西门子模块6ES7142-3BH00-0XA0参数

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西门子模块6ES7142-3BH00-0XA0参数

  SIMATIC DP，基本模块 BM 142 ET 200ECO：16 DA 24V DC/0.5A， 8xM12，双重占用，IP65/67， 接线板 6ES7194-3AA00-0.A0 单订货

 PLC自身具有较强的环境适应能力和抗干扰能力，但并不基于PLC设计的控制系统具有同样的环境适应能力和抗干扰能力，这就需要设计者对具体的控制需求、干扰源特点和传播途径进行抗干扰设计。

  干扰源及其传播途径

  (1)干扰源及分类

  干扰源又称为噪声。按产生噪声的根源可将噪声分为放电噪声、高频振荡噪声和浪涌噪声：按传导方式可将噪声分为串模噪声和共模噪声。按噪声信号的波形及性质可将噪声分为持续正弦波噪声、偶发脉冲波噪声和脉冲序列噪声3种。

  (2)干扰源的传播

  干扰源的传播又称为耦合，主要有以下6种耦合方式：

  ①直接耦合方式，即干扰信号直接经过线路传导到工作电路中。例如，干扰信号经过电源线进入PLC控制系统是常见的直接耦合现象。

  ②公共阻抗耦合方式，即是噪声源与信号源具有公共阻抗时的传导耦合。

  ③电容耦合方式，则是电位变化在干扰源与干扰对象之间引起的静电感应，如组件之间、导线之间、导线与组件之间存在的分布电容所引起的噪声传导通路。

  ④电磁感应耦合方式，即交变电流在载流导体周围产生磁场，会对周围的闭合电路产生感应电动势。

  ⑤辐射耦合方式，即当高频电流流过导体时，在该导体周围便产生高频交变的电力线或磁力线，从而形成电磁波。

  ⑥漏电耦合方式，即当相邻的组件或导线之间的绝缘阻抗降低时，有些信号便经过绝缘电阻耦合到逻辑组件的输入端形成干扰。

  无论何种干扰源，一般是通过传导和直接辐射两种途径进入PLC控制系统中的。例如，通过容性耦合或感性耦合把电磁场干扰直接辐射到PLC控制系统中，通过输入/输出信号线、电源线和地线，再把干扰传导到PLC控制系统中。

  抗干扰措施

  (1)串模干扰的抑制措施

  若串模干扰频率比被测信号频率高，则采用低通滤波器来抑制高频串模干扰。如果串模干扰频率比被测频率低，则采用高通滤波器来抑制低频率串模干扰。如果干扰频率处于被测信号频谱的两侧，则使用带通滤波器较为适宜。当尖峰型串模干扰成为主要干扰源，系统对采样速率要求不高时，使用双斜率积分式模/数转换器可削弱串模干扰的影响。在电磁感应成为串模干扰的主要干扰源的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，或尽可能早地完成模/数转换，或采用隔离和屏蔽等措施。如果串模干扰的变化速度与被测信号相当，则应消除产生串模干扰的根源，并在软件中使用复合数字滤波技术。

  (2)共模干扰的抑制措施

  共模干扰的抑制可采用变压器或光电耦合器把各种模拟信号与数字信号隔离开来，也就是把“模拟地”与“数字地”断开。也可采用浮空输入和屏蔽放大器来抑制共模干扰。使用差分输入前置放大器、仪表放大器、精密线性稳压电源等也有利于提高共模抑制比。对于PLC系统处理模拟量时，选用隔离型模拟量输入模块和差动输入方式，一般可以抑制共模干扰。

  (3)电源回路的抗干扰措施

  如果PLC有模拟量信号，可选用高稳定性、低纹波的线性电源为模拟量模块供电。配置隔离变压器、电源滤波器也可降低电源回路的干扰。大多数PLC系统和电机设备并存将电机电缆和信号线分开敷设和穿管，可减小动力电源回路对信号回路的干扰。

  (4)信号的长距离传送

  对于开关量信号，如果触点信号距离PLC系统较远，应使用有源传送，并用AC220V 或DC48V驱动输入从动继电器。对于模拟量信号，应使用双绞屏蔽线传送4～20mA电流信号或以现场总线方式进行传送。

  (5)软件措施

  对于开关量信号，使用定时器进行延时滤波，确保输入信号的有效性和跳变的有效性;对于模拟量信号，可加长模块提供的滤波时间常数或设计相应的数字滤波程序。

在PLC系统设计时，应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，后选择有较价格比的PLC和设计相应的控制系统。

    一、输入输出（I/O）点数的估算

    I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展

    余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。

    二、存储器容量的估算

    存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。

    存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。

    三、控制功能的选择

    该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。

    (一)运算功能

    简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。

    (二)控制功能

    控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。

    (三)通信功能

    大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。

    PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。

    PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）PLC网络（各厂商的PLC通信网络）。

    为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。

    (四)编程功能

    离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。

    五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。

    (五)诊断功能

    PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。

    PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。

    (六)处理速度

    PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。

处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。