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
用于連接標準開關(guān)和兩線制接近開關(guān) (BERO)
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數(shù)字量輸入模板用來實現(xiàn)PLC與數(shù)字量過程信號的連接。使用于連接標準開關(guān)和兩線制接近開關(guān) (BERO)。
數(shù)字量輸入模塊具有下列機械特性：
緊湊型設(shè)計：
堅固的塑料機殼里包括：
綠色 LED，用于指示輸入的信號狀態(tài)。
前連接器插座，通過前門保護。
前門上的標簽區(qū)。
連接器針腳分配，用于在前門內(nèi)部進行配線。
安裝方便：
沒有插槽規(guī)則；輸入地址由插槽決定。
當在 ET 200M 中與有源總線模塊一起使用時，可以進行熱插拔，而不會有任何反應(yīng)。
方便用戶接線。
具有8、16、32或64通道的模塊。
數(shù)字量輸入模塊將來自過程的外部數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成控制器的內(nèi)部信號電平（邏輯“0”或“1”）。
多種輸入電壓，可支持連接不同的控制信號：
24 V DC
48 - 125 V DC
120/230 V AC
除了經(jīng)濟性以及易于處理的特點外，該模塊還具有其他特殊功能：
可在等時模式下使用
過程和診斷報警
使用源電流或漏電流
特殊模塊還可處理過程工程，例如支持 NAMUR 標準。
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、較強的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性以及編程簡單、操作方便等特性，再配上各種測量控制儀表而在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運行。
1 影響PLC控制系統(tǒng)可靠性的干擾及來源
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)備種類多，輸入／輸出(I／O)端口多，特別是外部的連接電纜又多又長。它們大多處在強電設(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)還涉及機械振動、化學(xué)腐蝕等場合?？傮w來說，PLC系統(tǒng)的干擾主要是2種形式：電磁干擾和機械振動干擾?，F(xiàn)場電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一，找出問題所在，才能提出解決問題的辦法。
1．1 電磁干擾源及一般分類
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(電壓變化也同時會導(dǎo)致電流變化)會在用電設(shè)備周圍產(chǎn)生可變磁場，對周邊設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；電磁輻射又會在該設(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兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(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上，鐘影響測量與控制精度。共模干擾是每個被干擾點對地的電位差，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。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓，鐘影響測控信號，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、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等都會在線路上感應(yīng)出電壓而在PLC系統(tǒng)所處空間形成電磁干擾，這些電壓噪聲會通過電源內(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，大電感性負載，混亂的布線都容易對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產(chǎn)生電磁干擾。
3)信號線干擾。與PLC控制系統(tǒng)相連的各類信號線，除了傳輸各類有效的信息之外，還會有外部干擾信號侵入。外部干擾主要有2種：一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，這往往被忽視；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，即信號線上的外部感應(yīng)干擾，這是很嚴重的。信號線干擾會引起I／0信號工作異常并大大降低測量精度，嚴重詩損傷元器件。
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。變頻器啟動和運行過程中產(chǎn)生的諧波可以對電網(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；變頻器的輸出也會產(chǎn)生較強的電磁輻射干擾，進而影響周邊設(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)計的特點。（www.ad.siemens.com.cn/download）。
大量的模塊可根據(jù)手頭的任(銷售熱線：15801774816)務(wù)被用于擴展集中系統(tǒng)或創(chuàng)建分散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，并促進備件成本效益的經(jīng)濟性。
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可以有效節(jié)省用戶額外投資和維護成本的綜合系統(tǒng)。
一、S7-300組成
1.CPU說明
S7-300 CPU 的六個成功的等級
S7-300 CPU 的六個性能等級
現(xiàn)有性能范圍極寬的分級 CPU 系列，可用于組態(tài)控制器。
產(chǎn)品范圍包括 7 種標準 的 CPU、
7 種緊湊式 CPU、5 種故障防護型 CPU 以及 3 種工藝 CPU。
現(xiàn)有 CPU 的寬度僅 40mm
SIMATICS7-300 是我們?nèi)勺詣踊O(shè)計的一部分，是銷量最大的控制器。
2.信號模塊描述
信號模塊是 SIMATIC S7-300 進行過程操作的接口。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。除了具有集成功能和接口的 CPU，在 S7-300 設(shè)計中還有各種針對技術(shù)和通訊的特殊模塊。
3.功能模塊說明
多面板模塊系列 S7-300 可以進行模塊定制來滿足最多變的任務(wù)。
功能模塊是智能性的，(銷售熱線：15801774816)可以獨立執(zhí)行技術(shù)任務(wù)，如計數(shù)、測量、凸輪控制、PID 控制和傳動控制。 因此它們可以減輕 CPU 的負荷。
它們可以使用在需要高等級的精度和動態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用中。
4.通訊模塊說明
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，以及進行點到點連接。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)。
點到點連接
通過處理器（CP）進行點到點連接是一種強大而低成本的中線系統(tǒng)替代方案。相對于總線系統(tǒng)，點到點鏈接的優(yōu)點在只有較少 (RS485) 設(shè)備需要連接到 SIMATIC S7 上時非常明顯。
CP 可以方便的把第三方系(銷售熱線：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。
對于每個 CP，我們用 CD 光盤提供了組態(tài)軟件包和電子手冊，以及用于實現(xiàn) CPU 和 CP 之間通訊的參數(shù)化屏幕形式和標準的功能塊。
組態(tài)的數(shù)據(jù)會存儲到 CPU 的系統(tǒng)塊中，并備份。因此更換模塊時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，每個都帶有用于不同物理傳輸介質(zhì)的接口。
西門子S7-300PLC的硬件和維護
S7-300的組件
部件 功能
導(dǎo)軌 是S7-300的機架
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)行用戶程序：附件存儲器模塊、后備電池
接口模塊（IM） 連接兩個機架的總線
信號模塊（SM；數(shù)字量/模擬量） 把不同的過程信號與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)由于機械拉扯，線路自身老化等原因造成傳輸信號時斷時續(xù)，現(xiàn)場信號無法準確地傳送給PLC，造成控制出錯。
2)機械觸點抖動，現(xiàn)場觸點雖然只閉合一次，PLC卻認為閉合了多次，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計數(shù)、累加、移位等指令中出錯，出現(xiàn)錯誤控制結(jié)果。
3)現(xiàn)場執(zhí)行變送器、機械開關(guān)自身出故障，如觸點接觸不良，變送器反映現(xiàn)場非電量偏差較大或不能正常工作等。這些故障同樣會使控制系統(tǒng)不能正常工作。影響執(zhí)行機構(gòu)出錯的主要原因有：①控制負載的接觸不能可靠動作，雖然PLC發(fā)出了動作指令，但執(zhí)行機構(gòu)并沒按要求動作；②各種電動閥、電磁閥開、關(guān)不能到位，使得執(zhí)行機構(gòu)無法按PLC的理想控制要求動作，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作，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
對于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺帶層的變比為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。
2．2 安裝與布線
1)安裝。PLC應(yīng)遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個開關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠離動力線(二者之間距離應(yīng)大于200 mm)。與PLC裝在同一個柜子內(nèi)的電感性負載，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及類別分別走線，電源線采用雙絞線。如必須在同一線槽內(nèi)，分開捆扎交流信號線、直流信號線。
3)柜外布線。PLC的輸入與輸出、開關(guān)量與模擬量要分開敷設(shè)。模擬量信號的傳送應(yīng)采用線，層應(yīng)一端接地，接地電阻應(yīng)小于1 Q。不同電壓等級的信號不能安排在同一根電纜中，交流信號與直流信號不能安排在同一根電纜中。
2．3 PLC輸出負載的抗干擾處理
PLC輸出模板采用繼電器輸出型時，所帶的電感性負載的大小，會影響到模板內(nèi)繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負載時應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。更重要的一點，PLC的輸出負載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，若負載為直流電感性負載，則在負載兩端加續(xù)流二極管保護，若負載為交流點剛性負載，則在負載兩端加阻容吸收電路，見圖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，完善接地系統(tǒng)
良好的接地是保證PLC可靠工作的一個重要條件，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：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、保護地等。接地系統(tǒng)混亂對PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個接地點電位分布不均，不同接地點之間存在地電位差，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接地，如果電纜層兩端都接地，就存在地電位差，有電流流過層，當發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時，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，在變化磁場的作用下，層內(nèi)又會感應(yīng)出電流，通過層與芯線之間的耦合．信號回路受到干擾。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的邏輯運算和數(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機等故障。模擬地電位的分布將使測量精度下降，會引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。
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)開關(guān)電源負端接在一起，作為控制系統(tǒng)地。
3)信號與接地。一般要求信號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”。信號源接地時，層應(yīng)在信號側(cè)接地；不接地時，應(yīng)在PLC側(cè)接地；信號線中間有接頭時，層應(yīng)牢固連接并進行絕緣處理，一定要避免多點接地；多個測點信號的雙絞線與多芯對絞總電纜連接時，各層應(yīng)互相連接好，并經(jīng)絕緣處理，選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接地。
2．5 對變頻器干擾的抑制
變頻器干擾處理一般有以下幾種方式：
1)加隔離變壓器，主要針對來自電源的傳導(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，在變頻器和電動機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)，針對現(xiàn)場出現(xiàn)的問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UPS供電，使得高壓電網(wǎng)側(cè)的干擾信號不會通過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)對于觸發(fā)脈沖、電壓檢測信號、電流檢測信號、測速編碼器信號等關(guān)鍵線路，采取單獨敷設(shè)電纜，層雙端單獨接地的措施。
4 結(jié)論
這套系統(tǒng)在調(diào)試初期，由于干擾問題給調(diào)試帶來了一定的影響。使得接入PLC系統(tǒng)的位置檢測信號、連鎖信號出現(xiàn)差錯。重新處理了接地與之后，干擾的問題沒有再出現(xiàn)。PLC控制系統(tǒng)中的干擾是一個十分復(fù)雜的問題，因此在抗干擾設(shè)計中應(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。
