工控电气柜-继飞机电-河南电气柜

随着自动化行业的飞速的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产，而抗干扰能力又是其中的关键所在。PLC的安装一般在控制室、生产现场和电机设备上，由于所处环境条件特殊，所以经常会受到干扰。要提高PLC的抗干扰性，只能从设计源头出发。

影响PLC控制系统的干扰源和一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。PLC控制系统干扰类型通常分为干扰产生的原因、噪声的干扰模式和噪声的波形性质。这其中就包括放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声；持续噪声、偶发噪声；共模干扰和差模干扰。这些噪声的干扰是PLC控制系统不稳定的主要原因，直接影响机器设备的精度、准度。

了解了PLC控制系统干扰类型，就要明白其来源是哪些？PLC控制系统干扰来源主要分为六个方面：

空间辐射gan扰——电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的干扰，通常称为辐射gan扰，分布极为复杂。

系统外引线干扰——主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。

电源干扰——PLC 系统的正常供电电源均由电网供电，触屏电气柜，电网的高覆盖会受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。

信号线引入干扰——与PLC 控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信号之外，总会有外部干扰信号***。

接地系统混乱干扰——接地是提高电子设备电磁兼容性的有效手段之一，而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC 系统将无法正常工作。

PLC系统内部干扰——主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

了解这些后，我们要做的就是如何避免这些干扰？有些干扰是我们人力暂时无法左右的，但有些干扰我们却能很好的避免。就是选用隔离性能较好的设备、选用优良的电源、动力线和信号线走线要更加合理等等。但相对成本比较高昂，技术水平要求相对较高。当然也有经济有效的办法，比如利用信号隔离器这种产品解决干扰问题。只要在有干扰的地方，输入端和输出端中间加上这种产品，就可有效解决干扰问题。而且使用简单方便，技术难度低、成本低廉，一般企业工厂都可以驾驭。

解决PLC控制系统干扰问题***根本的环节是预见，只有理清其来源，才能更好的去解决其干扰问题。

不能。虽然大多数PLC里的主控芯片就是MCU单片机。

PLC的优势在于可以使用梯形图进行二次开发，首先你要明确一点：PLC是给电qi工程师使用的。电qi工程师不是电子工程师，他们的工作不是单单考虑你这个MCU如何驱动继电器来控制机床的。

其次PLC的优势在于稳定性强，你可能觉得iPhone的APP突然闪退一下没啥问题，重新打开一下就行了，实在不行就重启。但工业现场的设备不行，死机一秒有可能是一条人命……

所以你想用MCU、继电器、光耦做PLC可以，但不经过严格规划设计、调试测试、各种抗扰试验认证的，顶多称为继电器控制器，而不是真正能用于工业现场的PLC。一般的工业现场设备，开发设计完成后，认证测试通过后，就不会再修改，以后的量产都是照着认证测试的那套电路、底层程序来生产，河南电气柜，修改任意一行芯片驱动代码都需要重新认证。

了解工业防护等级么？了解冗余系统么？了解工业领域需要的是什么么？

一、先从基本说起，稳定性与可靠性，你一块单片机的稳定性和可靠性能比得过IP67类的产品么？懂防护等级么？看过工业恶劣现场么？看过露天野外设备作业么？一场大雨过后又湿又潮你敢肯定你那单片机还能行？冬天零下的温度你敢保证它还能运行？我就不信了。

二、工业里比如说汽车生产线，或者大型的电厂煤炭等领域，动不动上百的I/O有时候上千，你用单片机给我做个看看，而且就PLC这种抗草的货还得弄一套冗余系统，你单片机是能信春哥啊还是自愈能力100%就不死，再不济你也单片机做一套冗余？做得出来我服你，但有一点可以肯定，甲方秒秒钟KO你。

三、工业领域控制只是一部分，还需要采集、通讯、上位、组态、运动控制与显示等领域，这些东西都需要依靠完整的工业体系与通讯协议去做，比如西门子有成套的东西能够实现这些功能，你单片机是想怎么个做法？动不动各种Modbus、profibus、profinet、OPC等东西是要怎么个一一实现法？

四、开发周期，各家PLC厂商都在不断完善自己的编程软件，使之能够越来越简单的服务于工程师，而各种程序块也是越来越方便人性化的任意去调用，比如PID模块、运动控制模块等，大大减轻了工程师的开发压力也缩短了开发周期，单片机呢？自己开发的东西难道有信心能够打败西门子工程师的？

五、外围硬件支持，这是某组态软件上的东西，单片机如何实现？靠一个人开发？累死了吧，国内动不动在投biao的时候都是严重的工期不足了，PLC如何高度集成化模块化的东西很多时候在工期面前都捉襟见肘，单片机开发估计就猴年马月了，更别提去支持HMI、可视化控制系统、市面上上百种的品牌与硬件驱动了，就算你真的做出来了，遇到几十台变频器的时候，你觉得那单片机能扛得住干扰？大型项目的时候，弄了个高压高功率电机，启动的时候整个电网都颤，那单片机各种数值不得像窜天猴儿一样的上窜下跳啊？

六、距离问题，工业领域有的时候是要跨区域整合与监视的，所用的通讯方式多为以太网（通讯距离长）加中继器，或者直接走民用宽带光纤（有的时候距离要好几公里几十公里），所用的东西到***后很可能是用的微软的IE浏览器（对，你没听错，西门子WINCC WEB)，你用单片机给我支持一下试试看？还有就是遇到突发情况下，如果无人值守或者重大事故的时候，需要由PLC的通信模块根据情况发送短信给相关人员（比如***），单片机能？开发需要多久？

1. 原空压站电气控制系统存在的问题

（1）原控制系统工作过程

某机车车辆厂空压站原先采用继电器控制系统对5台空压机组的进行控制。每台机组均有一个起动柜实施Y－△降ya起动，系统仅有手动操作方式。在原系统中，1＃、2＃为主工作空压机组（功率各为110KW），2台空压机组按一定的周期轮流工作。3＃～5#为备用空压机组（功率各为30KW），当1＃或2＃空压机组工作而系统仍供气压力不足时，将起动其中1台乃至3台直到满足供气压力为止。

（2）原控制系统存在主要问题

①各工作机组虽然采取Y－△减压起动，但起动时的冲击电流仍较，严重的影响到了电网的稳定运行和空压站周围其它用电设备运行的可靠性、安全性；

②当主空压机组处于工频运行时，空压机运行时噪音大，对周围造成严重的声音环境污染；

③主电机工频起动对设备的冲击大，电机轴承易磨损，机械设备的维护工作量；

④主空压机组经常处于空载运行，浪费电能现象严重，很不经济；

⑤空压机组控制系统采用继电器控制，只有手动操作方式，因此控制系统工作的可靠性、安全性较差，人员操作麻烦，工控电气柜，自动化水平低、生产效率不高。

2. 改造技术要求

实施技术改造后系统应满足的主要技术要求如下：

（1）三相异步电动机变频运行时应保持供压系统出口压力稳定，压力波动范围不能超过±0.1Mpa；

（2）控制系统可以选择在变频和工频两种工况下运行；

（3）系统采用闭环控制，具有闭环模拟量回路的调节功能；

（4）一台变频器可拖动两台主空压机组，高低压开关电气柜，可使用操作按钮进行切换；

（5）根据空压机组的工况要求，系统应保证拖动的交流三相异步电动机具有恒转矩的运行特性；

（6）为了防止高次谐波干扰空压机组变频器，变频器的输入端应当具有***电磁干扰的有效措施；

（7）在供压系统用气量较小的情况下，变频器处于低频运行时，应保障电机绕组温度和电机的噪音不超过允许的范围；

（8）考虑到控制系统今后的扩展和升级，变频器的容量和主控制器输入输出点数应当有适当的裕量，以满足将来工作状况扩展的要求。

3. 控制系统总体方案设计和控制原理简介

根据系统原先存在的问题并考虑到技术改造后的生产工艺要求和技术要求，空压机组采用PLC作为主控制器并扩展模拟量输入/输出模块，由变频器拖动主空压机组，采用触摸屏作为系统人机界面的总体设计方案。

控制系统由PLC基本单元扩展出模拟量输入/输出模块，通过压力传感器（变送器）实时检测压力值送入模拟量模块进行PLC内部的PID调节运算，然后由模拟量输出模块输出直流0～10V的电压信号至变频器，变频器的输出频率信号通过模拟量输出端子回送到PLC，构成模拟量闭环控制回路。由压力反馈测量置与压力设定值进行比较运算，经PID调节运算实时控制变频器的输出频率，从而调节三相异步电动机的转速，使供气系统空气压力稳定在压力设定值上。通过变频器PU接口的RS-485串行通信可以读入除频率外的变频器的其它运行参数，如电流、电压和功率等。

这样由PLC、变频器、三相交流异步电动机、压力传感器（变送器）等组成压力反馈闭环控制系统，能够自动地调节三相交流异步电动机的转速，使供气系统空气压力稳定在设定范围内，实现空压站的恒压控制。

控制系统的硬件选型和设计

1. 系统的主要控制要求

采用PLC控制进行空压站技术改造后，系统的主要控制要求如下：

（1）控制系统有手动和自动两种方式。在自动运行时（可预先设定变频器控制的机组，1＃或2＃机组）根据压力传感器输出的模拟电流信号（4～20mA）由PLC进行PID调节运算，控制变频器在25～50Hz之间节能地运行。

3＃～5＃机组的控制要求为：①当管道压力低于工作压力下限值（预先设定）并且变频器输出频率在上限值（可预先设定）时，经过延chi（延chi时间可设置）由PLC控制3＃、4＃其中一台机组起动，直至3＃～5＃机组全部起动；②当管道压力大于工作压力上限值（预先设定）并且变频器输出频率在下限值（可预先设定）时，经过延chi（延chi时间可设置）按照“先起先停”的原则由PLC停止3＃～5＃中已经运行的一台机组。同样，在上述工作压力和变频器输出频率两条件不变时，可继续停一台空压机组直到停完所有备用的空压机组；

（2）压力信号取自压力变送器，工作压力上下限可由PLC设置；

（3）手动工作时只有3＃、4＃、5＃机组的起、停可以通过手动按钮操作，其它工作情形和自动工作方式时一样；

（4）变频器在PID调节故障时可以使用电位器进行人工调速；

（5）人机界面要求。变频器的运行监视参数可通过RS-485串行接口，经PLC由触摸屏进行远程显示。机组的起、停延chi间可通过触摸屏修改（20～600s）。

2. 系统的硬件选型

根据控制要求和控制规模的大小，这里选用三菱公司的FX系列小型PLC作为系统的主控制器，通讯扩展板选用FX1N-485-BD，变频器选用三菱的FR-A700系列，触摸屏选用F940系列，压力传感器则选择TPT503压力传感器。

（1）系统的主控制器——FX1N-40MR。FX1N系列属于FX系列PLC中普及型的子系列，经过扩展适当的模拟量模块并使用PID指令，完全可以满足对中等规模空压站控制系统闭环模拟量的控制要求。根据系统的控制规模和对I/O点数的要求，这里系统的控制器选择的是FX1N-40MR，为继电器输出型，有24点开关量输入，16点开关量输出。

FX1N系列PLC在加装了通信扩展板FX1N-485-BD后，通过网线与变频器的PU接口相连后可与之进行PU接口的RS-485串行通信，变频器的运行监控参数，如电流、电压和功率等都可读入到PLC中。

（2）模拟量输入/输出模块——FX0N-3A。FX0N-3A模拟量输入/输出混合模块有两个模拟量输入通道（0～10V电压或4～20mA电流）和一个模拟量输出通道。输入通道接收模拟信号并将模拟信号转换成数字值，输出通道将内部数字值转换成对应比例的模拟信号。输入/输出通道选择的电压或电流形式由用户的接线方式决定。FX0N-3A可以连接到FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N等系列的PLC上。

FX0N-3A的***分辨率为8位。FX0N-3A在PLC扩展母线上占用8个I/O点。这8个I/O点可以分配给输入或输出。所有数据传输和参数设置都是使用PLC中的FROM/TO指令，通过编程调节控制的。PLC基本单元和FX0N-3A之间的通信由光电耦合器进行保护。电气柜