送。当数据位为0时，收发线为低电平;反之为高电平。

  ③奇偶校验位：用于检查在传送过程中是否发生错误。若选择偶校验，则各位数据位加上校验位使字符数据中为"1"的位为偶数;若选择奇校验，其和将是奇数。奇偶校验位可有可无，可奇可偶。

  ④停止位：停止位是低电平，表示一个字符数据传送的结束。停止位可以是一位、一位半或两位。

  在异步数据传送中，CPU与外设之间必须有两项规定：

  ①字符数据格式：即前述的字符信息编码形式。例如起始位占用1位，数据位为7位，1个奇偶校验位，加上1个停止位，于是一个字符数据就由10个位构成;也可以采用数据位为8位，无奇偶校验位等格式。

  ②波特率：即在异步数据传送中单位时间内传送二进制数的位数。假如数据传送的格式是7位字符，加上1个奇校验位、1个起始位以及1个停止位，共10个数据位，而数据传送的速率是960字符/s，则传送的波特率为：

  10×960=9600(位/s)=9600(bps)

  每一位的传送时间即为波特率的倒数：

  Ta=1/9600bps0.104ms

  所以，要想通信双方能够正常收发数据，则必须有一致的数据收发规定。

PLC可编程序控制器的外部干扰和可靠性措施有哪些

 可编程序控制器是为工业环境设计的控制装置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境使用。但是如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或安装使用不当，都不能系统的正常安全运行。干扰可能使可编程序控制器接收到错误的信号，造成误动作，或使可编程序控制器内部的数据丢失，严重时甚至会使系统失控。在系统设计时，应采取相应的可靠性揩施，以消除或减少干扰的影响，系统的正常运行。

  外部干扰的来源

  外部干扰有以下儿种来源:

  (1)控制系统供电电源的波动以及电源电压中高次谐波产生的干扰。

  (2)其他设备或空中强电场通过分布电容的耦合窜人控制系统引起的干扰。

  (3)邻近的大容量电气设备起动和停机时，因电磁感应引起的干扰性。

  (4)相邻信号线绝缘降低，通过导线绝缘电阻引起的干扰。

  消除干扰的主要方法是阻断干扰侵人的途径和降低系统对干扰的敏感性，提高系统白身的抗干扰能力。

  实践表明，系统中可编程序控制器之外的部分(特别是机械限位开关)的故障率，往往比可编程序控制器本身的故障率高得多，因此在设计时应采取相应的措施，如用高可靠性的接近开关代替机械限位开关，才能整个系统的可靠性。

  对电源的处理

  电源是十扰进人可编程序控制器的主要途径之一，电源干扰主要是通过供电线路的阻抗耦合产生的，各种大功率用电设备是主要的干扰源。

  在干扰较强或对可靠性要求很高的场合，可以在可编程序控制器的交流电源输人端加接带屏敝层的隔高变压器和低通滤波器(见图8-8)，隔离变压器可以抑制从电源线窜人的外米干扰，提高抗高频共模干扰能力，屏蔽层应可靠接地。

图 8-8 低通滤波电路与隔离变压器

  低通滤波器可以吸收掉电源中的大部分“毛刺”图中的工L1和L2用来抑制高频差模电压，L3和L4是用等长的AC120V导线反向绕在同一磁环上的，50Hx的工频电流在磁不中产生的磁通互相抵消，磁环不会饱和。两根线中的共模干扰电流在磁环中产生的磁通是叠加的，共模干扰被L3和L4图8-8低通健波电路与隔离变压器阻挡。图中的CI和C2用来滤除共模干扰电压，C3用米滤除差模干扰电压。RV是压敏电阻，其击穿电压咯电源正常工作时的高电压，平常相当于开路，遇尖峰干扰脉冲时它被击穿，干扰电压被压敏电阻钳位，这时压敏电阻的端电压等于其击穿电压，尖峰脉冲消失后压敏电阻可恢复正常状态。

  高频干扰信号不是通过变压器绕组的耦合，而是通过次侧、二次侧绕组间的分布电容传递的。在一次侧、二次侧绕组之间加绕屏蔽层，并将它和铁心一起接地，可以减少绕组间的分布电容，提高抗高频于扰的能力。

  也可以选用电源滤波器产品，如北京中石公司的电源滤波器，具有良好的共模滤波、差模滤波性能和高频干扰抑制性能，能有效抑制线与线之间和线与地之间的干扰。

  在电力系统中，使用220V的直流电源(蓄电池)给可编程序控制器供电，可以显著地减少来自交流电源的干扰，在交流电源消失时，也能可编程序控制器的正常工作。某些可编程序控制器的电源输人端中，有一个直接对220V交流电源整流的二极管整流桥，交流电压经整流后送给可编程序控制器中的开关电源。开关电源的输人电压范围很宽，这种可编程序控制器也可以使用220V直流电源、使用交流电源时，整流桥的每只二极曾只承受一半的负载电流，使用直流电源时，有两只二极管承受全部负载电流。考虑到可编程序控制器的电源输人电流很小，在设计时整流二极管一般都留有较大的裕量，如使用直流220V电源电压不会有什么问题，实践证明上述方案是可行的。

  动力部分、控制部分、可编程序控制器、I/0电源应分别配线，隔离变压器与可编程序控制器和与I/0电源之间应采用双绞线连接。系统的动力线应足够粗，以降低大容量异步电动机起动时的线路压降。如有条件，可对可编程序控制器采用单的供电回路，以避免大容量设备的起停对可编程序控制器的干扰。可编程序控制器的电源可以取自照明线路，相对而言照明线路上的干扰信号比动力线上的小得多。

  外部输人电路用的外接直流电源好采用稳压电源，那种仪将交流电压整流滤波的电源含有较强的纹波，可能使可编程序控制器接收到错误的信息。

PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。

（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。

（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。

（3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。

（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。

（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计经过反复测试。修改，直到满足要求为止。

（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。

（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。

传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。