基于S7-300PLC設計選型及應用

S7-300PLC的應用非常廣泛，在設計選型和調試及實(shí)際應用中可能會(huì )碰到各種各樣的問(wèn)題，下面就S7-300PLC在選型和應用中的一些要點(diǎn)做一下分析。

一、選型要點(diǎn)

S7-300PLC的選型原則是據生產(chǎn)工藝所需的功能和容量進(jìn)行選型，并考慮維護的方便性、備件的通用性，以及是否易于擴展和有無(wú)特殊功能等要求。選型時(shí)具體注意以下幾方面：

(1)有關(guān)參數確定。一是輸入/輸出點(diǎn)數(I/O點(diǎn)數)確定。這是確定PLC規模的一個(gè)重要依據，一定要根據實(shí)際情況留出適當余量和擴展余地。二是PLC存儲容量確定。注意當系統有模擬量信號存在或要進(jìn)行大量數據處理時(shí)，其存儲容量應選大一些。

(2)系統軟硬件選擇。一是擴展方式選擇，S7-300PLC有多種擴展方式，實(shí)際選用時(shí)，可通過(guò)控制系統接口模塊擴展機架、Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)、通信模塊、運程I/O及PLC子站等多種方式來(lái)擴展PLC或預留擴展口;二是PLC的聯(lián)網(wǎng)，包括PLC與計算機聯(lián)網(wǎng)和PLC之間相互聯(lián)網(wǎng)兩種方式。因S7-300PLC的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò )淡化了PLC與DCS的界限，聯(lián)網(wǎng)的解決方案很多，用戶(hù)可根據企業(yè)的要求選用;三是CPU的選擇，CPU的選型是合理配置系統資源的關(guān)鍵，選擇時(shí)必須根據控制系統對CPU的要求(包括系統集成功能、程序塊數量限制、各種位資源、MPI接口能力、是否有 PROFIBUS-DP主從接口、RAM容量、溫度范圍等)，并最好在西門(mén)子公司的技術(shù)支持下進(jìn)行，以獲得合理的選型;四是編程軟件的選擇，這主要考慮對 CPU的支持狀況，我們的體會(huì )是：STEP7V4.0對有些型號的CPU不支持，硬件組態(tài)時(shí)會(huì )發(fā)生故障出錯，而STEP7V5.0則不存在這種問(wèn)題。

二、設計及使用

1.設計注意事項

設計時(shí)主要應注意以下幾方面：

(1)PLC輸出電路中沒(méi)有保護，因此在外部電路中應設置串聯(lián)熔斷器等保護裝置，以防止負載短路造成PLC損壞。熔斷器容量一般為0.5A。

(2)PLC存在I/O響應延遲問(wèn)題，因此在快速響應設備中應加以注意。MPI通信協(xié)議雖簡(jiǎn)單易行，但響應速度較慢。(3)編制控制程序時(shí)，最好用模塊式結構程序。這樣既可增強程序的可讀性，方便調試和維護工作;又能使數據庫結構統一，方便WinCC組態(tài)時(shí)變量標簽的統一編制和設備狀態(tài)的統一顯示。

(4)硬件資源。要合理配置硬件資源，以提高系統可靠性。如PLC電源配電系統要配備冗余的UPS不間斷電源，以排除停電對全線(xiàn)運行的不利影響。又如對電機的控制回路要進(jìn)行繼電器隔離，以消除外部負載對I/O模塊的可能損壞。另外，系統設備要采用獨立的接地系統，以減少雜波干擾。

2.使用要點(diǎn)

(1)抗干擾措施。來(lái)自電源線(xiàn)的雜波，能造成系統電壓畸變，導致系統內電氣設備的過(guò)電壓、過(guò)負荷、過(guò)熱甚至燒毀元器件，造成PLC等控制設備誤動(dòng)作。所以，在電源入口處最好應設置屏蔽變壓器或電源濾波等防干擾設施。其中，電源濾波器的地要以最短線(xiàn)路接到中央保護地。對于直流電源，則可加裝微分電容加以干擾抑制。

(2)保護接地?？刹扇∮貌恍∮?0mm2的保護導線(xiàn)接好配電板的保護地;相鄰的控制柜也應良好接觸并與地可靠連接。同時(shí)要做好防雷保護接地，通?？刹扇】偩€(xiàn)電纜使用屏蔽電纜且屏蔽層兩端接地，或模擬信號電纜采取兩層屏蔽，外層屏蔽兩端接地等措施。另外，為防止感應雷進(jìn)入系統，可采用浪涌吸收器。

(3)做好信號屏蔽。信號的屏蔽非常關(guān)鍵，一般可采取屏蔽電纜傳送模擬信號。注意對多個(gè)模擬信號共用一根多芯屏蔽電纜或用兩種屏蔽電纜傳送時(shí)，信號間一定要做好屏蔽。而且電纜的屏蔽層一端(一般在控制柜端)要可靠接地。(4)當現場(chǎng)沒(méi)有或無(wú)法設置硬點(diǎn)時(shí)，可在操作界面上采取軟按鍵的方法解決走向選擇或控制方式選擇等問(wèn)題。此外，與變頻器、智能儀表等的連接，最好還是采用信號線(xiàn)直接相連的方式。

(5) 應合理配置PLC的使用環(huán)境，提高系統抗干擾能力。具體采取的措施有：遠離高壓柜、高頻設備、動(dòng)力屏以及高壓線(xiàn)或大電流動(dòng)力裝置;通信電纜和模擬信號電纜盡量不與其他屏(盤(pán))或設備共用電纜溝;PLC柜內不用熒光燈等。另外，PLC雖適合工業(yè)現場(chǎng)，但使用中也應盡量避免直接震動(dòng)和沖擊、陽(yáng)光直射、油霧、雨淋等;不要在有腐蝕性氣體、灰塵過(guò)多、發(fā)熱體附近應用;避免導電性雜物進(jìn)入控制器。

三、調試要點(diǎn)及注意事項

(1)常規檢查。在通電之前要耐心細致地作一系列的常規檢查(包括接線(xiàn)檢查、絕緣檢查、接地電阻檢查、保險檢查等)，避免損壞PLC模塊(用STEP7的診斷程序對所有模塊進(jìn)行檢查)。

(2)系統調試。系統調試可按離線(xiàn)調試與在線(xiàn)調試兩階段進(jìn)行。其中離線(xiàn)調試主要是對程序的編制工作進(jìn)行檢查和調試，采用STEP7能對用戶(hù)編制程序進(jìn)行自動(dòng)診斷處理，用戶(hù)也可通過(guò)各種邏輯關(guān)系判斷編制程序的正誤。而在線(xiàn)調試是一個(gè)綜合調試過(guò)程，包括程序本身、外圍線(xiàn)路、外圍設備以及所控設備等的調試。在線(xiàn)調試過(guò)程中，系統在監控狀態(tài)下運行，可隨時(shí)發(fā)現問(wèn)題、隨時(shí)解決問(wèn)題，從而使系統逐步完善。因此，一般系統所存在的問(wèn)題基本上可在此過(guò)程中得到解決。在線(xiàn)調試設備開(kāi)停時(shí)，必須先調試空開(kāi)關(guān)的運行情況;如果設備設有運行監視開(kāi)關(guān)，則可把監視開(kāi)關(guān)強制為1(正式運行時(shí)，撤銷(xiāo)強制)。調試單臺設備時(shí)可針對性地建立該設備的變量表，對該設備及其與該設備相關(guān)的變量進(jìn)行實(shí)時(shí)監視。這樣既可判斷邏輯操作是否正確，對模擬量的變化也可一目了然。比如調試電動(dòng)執行器時(shí)，可建立一變量表，對執行器的位置信號、限位信號、過(guò)力矩信號及輸出命令信號等進(jìn)行實(shí)時(shí)監視，便可非常直觀(guān)地觀(guān)測執行器的動(dòng)作情況。

(3)S7-300PLC模擬量模塊可通過(guò)變換信號類(lèi)型卡支持各種類(lèi)型信號。當改造老生產(chǎn)工藝線(xiàn)時(shí)，不可避免地會(huì )遇到多類(lèi)信號。因此，設計時(shí)最好不把幾種信號接到同一模塊;同時(shí)必須先組態(tài)好模塊，再接信號線(xiàn)，檢查無(wú)誤后送電。此外，應避免兩線(xiàn)制與四線(xiàn)制信號、電流與電壓信號的混接，以免燒壞模塊。

(4)一般變送器的負載能力為600Ω，而模擬量輸入模塊的抗阻各不相同(一般在250Ω以下)。如果回路內設安全欄，必須注意抗阻的匹配;模擬量輸出模塊的負載能力為600Ω，一般執行器的負載能力為250Ω;如線(xiàn)路較長(cháng)，也存在抗阻匹配問(wèn)題。此外，要加強信號的隔離，特別是要加強與支流調速裝置、變頻調速裝置及設備配套的小型PLC之間的信號隔離，防止相互干擾。

四、結束語(yǔ)

S7-300PLC的應用非常廣泛，在設計選型和調試及實(shí)際應用中可能會(huì )碰到各種各樣的問(wèn)題。本文從實(shí)際出發(fā)，總結多年實(shí)踐經(jīng)驗，對以上各方面的問(wèn)題提出了自己的見(jiàn)解，希望對工程技術(shù)人員能有一定的參考價(jià)值。S7-300PLC的應用非常廣泛，在設計選型和調試及實(shí)際應用中可能會(huì )碰到各種各樣的問(wèn)題。本文從實(shí)際出發(fā)，總結多年實(shí)踐經(jīng)驗，對以上各方面的問(wèn)題提出了自己的見(jiàn)解，希望對工程技術(shù)人員能有一定的參考價(jià)值。