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SIEMENS 上海翰粵自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司
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德國(guó)西門子(SIEMENS)公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛,在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子(SIEMENS)公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化,具有網(wǎng)絡(luò)通信能力,功能更強(qiáng),可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC(如S7-200),小規(guī)模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。
西門子SIMATIC系列PLC,誕生于1958年,經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列,已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。
西門子(SIMATIC)PLC的6代
1、西門子公司的產(chǎn)品zui早是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3,它實(shí)際上是帶有簡(jiǎn)單操作接口的二進(jìn)制控制器。
2、1979年,S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代,該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。
3、20世紀(jì)80年代初,S5系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)——U系列PLC,較常用機(jī)型:S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。
4、1994年4月,S7系列誕生,它具有更化、更高性能等級(jí)、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢(shì),其機(jī)型為:S7-200、300、400。
5、1996年,在過(guò)程控制領(lǐng)域,西門子公司又提出PCS7(過(guò)程控制系統(tǒng)7)的概念,將其優(yōu)勢(shì)的WINCC(與WINDOWS兼容的操作界面)、PROFIBUS(工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線)、COROS(監(jiān)控系統(tǒng))、SINEC(西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò))及控調(diào)技術(shù)融為一體。
6、西門子公司提出TIA(Totally Integrated Automation)概念,即全集成自動(dòng)化系統(tǒng),將PLC技術(shù)溶于全部自動(dòng)化領(lǐng)域。
由zui初發(fā)展至今,S3、S5系列PLC已逐步退出市場(chǎng),停止生產(chǎn),而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動(dòng)化系統(tǒng)的控制核心,而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYN D技術(shù)內(nèi)核,是對(duì)S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí),它是西門子自動(dòng)化系統(tǒng)zui*,功能zui強(qiáng)的可編程控制器。
可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的,可編程序控制器的分
西門子PLCS7-200系列
類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。
一般來(lái)說(shuō)可以從三個(gè)角度對(duì)可編程序控制器進(jìn)行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類,其二是從可編程序控制器的性能高低去分類,其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類。
可以分為大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)。
西門子PLCS7-300系列
小型機(jī): 小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在256點(diǎn)之內(nèi),適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制。
西門子小型機(jī)有S7-200:處理速度0.8~1.2ms ;存貯器2k ;數(shù)字量248點(diǎn);模擬量35路 。
中型機(jī):中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于2048點(diǎn),可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制,還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控,它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。
西門子中型機(jī)有S7-300:處理速度0.8~1.2ms ;存貯器2k ;數(shù)字量1024點(diǎn);模擬量128路 ;網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS;工業(yè)以太網(wǎng);MPI。
大型機(jī):大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)西門子PLCS7-400系列
算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制,還可以對(duì)多個(gè)下一級(jí)的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。
西門子大型機(jī)有S7-400 :處理速度0.3ms / 1k字;
存貯器512k ;I/O點(diǎn)12672;
可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。
低檔機(jī)
這類可編程序控制器,具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低,能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。
比如,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。
中檔機(jī)
這類可編程序控制器,具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算,也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算。工作速度比較快,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多,輸入和輸出模塊的種類也比較多。
比如,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。
高檔機(jī)
這類可編程序控制器,具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和PID運(yùn)算,還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多,輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。
比如,德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。
整體式
整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)都集成
plc結(jié)構(gòu)
在一個(gè)單元內(nèi),該單元叫做作基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺(tái)完整的PLC。
控制點(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí),可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。
組合式
組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成
plc組合
若干個(gè)模塊,如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一,模塊的種類卻日趨豐富。比如,一些可編程序控制器,除了-些基本的I/O模塊外,還有一些特殊功能模塊,像溫度檢測(cè)模塊、位置檢測(cè)模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點(diǎn)是CPU、輸入、輸出均為獨(dú)立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。
疊裝式
疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特點(diǎn)是CPU自成獨(dú)立的基本單元(由CPU和一定的I/O點(diǎn)組成),其它I/O模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板,僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接,各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。
1.SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC,它適用于各行各業(yè),各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行,或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。
2.SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng),能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)
西門子PLC之S7家族
的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較,S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu),具備高速(0.6~0.1μs)的指令運(yùn)算速度;用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算;一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值;方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi),人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面(HMI)從S7-300中取得數(shù)據(jù),S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送;CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件(例如:超時(shí),模塊更換,等等);多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密,防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改;S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開(kāi)關(guān),操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以拔出,當(dāng)鑰匙拔出時(shí),就不能改變操作方式,這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能,S7-300 PLC可通過(guò)編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能,這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口,并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng);串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng);多點(diǎn)接口(MPI)集成在CPU中,用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
3. SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì),可靠耐用,同時(shí)可以選用多種級(jí)別(功能逐步升級(jí))的CPU,并配有多種通用功能的模板,這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí),只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠0?,便能使系統(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后,其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化,I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。
在用戶程序執(zhí)行階段,PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí),又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算,然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即,在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中,只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化,而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后,PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路,再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí),才是PLC的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖,其排列次序不同,執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外,采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然,如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略,那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。
(1) 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況,若發(fā)現(xiàn)松動(dòng)的地方及時(shí)重新堅(jiān)固連接;
(2) 對(duì)柜中給主機(jī)供電的電源每月重新測(cè)量工作電壓;
(1) 每六個(gè)月或季度對(duì)PLC進(jìn)行清掃,切斷給PLC供電的電源把電源機(jī)架、CPU主板及輸入/輸出板依次拆下,進(jìn)行吹掃、清掃后再依次原位安裝好,將全部連接恢復(fù)后送電并啟動(dòng)PLC主機(jī)。認(rèn)真清掃PLC箱內(nèi)衛(wèi)生;
(2) 每三個(gè)月更換電源機(jī)架下方過(guò)濾網(wǎng);
(1) 檢修前準(zhǔn)備好工具;
(2) 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞,必須用保護(hù)裝置及認(rèn)真作防靜電準(zhǔn)備工作;
(3) 檢修前與調(diào)度和操作工好,需掛檢修牌處掛好檢修牌;
(1) 停機(jī)檢修,必須兩個(gè)人以上監(jiān)護(hù)操作;
(2) 把CPU前面板上的方式選擇開(kāi)關(guān)從“運(yùn)行”轉(zhuǎn)到“停”位置;
(3) 關(guān)閉PLC供電的總電源,然后關(guān)閉其它給模坂供電的電源;
(4) 把與電源架相連的電源線記清線號(hào)及連接位置后拆下,然后拆下電源機(jī)架與機(jī)柜相連的螺絲,電源機(jī)架就可拆下;
(5) CPU主板及I/0板可在旋轉(zhuǎn)模板下方的螺絲后拆下;
(6) 安裝時(shí)以相反順序進(jìn)行;
(1) 測(cè)量電壓時(shí),要用數(shù)字電壓表或精度為1%的萬(wàn)能表測(cè)量
(2)電源機(jī)架,CPU主板都只能在主電源切斷時(shí)取下;
(3) 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前,要斷開(kāi)PC的電源,這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂;
(4) 在取下RAM模塊之前,檢查一下模塊電池是否正常工作,如果電池故障燈亮?xí)r取下模塊RAM內(nèi)容將丟失;
(5) 輸入/輸出板取下前也應(yīng)先關(guān)掉總電源,但如果生產(chǎn)需要時(shí)I/0板也可在可編程控制器運(yùn)行時(shí)取下,但CPU板上的QVZ(超時(shí))燈亮;
(6) 撥插模板時(shí),要格外小心,輕拿輕放,并運(yùn)離產(chǎn)生靜電的物品;
(7) 更換元件不得帶電操作;
(8) 檢修后模板安裝一定要安插到位
當(dāng)PLC的用戶程序要保留在RAM中時(shí),就會(huì)用到電池,電池通常是3V或3.6V的不可充電的鋰電池,電池的使用壽命通常是五年左右,電池用久了,電壓就會(huì)下降,當(dāng)其下降到不足以保證RAM中數(shù)據(jù)時(shí),RAM中的程序就會(huì)丟失。如果用戶沒(méi)有備份程序,就會(huì)相當(dāng)麻煩。[1]
一般PLC內(nèi)部設(shè)有電池電壓檢測(cè)電路,當(dāng)電壓下降到一定程度時(shí),PLC就會(huì)報(bào)警,提醒更換電池。PLC的使用說(shuō)明書都有提供更換電池的方法。一般來(lái) 說(shuō),PLC在斷電后,因?yàn)镻LC上RAM電源端接有充電電容,即使把電池去掉,電容上充電電量也足夠RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)保持一段時(shí)間,所以如果取掉電池后在短 時(shí)間內(nèi)(通常5分鐘)再將新電池?fù)Q上去,數(shù)據(jù)是不會(huì)丟失的。
但用戶實(shí)際使用PLC的環(huán)境情況不盡相同,例如電容的容量下降,RAM電源回路有 灰塵、油泥等形成放電回路等,這會(huì)加快PLC斷電后電容的放電速度,從而使時(shí)間不好把握。如果在帶電的情況下更換電池就可保程序*。因?yàn)殡娫词冀K會(huì) 有電壓加在RAM芯片的電源腳。當(dāng)然更換時(shí)亦要小心應(yīng)對(duì),注意電池的極性以及避免短路情況發(fā)生。
是把PLC通電15分鐘(給內(nèi)部電容充電),斷電,在5分鐘內(nèi)換好新的電池,再上電試一下。
西門子PLC有帶卡的,有不帶電池的;也有帶卡的,帶電池的。程序存在MMC卡中,如果沒(méi)有存儲(chǔ)卡,需要電池保存程序的,更換電池時(shí)候務(wù)必注意,帶電的情況下,將舊電池取出來(lái),然后將新電池?fù)Q上即可。
PLC不需要大量的活動(dòng)元件和連線電子元件。它的連線大大減少。與此同時(shí),系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單,維修時(shí)間短。Plc采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如:冗余的設(shè)計(jì)。斷電保護(hù),故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置,它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言。編程出錯(cuò)率大大降低。
PLC有較高的易操作性。它具有編程簡(jiǎn)單,操作方便,維修容易等特點(diǎn),一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。對(duì)PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示,更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),通過(guò)硬件和軟件的自診斷,維修人員可以很快找到故障的部位。
PLC采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)單、應(yīng)用面拓展。操作十分靈活方便,監(jiān)視和控制變量十分容易。[2]
西門子PLC S7-300系列PLC安裝及注意事項(xiàng)
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)一) 輔助電源功率較小,只能帶動(dòng)小功率的設(shè)備(光電傳感器等);
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)二) 一般PLC均有一定數(shù)量的占有點(diǎn)數(shù)(即空地址接線端子),不要將線接上;
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)三) PLC存在I/O響應(yīng)延遲問(wèn)題,尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)四) 輸出有繼電器型,晶體管型(高速輸出時(shí)宜選用),輸出可直接帶輕負(fù)載(LED指示燈等);
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)五) 輸入/斷開(kāi)的時(shí)間要大于PLC掃描時(shí)間;
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)六) PLC輸出電路中沒(méi)有保護(hù),因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置,防止負(fù)載短路造成損壞PLC;
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)七) 不要將交流電源線接到輸入端子上,以免燒壞PLC;
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)八) 接地端子應(yīng)獨(dú)立接地,不與其它設(shè)備接地端串聯(lián),接地線裁面不小于2mm2;
西門子S7-300安裝注意事項(xiàng)九) 輸入、輸出信號(hào)線盡量分開(kāi)走線,不要與動(dòng)力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起,以免出現(xiàn)干擾信號(hào),產(chǎn)生誤動(dòng)作;信號(hào)傳輸線采用屏蔽線,并且將屏蔽線接地;為保證 信號(hào)可靠,輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi);擴(kuò)展電纜易受噪聲電干擾,應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線、高壓設(shè)備等。
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