SIMATIC S7-300，數(shù)字量輸入M 321，光電隔離，16DI，24 V DC，20針
數(shù)字量輸入
用于連接標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)和兩線制接近開(kāi)關(guān) (BERO)
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數(shù)字量輸入模板用來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC與數(shù)字量過(guò)程信號(hào)的連接。使用于連接標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)和兩線制接近開(kāi)關(guān) (BERO)。
數(shù)字量輸入模塊具有下列機(jī)械特性：
緊湊型設(shè)計(jì)：
堅(jiān)固的塑料機(jī)殼里包括：
綠色 LED，用于指示輸入的信號(hào)狀態(tài)。
前連接器插座，通過(guò)前門(mén)保護(hù)。
前門(mén)上的標(biāo)簽區(qū)。
連接器針腳分配，用于在前門(mén)內(nèi)部進(jìn)行配線。
安裝方便：
沒(méi)有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
當(dāng)在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時(shí)，可以進(jìn)行熱插拔，而不會(huì)有任何反應(yīng)。
方便用戶(hù)接線。
具有8、16、32或64通道的模塊。
數(shù)字量輸入模塊將來(lái)自過(guò)程的外部數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成控制器的內(nèi)部信號(hào)電平（邏輯“0”或“1”）。
多種輸入電壓，可支持連接不同的控制信號(hào)：
24 V DC
48 - 125 V DC
120/230 V AC
除了經(jīng)濟(jì)性以及易于處理的特點(diǎn)外，該模塊還具有其他特殊功能：
可在等時(shí)模式下使用
過(guò)程和診斷報(bào)警
使用源電流或漏電流
特殊模塊還可處理過(guò)程工程，例如支持 NAMUR 標(biāo)準(zhǔn)。
可編程控制器(PLC)作為新一代的工業(yè)控制裝置，因其本身具有高可靠性、較強(qiáng)的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性以及編程簡(jiǎn)單、操作方便等特性，再配上各種測(cè)量控制儀表而在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。
1 影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的干擾及來(lái)源
PLC控制系統(tǒng)主要集中安裝在主控室中，是由于其系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備種類(lèi)多，輸入／輸出(I／O)端口多，特別是外部的連接電纜又多又長(zhǎng)。它們大多處在強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。除了惡劣的電磁環(huán)境外，PLC系統(tǒng)還涉及機(jī)械振動(dòng)、化學(xué)腐蝕等場(chǎng)合?？傮w來(lái)說(shuō)，PLC系統(tǒng)的干擾主要是2種形式：電磁干擾和機(jī)械振動(dòng)干擾?，F(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，找出問(wèn)題所在，才能提出解決問(wèn)題的辦法。
1．1 電磁干擾源及一般分類(lèi)
電磁干擾大都產(chǎn)生于用電設(shè)備電流或電壓急劇變化，其原因是電流改變(電壓變化也同時(shí)會(huì)導(dǎo)致電流變化)會(huì)在用電設(shè)備周?chē)a(chǎn)生可變磁場(chǎng)，對(duì)周邊設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；電磁輻射又會(huì)在該設(shè)備的薄弱部位產(chǎn)生電位差，即電磁干擾。
通常電磁干擾按干擾模式不同，分為差模干擾和共模干擾。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號(hào)上，鐘影響測(cè)量與控制精度。共模干擾是每個(gè)被干擾點(diǎn)對(duì)地的電位差，主要由電網(wǎng)串人、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓疊加所形成。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱(chēng)電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，鐘影響測(cè)控信號(hào)，造成元器件損壞(這就是一些系統(tǒng)I／o模件損壞率較高的主要原因)，這種共模干擾可為直流，亦可為交流。
1．2 PLC系統(tǒng)中電磁干擾的主要來(lái)源及途徑
1)電網(wǎng)干擾。普通供電網(wǎng)絡(luò)，由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，電網(wǎng)上會(huì)有各種各樣的用電設(shè)備。電源設(shè)備的停送電操作浪涌、大型設(shè)備的起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等都會(huì)在線路上感應(yīng)出電壓而在PLC系統(tǒng)所處空間形成電磁干擾，這些電壓噪聲會(huì)通過(guò)電源內(nèi)阻耦合到PLC系統(tǒng)的電路中，給系統(tǒng)造成極大的危害。所以PLC如果鐘從公用電網(wǎng)供電，將是很危險(xiǎn)的。
2)柜內(nèi)干擾。如果PLC系統(tǒng)與其他大電感設(shè)備、高電壓設(shè)備混裝，控制柜內(nèi)的高壓電器，大電感性負(fù)載，混亂的布線都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。
即使PLC系統(tǒng)只與小容量電器安裝在一起，這些電器的通斷控制同樣會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。
3)信號(hào)線干擾。與PLC控制系統(tǒng)相連的各類(lèi)信號(hào)線，除了傳輸各類(lèi)有效的信息之外，還會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。外部干擾主要有2種：一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號(hào)線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號(hào)線上的外部感應(yīng)干擾，這是很?chē)?yán)重的。信號(hào)線干擾會(huì)引起I／0信號(hào)工作異常并大大降低測(cè)量精度，嚴(yán)重詩(shī)損傷元器件。
4)接地系統(tǒng)的干擾。接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性的有效手段之一。正確的接地，可以抑制電磁干擾的影響，還可抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾；模擬電路的影響，邏輯地與模擬地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。
5)變頻器的干擾。變頻器啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的諧波可以對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，從而引起電網(wǎng)電壓畸變，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量；變頻器的輸出也會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾，進(jìn)而影響周邊設(shè)備的正常工作。
1．3 非電磁干擾
SIMATIC S7- 300通用控制器可以節(jié)省安裝空間并且具有模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。（www.ad.siemens.com.cn/download）。
大量的模塊可根據(jù)手頭的任(銷(xiāo)售熱線：15801774816)務(wù)被用于擴(kuò)展集中系統(tǒng)或創(chuàng)建分散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，并促進(jìn)備件成本效益的經(jīng)濟(jì)性。
憑借其令人印象深刻的創(chuàng)新系列，SIMATIC S7 -300通用控制器成為了一個(gè)可以有效節(jié)省用戶(hù)額外投資和維護(hù)成本的綜合系統(tǒng)。
一、S7-300組成
1.CPU說(shuō)明
S7-300 CPU 的六個(gè)成功的等級(jí)
S7-300 CPU 的六個(gè)性能等級(jí)
現(xiàn)有性能范圍極寬的分級(jí) CPU 系列，可用于組態(tài)控制器。
產(chǎn)品范圍包括 7 種標(biāo)準(zhǔn) 的 CPU、
7 種緊湊式 CPU、5 種故障防護(hù)型 CPU 以及 3 種工藝 CPU。
現(xiàn)有 CPU 的寬度僅 40mm
SIMATICS7-300 是我們?nèi)勺詣?dòng)化設(shè)計(jì)的一部分，是銷(xiāo)量最大的控制器。
2.信號(hào)模塊描述
信號(hào)模塊是 SIMATIC S7-300 進(jìn)行過(guò)程操作的接口。S7-300 模塊范圍的多面性允許模塊化自定義，以滿(mǎn)足最多變的任務(wù)。
S7-300 支持多面性技術(shù)任務(wù)，并提供詳盡的通訊選項(xiàng)。除了具有集成功能和接口的 CPU，在 S7-300 設(shè)計(jì)中還有各種針對(duì)技術(shù)和通訊的特殊模塊。
3.功能模塊說(shuō)明
多面板模塊系列 S7-300 可以進(jìn)行模塊定制來(lái)滿(mǎn)足最多變的任務(wù)。
功能模塊是智能性的，(銷(xiāo)售熱線：15801774816)可以獨(dú)立執(zhí)行技術(shù)任務(wù)，如計(jì)數(shù)、測(cè)量、凸輪控制、PID 控制和傳動(dòng)控制。 因此它們可以減輕 CPU 的負(fù)荷。
它們可以使用在需要高等級(jí)的精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用中。
4.通訊模塊說(shuō)明
通訊處理器用于把 S7-300 連接到不同的總線系統(tǒng)/通訊網(wǎng)絡(luò)上，以及進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)連接。根據(jù)應(yīng)用情況和模塊的不同協(xié)議，可以提供不同的總線系統(tǒng)，如 PROFIBUS DP 或工業(yè)以太網(wǎng)。
點(diǎn)到點(diǎn)連接
通過(guò)處理器（CP）進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)連接是一種強(qiáng)大而低成本的中線系統(tǒng)替代方案。相對(duì)于總線系統(tǒng)，點(diǎn)到點(diǎn)鏈接的優(yōu)點(diǎn)在只有較少 (RS485) 設(shè)備需要連接到 SIMATIC S7 上時(shí)非常明顯。
CP 可以方便的把第三方系(銷(xiāo)售熱線：15801774816)統(tǒng)連接到 SIMATIC S7 上。由于 CP 具有極高的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)多種不同的物理傳輸介質(zhì)、傳輸速率，甚至可以自定義傳輸協(xié)議。
對(duì)于每個(gè) CP，我們用 CD 光盤(pán)提供了組態(tài)軟件包和電子手冊(cè)，以及用于實(shí)現(xiàn) CPU 和 CP 之間通訊的參數(shù)化屏幕形式和標(biāo)準(zhǔn)的功能塊。
組態(tài)的數(shù)據(jù)會(huì)存儲(chǔ)到 CPU 的系統(tǒng)塊中，并備份。因此更換模塊時(shí)新模塊可以立即投入使用。
S7-300 的接口模塊現(xiàn)有三種版本，每個(gè)都帶有用于不同物理傳輸介質(zhì)的接口。
西門(mén)子S7-300PLC的硬件和維護(hù)
S7-300的組件
部件 功能
導(dǎo)軌 是S7-300的機(jī)架
電源（ps） 將電網(wǎng)電壓（120V/230V）變換為S7-300所需的24VDC工作電壓
中央處理單元（CPU） 執(zhí)行用戶(hù)程序：附件存儲(chǔ)器模塊、后備電池
接口模塊（IM） 連接兩個(gè)機(jī)架的總線
信號(hào)模塊（SM；數(shù)字量/模擬量） 把不同的過(guò)程信號(hào)與S7-300相匹配，附件：總線連接器、前連接器
功能模塊（FM） 完成定位、閉環(huán)控制等功能
通訊處理器（CP） 連接可編程控制器，附件：電纜、軟件、接口模塊。
1)由于機(jī)械拉扯，線路自身老化等原因造成傳輸信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)法準(zhǔn)確地傳送給PLC，造成控制出錯(cuò)。
2)機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次，PLC卻認(rèn)為閉合了多次，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果。
3)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行變送器、機(jī)械開(kāi)關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良，變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等。這些故障同樣會(huì)使控制系統(tǒng)不能正常工作。影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有：①控制負(fù)載的接觸不能可靠動(dòng)作，雖然PLC發(fā)出了動(dòng)作指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒(méi)按要求動(dòng)作；②各種電動(dòng)閥、電磁閥開(kāi)、關(guān)不能到位，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法按PLC的理想控制要求動(dòng)作，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。
2 主要抗干擾措施
2．1 電源的合理處理。抑制電網(wǎng)引入的干擾
對(duì)于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。最好采用專(zhuān)用的凈化電源。PLC的CPU部分與I／0部分分別供電，以避免I／0外部回路短路造成PLC停機(jī)。
2．2 安裝與布線
1)安裝。PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線(二者之間距離應(yīng)大于200 mm)。與PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。
2)柜內(nèi)布線。柜內(nèi)導(dǎo)線盡量按照不同的電壓等級(jí)及類(lèi)別分別走線，電源線采用雙絞線。如必須在同一線槽內(nèi)，分開(kāi)捆扎交流信號(hào)線、直流信號(hào)線。
3)柜外布線。PLC的輸入與輸出、開(kāi)關(guān)量與模擬量要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用線，層應(yīng)一端接地，接地電阻應(yīng)小于1 Q。不同電壓等級(jí)的信號(hào)不能安排在同一根電纜中，交流信號(hào)與直流信號(hào)不能安排在同一根電纜中。
2．3 PLC輸出負(fù)載的抗干擾處理
PLC輸出模板采用繼電器輸出型時(shí)，所帶的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到模板內(nèi)繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。更重要的一點(diǎn)，PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，若負(fù)載為直流電感性負(fù)載，則在負(fù)載兩端加續(xù)流二極管保護(hù)，若負(fù)載為交流點(diǎn)剛性負(fù)載，則在負(fù)載兩端加阻容吸收電路，見(jiàn)圖1。一般選擇D為1 A，R為100 Q，C為0．47 pF。
圖1 阻容吸收電路不意圖
2．4 正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)
良好的接地是保證PLC可靠工作的一個(gè)重要條件，可避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的一般有兩個(gè)：一是為了安全，二是為了抑制干擾。完善的接地是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。
PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、地、保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，不同接地點(diǎn)之間存在地電位差，從而引起地環(huán)路電流，影響系統(tǒng)正常工作。比如電纜層必須單點(diǎn)接地，如果電纜層兩端都接地，就存在地電位差，有電流流過(guò)層，當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí)，地線電流將更大。此外，接地線、層和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路，在變化磁場(chǎng)的作用下，層內(nèi)又會(huì)感應(yīng)出電流，通過(guò)層與芯線之間的耦合．信號(hào)回路受到干擾。若系統(tǒng)地與其它接地處理混亂，所產(chǎn)生的地環(huán)流就可能在地線上產(chǎn)生不等的電位分布，影響PLC內(nèi)模擬電路和邏輯電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)等故障。模擬地電位的分布將使測(cè)量精度下降，會(huì)引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。
1)安全地或電源接地。將電源線接地端和柜體連線接地做為安全接地。若電源漏電或柜體帶電，可以從安全接地端導(dǎo)入地下。
2)系統(tǒng)接地。系統(tǒng)接地即PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地。接地電阻值不得大于4 Q，通常需將PI，C設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開(kāi)關(guān)電源負(fù)端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。
3)信號(hào)與接地。一般要求信號(hào)線必須有唯一的參考地，電纜遇到可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地環(huán)路”。信號(hào)源接地時(shí)，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)，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)的雙絞線與多芯對(duì)絞總電纜連接時(shí)，各層應(yīng)互相連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接地。
2．5 對(duì)變頻器干擾的抑制
變頻器干擾處理一般有以下幾種方式：
1)加隔離變壓器，主要針對(duì)來(lái)自電源的傳導(dǎo)干擾，可將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前；2)使用濾波器，濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可防止將設(shè)備本身的干擾傳導(dǎo)給電源，有些還兼有尖峰電壓吸收功能；3)使用輸出電抗器，在變頻器和電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器主要是為了減少變頻器輸出在能量傳輸過(guò)程中線路產(chǎn)生電磁輻射，影響其它設(shè)備正常工作。
3 礦井提升系統(tǒng)干擾問(wèn)題及解決辦法
我礦在2007年投產(chǎn)了一套1 900 kw交一交變頻提升系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題采取了以下的抗干擾措施：1)把功率部分與控制部分分別安裝在兩層，使得功率柜對(duì)PLC以及變頻控制部分的電磁干擾減至最低；2)PI，C系統(tǒng)及變頻控制系統(tǒng)用的交流控制電源均通過(guò)UPS供電，使得高壓電網(wǎng)側(cè)的干擾信號(hào)不會(huì)通過(guò)電源鐘傳入控制系統(tǒng)；3)為了可靠接地并減少接地電阻，在保證接地極電阻小于1 Q的礎(chǔ)上，選用雙根95 mm2電纜作為接地電纜；4)對(duì)于觸發(fā)脈沖、電壓檢測(cè)信號(hào)、電流檢測(cè)信號(hào)、測(cè)速編碼器信號(hào)等關(guān)鍵線路，采取單獨(dú)敷設(shè)電纜，層雙端單獨(dú)接地的措施。
4 結(jié)論
這套系統(tǒng)在調(diào)試初期，由于干擾問(wèn)題給調(diào)試帶來(lái)了一定的影響。使得接入PLC系統(tǒng)的位置檢測(cè)信號(hào)、連鎖信號(hào)出現(xiàn)差錯(cuò)。重新處理了接地與之后，干擾的問(wèn)題沒(méi)有再出現(xiàn)。PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，因此在抗干擾設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮各方面的因素，合理有效地抑制抗干擾，才能使PLC控制系統(tǒng)正常工作。
