西门子6ES7214-1AD23-0XB8速发

浔之漫智控技术(上海)有限公司

西门子6ES7214-1AD23-0XB8速发

 引言
      的在线预冲孔冷弯成型技术及设备生产的各种形式的有孔冷弯型材，可有效降低有孔冷弯件的生产加工难度，降低材料消耗，确保冷弯成型截面的冷弯性能、孔位精度和表面质量，扩大了冷弯型材的应用范围，同时优化了冷弯型材的构成截面，如发展的货架产业中就广泛采用了这一的生产工艺及设备技术。
       由于PLC具有抗干扰能力强、性高、体积小等显著优点，是实现线预冲孔冷弯成型设备机电一体化的理想控制装置。本文拟就SIMATIC S7-300PLC在货架冷弯机组电气控制系统中的具体应用及系统调试特点, 该PLC控制系统的软硬件配置及控制方案的实现等进行探讨分析,本文还就控制系统研制中需要认识与解决的若干问题，给出了控制系统方案及软硬件结构的设计思路，对于工矿企业实现相关冷弯机组的设计和改造应该具有较好的应用与参考。

2 系统概述
2.1 冷弯机组系统简介
(1) 系统配置:冷弯机组系统一般由开卷机、校平机、切头焊接机组、伺服送料机组、在线冲孔压力机、冷弯机组、定尺飞剪、出料架等基本结构组成，如图1所示。

 

图1 系统基本设备结构图
(2) 工作过程:卷料或带钢料经开卷机放料，通过开卷机与校平机的速度匹配将卷料进行校平操作，便于后道的伺服送料及在线预冲孔等工序的加工处理，再经冷弯机组的冷弯加工形成需要的合格截面，然后通过定长和切断、打包或后处理完成具体产品的生产活动。其中的关键控制技术有:开卷机和校平机的速度匹配问题(因开卷卷径的变化和校平机线速度的恒定间存在矛盾)、交流伺服送料控制精度和稳定性及其与压力机的动作节拍的协调、直流变频调速系统与同规格不同厚度或不同规格产品的冷弯成型力矩之间的动力平衡问题的解决、孔位和长度定位精度的控制问题等。
(3) 冷弯机组系统有两种工作模式。
      手动操作:可以通过触摸屏控制、按钮站控制等实现生产线配置的单机设备的启动、停止、设备的调试与检修、辅助操作手柄设置有向前向后的点动模式，实现冷弯操作过程的引带和故障处理等;
自动操作:可以通过触摸屏控制、按钮站控制等实现生产线配置设备的联线运行，可以通过触摸屏或辅助旋钮等设置生产线的运行速度、生产数量、定尺长度及修正值等，并通过触摸屏显示实际生产量、生产线的实际运行速度、PLC到的故障信息等;
2.2 机组自动化体系结构
(1) 冷弯机组系统PLC系统技术构成
       主要采用了SIEMENS S7-300 PLC技术、Profibus-DP现场总线技术、交流伺服与直流调速(或异步交流变频调速等)的定位控制技术, 是Profibus-DP现场总线技术的一次成功、高层次应用案例。 PROFIBUS-DP系统配置的描述包括:站点数目、站点和输入输出数据的格式，诊断信息的格式以及所使用的总体参数等。
(2) SIMATIC S7-300 PLC系统配置
       硬件:SIEMENS SIMATIC S7-300 CPU315C-2DP一块;伺服电机定位模块SIEMENS 6ES7 354一块;SIEMENS SIMATIC S7-300 OP27一块;继电器输出单元SIEMENS 6ES7 322五块;SIEMENS SIMATIC S7-300 6ES7 FM350高速计数模块一块;SIEMENS SIMATIC S7-300 PS307电源模块一块;接口模块IM153二块;数字量输入输出模块SIEMENS 6ES7 321十块;人机界面TP170A一块;PROPHBUS网站一套等，从站可根据系统设计和要求合理选择多组。
      软件:该系统软件的开发环境为SIEMENS SIMATIC S7 STEP7 V5.2编程软件，用模块式结构程序方式编程，这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作;又能使数据库结构统一，方便ＷＩＮＣＣ组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一显示。可实现整机的手动、自动、整线联机等基本功能;程序内置系统润滑泵的启停周期和运行时间。

3 SIMATIC S7-300 PLC在冷弯机组中的应用
3.1 自动化系统功能设计
       本机组电气控制部分采用西门子S7-300PLC，PLC与监控系统以及各从站之间的通讯采用PROFIBUS-DP现场总线方式;冷弯成型机组的主动力由SIMENS公司6RA23系列直流调速控制器和直流电机实现，为了减少故障排除时间，整线电气控制系统有启动提示、故障报警及自动停机等功能，并通过汉字显示终端，显示故障详细内容:如压机抬起不到位; 伺服模块故障; 直流过热等信息。
       SIMATIC S7-300 PLC在冷弯机组系统控制中的具体应用涉及前后工序设备单机间的速度匹配、整线速度的调整以及冷弯机组的传动位置定位、各单机整线自动运行或手动运行所需要动作的输入输出、整线故障自诊断等控制方面，如压力机单机运行的电气控制系统及其与整线相联接的输入输出信号等;光电编码器和测长轮同轴连接，把冷弯型材的长度转化为相应的脉冲信号，并利用PLC的高速计数模块或伺服定位模块进行计数或定位控制，以实现冷弯型材的伺服测长送料和定尺剪切动作等。
根据冷弯机组的基本运行功能和要求，确认SIMATIC S7-300 PLC主要输入输出信号:
(1) 系统控制的输入输出信号有:开卷机液压涨紧装置的伸缩运动、开卷送料电机的正反运动、压料头和涨紧装置的液压换向运动，电液刹车装置动作的输入控制;
(2) 校平机驱动电机的正反动，压料装置、辅助进料装置的顺序动作等;
(3) 剪切对焊机的引送料装置动作;
(4) 伺服定尺送料装置的定位送料控制及手动操作要求等;
(5) 压力机的单机控制及整线联机信号的控制，如压力机工作的上下滑块限位信号、伺服运行允许信号、压力机的启停信号等;
(6) 冷弯成型机的启动、正反转、高低速、停止信号，液压剪切定位及控制信号等;
(7) 各单机间的速度匹配控制信号，如料坑中送料状态检测信号、料尾检测控制信号等;
(8) 与触摸屏、伺服定位控制单元等之间的网络线接口等。由此决定了PLC的输入和输出信息量大小和总体的编程思路。
3.2 特殊单机运动分析及PLC电气控制要点分析
(1) 伺服定尺送料装置动作分析及设计原理
主要由如图2所示的自动送料装置组成。

 

图2 自动送料装置图
●光电传感器1#部分:主要反馈进入压力机工作区域前的钢带状况，如:有无余料、是否缺料等，可有上限位光电传感组、下限位光电传感组及送料动作光电传感组构成,一般在自动送料装置前设置缓冲料坑;
●伺服电机经1/i齿轮箱向下导料辊传递输送动力，齿轮箱的传动比和电机的转速决定该系统送料、定位速度，也是系统主动力和定位精度的执行单元;
●200PPR以上的旋转编码器测出上导料辊通过与板料间的运动传递的实际位移及速度信号等;
●机械抱闸实现定位后的位置固定，确保在冲压过程中不发生外力作用下的位置偏移或其他误差的产生;
●光电传感器2#传递压力机工作滑块的位置信号和其它需要的控制输入信号;一般可利用压力机本身的凸轮控制器来综合设计考虑;
●上、下模实现在线孔位的预冲压。
(2) 伺服定长送料电气控制原理
       具体的每模送料步距量值的大小PLC组成的上位机设置相应的计数脉冲数或长度转化值，并由与上导料辊相联的角编码器被动测量反馈信号相协调(由程序设定和触摸屏显示)，PLC中选配的伺服定位模块驱动伺服单元和伺服电机动作，实现冲压板料的可调整、、无积累误差的一定步距的送料冲压，累积误差由程序中设置的误差补偿算法或人工在线修正等手段处理，如:定位冲压由SIMENS公司模块SIMATIC S7-300 FM 354、YASKAWA公司伺服系统SDGB-03ADG、伺服电机SGMG-3DA、OMRON公司位置检测脉冲编码器完成;
(3) 冷弯成型机组的动作分析及设计原理
       当按下运行命令后，冷弯成型机组主电机带动冷弯轧辊以一定速度旋转，此旋转速度主要由货架冷弯组件的成型工艺、机构变速比、冷弯轧辊结构尺寸、液压剪的剪切力以及机组设置运行速度等参数决定。当成型货架冷弯组件经传送轨道经过孔位检测光电开关位置时，发送通断电信号传递给孔位数计数器进行计数，当孔位数达到设定值时发出位置信号，旋转编码器进行一定距离的位置并向PLC提供一定脉冲数，PLC检测到设定的脉冲数后，向主电机发出减速、停止命令，同时在主电机停止后向液压顺序控制阀发出切断控制命令驱动液压剪进行切断操作。如根据上述原理设计的货架冷弯机组可实现精度为:孔位误差不过±0.3mm，孔位累计误差也不过±0.5mm等，单件产品长度控制精度一般控制在0.5mm左右，在一定程度上满足了货架钢结构的装配设计精度。

4 系统调试
(1) 系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，如:在通电之前要耐心细致地作一系列的常规检查(包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等)，避免损坏ＰＬＣ模块(用ＳＴＥＰ７的诊断程序对所有模块进行检查)。然后采用ＳＴＥＰ７对用户编制程序进行自动诊断处理，或通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。
(2) 总线的参数通过Siemens编程软件包Step 7(Ver5.0以上)中的特定界面设定。
(3) 参数设定好后, 将硬件配置下载到PLC中, 整个系统上电后测试总线是否连接正确。由货架冷弯设备机组的在线调试现场的经验表明:总线的连接是一个情况比较复杂的过程, 有很多因素会对总线控制造成影响;比较常见的有:参数设定不正确、总线电气连接不完善、电磁干扰等。我们在工作现场就发生过伺服控制系统工作丢步、工作不协调、伺服不明飞车等偶然故障，并通过换相应电缆和排除干扰源的方法来解决;要实现交流位置伺服系统的性能在线调试, 先确认伺服系统运动执行元件对上位机的指令偏差情况，可采用指令偏差的自动或手动模式进行调整，适当优化伺服控制器和伺服电机的配合参数，如:速度指令调整增益、速度环路增益等增益参数的调整，然后进行SIMATIC S7-300上位机及SIMATIC S7-300 FM 354 SERVO模块伺服控制参数的设定和调整。
(4) 冷弯机组在线预冲孔装置的伺服系统带负载运行时存在系统与负载动态匹配的问题，如:货架冷弯机组在设计时会考虑使用多板厚同规格的系列产品、或通过不同的冷弯工艺在一条生产线上生产不同规格尺寸的货架产品，故交流位置伺服系统的负载的大小和性质会发生多种变化，甚至相同规格卷料的换也会造成负载的不稳定与变化, 这种变化将使系统的性能特别是动态性能变坏, 使运动出现振荡、调甚至于不能稳定运行,在调试现场得到系统所带负载的动态性能指标和伺服系统在线带负载时的动态性能指标, 在调试过程中对系统进行动态性能分析与测定, 并凭经验由人工进行现场在线调试工作，调试现场也需要配合相当的人力进行相关数据的收集整理、数据分析处理等，也易造成相当高的调试废料，在调试过程中还存在相当的未知影响因素等;这都要求工程技术人员有较强的知识和丰富的现场经验来处理。
(5) 本系统采用SIMATIC S7-300的配套编程工具STEP 7完成硬件组态、参数设置、PLC程序编制、测试、调试和文档处理。用户程序由组织块(OB)、功能块(FB、FC)和数据块(DB)构成。其中，OB是系统操作程序与应用程序在各种条件下的接口界面，用于控制程序的运行。FB、FC是用户子程序。DB是用户定义的用于存储数据的存取区，本系统中它是外挂单元与STEP7程序的数据接口点。
(6) 在线调试设备开停时，可针对性地建立各组成单机设备的变量表，并对设备及其相关的变量进行实时监视。这样既可判断逻辑操作是否正确，对模拟量的变化也可一目了然。比如调试电动执行器时，可建立一变量表，对执行器的位置信号、限位信号、过力矩信号及输出命令信号等进行实时监视, 便可非常直观地观测执行器的动作情况。
(7) 冷弯生产线在正常生产前，需要在手动工作模式下进行穿引带调试工作，通过操作手柄、控制面板上的动作按钮操作调试设备，并检查和人为设置报警故障模式，如料尾无料停机保护、伺服送料不到位故障、各单项顺序动作的实现和快速反应程度等;确认上述调试过程无误后将机组工作模式转化为自动工作模式下进行整线联机调试，通过冷弯制件的尺寸精度检查和分析，排除冷弯模具、工装设备制造调试精度等的影响，确认设备的操作性、维修方便性、定尺控制精度等，其中的调试关键和难点在:伺服定长送料装置的运行稳定性和精度保持性、定长剪切断装置的控制精度和运行方式的选择。由于交流伺服系统存在参数时变、负载扰动以及伺服电机自身和被控对象的严重非线性、强耦合性等不确定因素，在线修订模糊控制的数学模型和控制敏感参数，相应的PID控制参数，以实现系统无调和振荡现象。
(8) 冷弯机组位置伺服系统主要采用位置闭环采样控制体系，由于现代数控系统位置采样控制周期很短，驱动死区和数字化控制死区很小，机械传动刚度引起的误差也可以控制得很小，基本不存在定位控制误差，但一定存在一个跟随误差，该误差与外在驱动负载的波动存在一定程度的关联，必然导致理论控制精度与实际位置上的偏差;从伺服模块的软件中可以发现理论的控制精度可达到0.01mm，而实际测量波动范围可达到:±0.3mm，一般控制规律为:其加工误差与进给速度的平方成正比，与系统增益的平方成反比，实际调试中可实现伺服电机运行速度在70M/min下的稳定运行，而产品实际孔位控制精度σ达到±0.15mm等要求。
(9) 系统的机械精度控制在一定误差范围内，电气控制精度(编码器脉冲)就可得到提高，为保证货架冷弯组件的质量和生产成本，定期校准旋转编码器测量辊的磨损修正、相关外围设备参数变化或调试过程中的机组再调整、设备的维护保养等，从而尽量保证切割尺寸控制在公差范围内。可以在很多场合达到较位置控制的要求。

5 结束语
       通过对货架冷弯生产线进行的动态性能分析和在线调试分析，基本可实现的电气定位误差大值仅为编码器脉冲信号的1个跳变，并通过对货架冷弯生产线的运行检查、功能分析和精度统计分析，基本能满足货架产品的生产和控制精度，也能满足类似冷弯产品的生产和产品开发，大地满足了企业产品的生产工艺性。

  西门子公司的S7-200系列可编程序控制器（PLC）是继S5系列后的新产品。该系列PLC具有模拟量处理、通讯联网、系统诊断、中断处理和高速计数等功能。他将模块式和一体式PLC的优点结合起来，即CPU本身自带一部分I／O，同时又具有扩展能力；编程软件STEP7-Micro 为用户提供了界面友好而功能强大的开发工具；其配套的E2PROM存储卡也使修改和调试程序、维护设备十分方便和。CPU214是S7-200系列PLC中的典型产品，其具有2048字程序存储器，2048字数据存储器；基本单元有14点输入和10点输出，多可支持7个附加的扩展I／O模块（包括模拟量模块），多可使用共计64个I／O点；128个计时器（1 ms分辨率4个，10 ms分辨率16个，100 ms分辨率108个）；128个计数器（96个加计数器，32个加／减计数器）；中断能力强（自由端口通讯接收或发送中断，4个输入信号中断，2个时间中断，7个高速计数器中断，2个脉冲串中断）；1个可接收2 kHz脉冲输入的高速计数器，2个可接收7 kHz脉冲输入的高速计数器，支持×1方式的正交脉冲（AB相）输入，能以7 KHz速率计数，支持×4方式的正交脉冲（AB相）输入，能以28 kHz速率计数；具有2个脉冲输出，能选择脉冲串输出（PTO）方式或脉宽调制输出（PWM）方式；有内藏的实时日历时钟。

        变压器油中溶解气体分析法（DGA）［1］是利用不同类型的变压器故障对应不同的变压器油中溶解气体浓度性质，通过分析故障特征气体的浓度来获知变压器故障类型［2］。由于DGA法能够在不停电的情况下进行故障检测，不受外界影响，可以定期在变压器运行过程中对其内部故 障进行诊断。所以变压器油中溶解气体微机在线监测系统是通过对变压器油中的几种特征气体－氢气、二氧化碳、甲烷、乙烷、、乙炔、乙烯以及温度进行在线取样、分析，并将获得的数据进行综合运算、处理，以便于及时地、准确地了解变压器的运行状态，为故障的预警和控制服务，有利于采取措施避免重大故障、提高电力系统运行的性。

本文主要介绍利用S7-214 PLC的高速计数器对变压 器油中溶解气体以及温度信号进行采集。

1　测量系统硬件设计

        传感器充分考虑他们的灵敏度、选择性及稳定性，共采用以下几类传感器：场效应管类（检测氢气）、热阻效应类（检测温度）、电化学传感器类（检测二氧化碳）、半导体氧化物传感器类（检测甲烷、乙烷、）以及三电体系（检测乙炔、乙烯）等5类传感器。为了维持溶解气体在油箱与气室之间的动态平衡，同时根据各传感器的响应特性及检测时是否消耗溶解气体及消耗多少的情况，将各传感器安装于气室的不同部位并规定检测顺序与检测周期。氢气、温度、二氧化碳传感器直接置于气室部，而其他传感器由于在检测时会消耗一定的气体，如果直接置于气室中，检测结果会引进较大的偏差，所以将其分别置于3个检测室，气室与检测室用电磁阀连通，只有在需要采集信号时才由PLC控制打开，平时则关闭，以尽量减小检测时消耗的气体所带来的负面影响。

        场效应管类H2传感器有3个引脚，1脚为加热端，2脚为地，3脚为信号端。根据传感器测量要求，在1，2两端需加一恒定电压2．8 V，以保证传感器测量的准确性；流经3脚的电流需恒定为100μA。检测信号经运放以及V／F转换得到频率信号。图1为H2通道的检测电路。

        CO2传感器有2个引脚，是一个电化学传感器，输入阻抗较高，约在10～100 MΩ，对阻抗变换电路有较高要求。检测信号经运放以及V／F转换得到频率信号。

        C2H2，C2 H4，CO传感器有3个引脚，是一个采用恒电位电解的三电电化学体系。由恒电位仪对传感器提供恒电位并信号，然后输出给运放以及V／F转换电路。

        CH4，C2H6半导体传感器有4个引脚，根据测量要求，保证1，2两端的测量电压为10 V，3，4两端的加热电压为5 V，一分压取样电阻串联在测量回路中，当有敏感气体吸附时传感器电阻变化，则取样电阻两端的电压值亦变化，该变化即为信号，然后输出给运放以及V／F转换电路转换为频率信号。

        系统选择EM222为其扩展模块，其Q2．0～Q2．3分别接到16选1芯片4067的通道选择端A，B，C，D，即可由PLC控制选通信号使某一通道（IO0～IO7）的频率得以选通进入PLC的I0．6，再由PLC的高速计数器对频率进行计数，从而得到对应气体含量和温度值的各路频率信号。

2　PLC的HSC软件设计

        S7-214 PLC的高速计数器(High-Speed Counter)可 对PLC扫描速率来不及处理的高速事件进行计数。CPU214有3个高速计数器HSC0，HSC1，HSC2。HSC0是一个接收单一时钟输入的递增或递减计数器，其计数的方向（加法计数或减法计数）由程序通过方向控制位来控制，HSC0的计数频率为2 kHz。HSC1和HSC2是多功能计数器，如表1所示可有12种工作模式，对时钟、方向控制、复位和启动有的输入，时钟频率7 kHz。对于双脉冲计数器，2个时钟可以工作在7 kHz，在正交模式下，计数速率可选择×1或×4。如果为×1，则计数速率为7 kHz；如果为×4，则计数速率为28 kHz。HSC1和HSC2相互间立，互不影响，即2个计数器都工作在频率也互不干涉［3］。

采用HSC1进行频率计数。HSC1初始化语句表如下：


8个检测通道的频率计数子程序如图3所示

定时时间到高速计数器HSC1的当前值用HC1直接读出即可。

3　结语

        采用对7种溶解气体（氢气、、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔）及温度8个检测通道单设计，信号光电隔离以及V／F转换得到频率信号，统一由PLC控制，利用HSC1进行频率计数，有利于数据的标定。由于PLC的狡数频率可高达7 kHz，因此数据标定的精度也大为提高。利用PLC的高速计数器进行多通道数据采集是一种行之有效的方法。

1. 筛板冲孔装置及其控制系统

矿用振动筛筛板(冲孔板)在冲孔加工时，大都是操作工先在钢板上标出孔的位置，然后再由人工进料用冲床冲出。这种加工方式劳动强度大、工作效率低、加工精度难以保证。为此我们研制了自动冲孔系统。 筛板冲孔装置由冲床、 横向工作台、纵向工作台、接近开关，交流接触器，中间继电器，S7-200，TD200等。产品制造流程是：手工上料，按自动运行按钮，横向步进电机和纵向步进电机分别启动完成工件的横、纵向进给，从而冲床完成工件的加工，后横向工作台和纵向工作台回到原始位置。除了具有自动完成横、纵向进给，此装置还具有点动进给功能。 此装置以德国西门子（SIEMENS）公司S7-200系列PLC对冲压机进料系统中的两个步进电机进行控制，实现横向和纵向的自动进给。并使用TD200对工艺参数进行设定和显示。为降，本系统使用了一个步进电机驱动器来驱动两个步进电机。TD200是专门为S7-200系列PLC配备的操作员界面，它是一种连接简单，操作方便，功能强大的实用性人机界面解决方案，它通过一根TD/CPU电缆和PLC实现互连，它具有如下功能：

（1） 显示从S7-200CPU中读取的信息；

（2） 可以调整选定的程序变量；

（3） 提供为具有实时时钟的CPU设置时间和日期的能力；

（4） 提供强制、非强制I/O点的能力；

（5） 提供八个可供用户定义的设定和显示功能。

TD200在系统中的使用使PLC功能丰富，PLC与用户的接口界面友好，PLC的可操作性大大提高。

1）步进电机驱动器控制原理

驱动器的控制功能主要通过四个输入点完成。

（1）公共端接地。

（2）脉冲信号输出：每来一个脉冲，驱动步进电机运行一个步距角。

（3）方向信号输入：控制步进电机的两个转向，高电平正转，低电平反转。

（4）脱机信号输入：该端接受PLC控制信号，低电平时，步进电机相电流被切断，转子处于自由状态（脱机状态）。高电平或悬空时，转子处于锁定状态。

2）步进电机DJ1、DJ2的功能：DJ1用于纵向进料控制，DJ2用于横向进料控制。

3）其他部件的功能

（1）接近开关JJK1用于措施，它确保在冲床的冲头提起回到原位后进料台才送料，以免原料将冲头卡住。接近开关JJK2，JJK3分别是纵向工作台和横向工作台的限位开关。

（2）B1是自动运行按钮；SB2是手动工作台前行按钮；SB3是手动工作台后行按钮；SB4是手动工作台左行按钮；SB5是手动工作台右行按钮；SB6是系统停止按钮。

3. PLC控制程序

PLC控制程序用梯形图进行编程，完成自动和手动两种运行方式的控制。此PLC控制程序由一个主程序和两个子程序组成，一个子程序完成自动运行，一个子程序完成手动运行

1  引言

    随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。在自来水厂中应用越来越广泛，不但能够提高水厂自动化水平，加快生产速度，降低生产成本，而且还可以提高供水质量。但是，PLC品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同，适用场合也各有侧重，对其技术性能、使用环境条件了解不清，或对PLC系统要求掌握不够，就会大材小用，造成不必要的浪费或事故频发，影响生产。

2  自来水厂PLC的选择

2.1  提倡选择模快式PLC

    按结构形式PLC可分为整体式和模块式。整体式PLC将电源、CPU、I/O部件都集中装在一个机箱内。模块式PLC结构是将PLC各部分分成若干个单的模块，如CPU模快、I/O模快等。考虑到自来水厂改建(特别是节能、换旧设备方面)、扩建和PLC故障率95%都是发生在I/O部件损坏;同时模块式PLC的配置灵活，装配和维修方便，水厂设备、工艺的改变只要将相应的I/O模快换或扩展再经编程就可方便实现自动化。因此，从长远来看，提倡选择模块式PLC。

2.2  统一选择机型
在选择PLC时，要注意售后服务是否，同时兼顾水厂日后维修上的便利、备用件的库存和软件编程方面。而常见的制取自来水的步骤主要分为:混凝、沉淀、过滤、和储存。在功能满足要求的前提下，选择的机型都选择同一间公司的产品。

2.3  根据输入和输出选择
自来水厂中的主要设备有:反应池、澄清池、滤池、清水池、加氯机、氯吸收装置、空气压缩机、鼓风机、加药设备、阀门、泵、混合设备、计量设备。根据控制系统的要求和采用的控制方法，对于每一个被控对象，所用的I/O点数不会轻易发生变化，根据需要的I/O点数选用I/O模块可与主机灵活地组合使用，但是考虑到以后工艺和设备的改动，或I/O点的损坏、故障等，一般应保留1/8的裕量。
除了I/O点的数量，还要注意输入和输出信号的性质、参数和特性要求等。如水厂中阀门是模拟量还是开关量控制;PH计、流量计、浊度计、余氯计、液位计等水质监控仪表信号源是电压输出型还是电流输出型，是有源输出还是无源输出，及其继电器输出是NPN输出型还是PNP输出型。另外，还要注意输出端点的负载特点(负载电压、电流的类型)，数量等级以及对响应速度的要求等。
据此，来选择和配置适合输入输出信号特点和要求的I/O模块。

2.4  根据存储器容量选择
通常，PLC的存储器容量以字为单位，如64k字等，应用程序所需存储器容量可以预行估算。选择和计算的种方法是:根据编程使用的节点数计算存储器的实际使用容量。二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照附表的公式来估算。

使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。为了使用方便同时考虑到水厂工艺、设备的改动和编程时的需要，一般应该留有２５％～３０％的裕量。
2.5  根据通信要求选择
目前，PLC采用了各种工业标准，如IEC 61131、IEEE802.3以太网、TCP/IP、UDP/IP等，各种事实上的工业标准，如bbbbbbs NT、OPC等，融合了IT技术，可与智能MCC马达控制、其它运行控制系统、电控设备、变频器和软起动器等连成系统。
而当前自来水厂自动化应用的多的是工业电脑和PLC组成控制系统，系统中一般PLC分为取水泵站、投加站、滤池站和送水泵站，站与站之间要传递监控的参数，如余氯、流量、浊度等，并且由中控室的电脑集中控制，通讯的基本要求是实时、稳定、经济。水厂要根据自身的设备、投入的资金、响应速度、以后的发展，选择易于扩展、连接、发展成熟的现场总线、网络，如以太网、PROFIBUS、Modbus、FIPIO、Asi等，从而有侧重地选定PLC通讯模块。

 

3  维护时要注意的问题

(1) PLC安装的应避免太阳光直接照射，保证有足够的散热空间和通风条件，避免安装在干扰严重、高温、高湿度有粉尘、不清洁以及有腐蚀气体的环境中。另外，PLC要安装在有振源的地方时应采取减振措施。
(2) 不要为了节约投资而将输入、输出线同用一根电缆，同时动力电缆和控制电缆要分开铺设，避免干扰。
(3) 安装完毕，要检查清楚，把细短线、铜屑、铁屑、螺丝清理干净，方可通电。投入使用后，定期检查安装是否牢固和端子、模块的连接接线是否，定期清扫灰尘，确保。
(4) 为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC接上地线，接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开，平常要注意检查PLC的接地是否良好。
(5) 控制PLC的工作环境(0~50℃为宜)，必要时要采用强迫风冷冷却方式，可以有效地提高它的工作效率和寿命。
(6) PLC外部的输出元件，如电磁阀、接触器等的故障率远远PLC本身的故障率，若连接输出元件的负载短路，将会烧毁PLC的印制电路板。因此，应选用适当容量的熔丝保护输出元件，切忌盲目换。另外，采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，采用的继电器工作寿命要求长。
(7) 某些易损坏的部件，如I/O模块，要适当的购买备件;要注意定期检查防雷设施，防止雷击造成PLC损坏。

4  结束语

    事实证明，PLC的功能很好地满足了近的工业控制需要。PLC硬件和软件的形态，随着微电子技术和IT的发展而不断改进，利用PLC来实现保护和故障诊断系统，可减少故障率，提高性。在应用上方便灵活，价格，运行，有利于保护和故障诊断、实施及维护。
在实际工作中，选择PLC时还要依据实际情况做出适当的调整，以便设计出满足期望的控制系统。