plc應(yīng)用技術(shù)論文
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plc應(yīng)用技術(shù)論文篇一
PCL應(yīng)用技術(shù)
題目:PLC實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器多電機(jī)控制實(shí)訓(xùn)報(bào)告
目錄:
一、 PCL的工作原理
二、 PCL的應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)
三、 PCL的控制對(duì)象及連接安裝
四、 如何讓PCL變頻器實(shí)現(xiàn)多電機(jī)控制
五、 PCL在使用中應(yīng)注意的問(wèn)題及解決方案
六、 實(shí)訓(xùn)總結(jié)
一、 PCL的工作原理
PLC是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即PLC運(yùn)行時(shí),CPU根據(jù)用戶(hù)按控制要求編制好并存于用戶(hù)存儲(chǔ)器中的程序,按指令步序號(hào)(或地址號(hào))作周期性循環(huán)掃描。如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶(hù)程序,直到程序結(jié)束,然后重新返回第一條指令,開(kāi)始下一輪新的掃描。在每次掃
描過(guò)程中,還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。周而復(fù)始。PLC的掃描工作過(guò)程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段,并進(jìn)行周期性循環(huán)。
二、 PCL的應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)
1、 目前,PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)
械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè),使用情況主要分為如下幾類(lèi):
1】.開(kāi)關(guān)量邏輯控制
取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線(xiàn)。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)等。
2】.工業(yè)過(guò)程控制
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中,存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量),PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。
3】.運(yùn)動(dòng)控制
PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊,如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。
4】.數(shù)據(jù)處理
PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
5】.通信及聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,現(xiàn)在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
2、PLC的應(yīng)用特點(diǎn)
1】.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,電氣接線(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能,出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中,應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣,整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。
2】.配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng)
PLC發(fā)展到今天,已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品,可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外,PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。
3】.易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎
PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易,編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近,為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。 4】.系統(tǒng)的設(shè)計(jì),工作量小,維護(hù)方便,容易改造
PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn),使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短,同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái),更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。
三、 PCL的控制對(duì)象 1、PCL變頻器對(duì)多電機(jī)的控制對(duì)象
1】通過(guò)輸出開(kāi)關(guān)量,即輸出控制通斷信號(hào),比如通過(guò)控制小繼電器通斷來(lái)控制交流接觸器的線(xiàn)圈得電與否,從而控制接觸器連接的主電路通斷。
2】、通過(guò)輸出模擬信號(hào),比如0-20mA、4-20mA、 0-5V、 0-10V等,把這些信號(hào)送到現(xiàn)場(chǎng)的儀器儀表進(jìn)行控制,例如帶電子定位器的氣動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)等。
3】、通過(guò)輸出數(shù)字信號(hào),通過(guò)通訊線(xiàn)路與儀表電器連接進(jìn)行控制,比如把變頻器通過(guò)RS485通訊接口相連,再進(jìn)行通訊參數(shù)設(shè)置就能通過(guò)PLC直接控制變頻器,從而控制現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)。
4】、現(xiàn)場(chǎng)許多接觸器的吸合與否通過(guò)輔助觸點(diǎn)的通斷,把這個(gè)通斷信號(hào)送入PLC,那么這個(gè)通斷信號(hào)就能被PLC利用通過(guò)編程運(yùn)行程序來(lái)輸出開(kāi)關(guān)量來(lái)控制其他設(shè)備。這個(gè)信號(hào)也可被PLC接收并傳給與之通訊連接的電腦,用來(lái)監(jiān)控這個(gè)接觸器控制的設(shè)備運(yùn)行與否?,F(xiàn)場(chǎng)許多傳感器測(cè)得的信號(hào)也類(lèi)似的被傳送給PLC,這些信號(hào)先被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)即A/D轉(zhuǎn)換,再由CPU處理,通過(guò)一定的程序(可人為編制)換算,再輸出某個(gè)閥門(mén)的通斷信號(hào)或模擬控制信號(hào)等。數(shù)字信號(hào),則直接輸入PLC處理后輸出,如果要輸出模擬信號(hào)則要先由PLC固定模塊進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后再輸出。PLC它的核心CPU處理的是數(shù)字信號(hào)(二進(jìn)制),我們可以把它看成是成千上萬(wàn)個(gè)電子版小繼
電器(包括時(shí)間繼電器、電流繼電器等)的高集成體,把這些個(gè)小繼電器的通斷看成數(shù)字信號(hào),比如小繼電器接通為1,斷開(kāi)為0。而模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)輸出則是因?yàn)榱硗馓砑恿诵盘?hào)轉(zhuǎn)換電路和接口電路的結(jié)果。它的自動(dòng)化,就是通過(guò)編寫(xiě)PLC可以運(yùn)行識(shí)別的程序語(yǔ)言,對(duì)其內(nèi)的“小繼電器”按工廠(chǎng)生產(chǎn)要求進(jìn)行排列組合設(shè)計(jì),控制他們的通斷,程序一經(jīng)運(yùn)行,就不要認(rèn)為再去操作,人只要給主電路上的開(kāi)關(guān)都打開(kāi),把關(guān)鍵控制點(diǎn)留給PLC就可以了。
2、PCL的鏈接安裝
1】 動(dòng)力線(xiàn)、控制線(xiàn)以及PLC的電源線(xiàn)和I/O線(xiàn)應(yīng)分別配線(xiàn),隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線(xiàn)連接。將PLC的IO線(xiàn)和大功率線(xiàn)分開(kāi)走線(xiàn),如必須在同一線(xiàn)槽內(nèi),分開(kāi)捆扎交流線(xiàn)、直流線(xiàn),若條件允許,分槽走線(xiàn)最好,這不僅能使其有盡可能大的空間距離,并能將干擾降到最低限度。
2】 PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備,不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線(xiàn)(二者之間距離應(yīng)大于200mm)。與PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載,如功率較大的繼電器、接觸器的線(xiàn)圈,應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。
3】 PLC的輸入與輸出最好分開(kāi)走線(xiàn),開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線(xiàn),屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地,接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10.
4】交流輸出線(xiàn)和直流輸出線(xiàn)不要用同一根電纜,輸出線(xiàn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線(xiàn)和動(dòng)力線(xiàn),避免并行。
5】I/O端的接線(xiàn)輸入接線(xiàn)
● 輸入接線(xiàn)一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小,電壓降不大時(shí),輸入接線(xiàn)可適當(dāng)長(zhǎng)些。
● 輸入/輸出線(xiàn)不能用同一根電纜,輸入/輸出線(xiàn)要分開(kāi)。
● 盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)形式連接到輸入端,使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致,便于閱讀。
輸出連接
● 輸出端接線(xiàn)分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中,可采用不同類(lèi)型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類(lèi)型、同一電壓等級(jí)的電源。
● 由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上,并且連接至端子板,若將連接輸出元件的負(fù)載短路,將燒毀印制電路板。
● 采用繼電器輸出時(shí),所承受的電感性負(fù)載的大小,會(huì)影響到繼電器的使用壽命,因此,使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇,或加隔離繼電器。
● PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾,因此要采取措施加以控制,如直流輸出的續(xù)流管保護(hù),交流輸出的阻容吸收電路,晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。
四、如何讓PCL變頻器實(shí)現(xiàn)多電機(jī)控制
1、在傳統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)中,要保證多個(gè)執(zhí)行元件間速度的一定關(guān)系,其中包括保證其間的速度同步或具有一定的速比,常采用機(jī)械傳動(dòng)剛性聯(lián)接裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。但有時(shí)若多個(gè)執(zhí)行元件間的機(jī)械傳動(dòng)裝置較大,執(zhí)行元件間的距離較遠(yuǎn)時(shí),就只得考慮采用獨(dú)立控制的非剛性聯(lián)接傳動(dòng)方法。主不分從,各電動(dòng)機(jī)的軸端均套裝碼器及各變頻器中加裝測(cè)速反饋選件卡FR—A5AP,并將編碼器輸出端與測(cè)速反饋選件卡輸入端相連,使每臺(tái)電動(dòng)機(jī)和編碼器各自構(gòu)成閉環(huán)裝置,可按照它們不同的速度增益比例同時(shí)給予變頻器主速設(shè)定,產(chǎn)同時(shí)起動(dòng)和停止。雖然在系統(tǒng)中相對(duì)獨(dú)立,并無(wú)負(fù)載上的關(guān)聯(lián),但由于同時(shí)給定主速信號(hào),在此大前提下,可根據(jù)各自的負(fù)載情況進(jìn)行閉環(huán)型的速度調(diào)整,也能達(dá)到多臺(tái)同速的要求。(此方法僅限于A(yíng)500系列產(chǎn)品)
2、電機(jī)的正反控制
1】.開(kāi)關(guān)量控制:將PLC的輸出觸點(diǎn)與變頻器的正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),高速,中速,低速觸點(diǎn)連接,再在變頻器上設(shè)置高中低檔頻率,用PLC直接控制這些觸點(diǎn)的閉開(kāi)即可。
2】.模擬量控制,將PLC的輸出觸點(diǎn)與變頻器的電流輸入或電壓輸入觸點(diǎn)連接,再在PLC上設(shè)置電壓或電流再用D/A轉(zhuǎn)換即可調(diào)節(jié)頻率,正反轉(zhuǎn)就是正負(fù)電平。
3】.現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn):使用CCLINK現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)。
旋轉(zhuǎn)編碼器的使用:旋轉(zhuǎn)編碼器一般是測(cè)量電機(jī)速度用的,使用帶晶體管接口的PLC,將編碼器接近開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入到PLC高速輸入接口,再在PLC內(nèi)編制相關(guān)程序,即可算出當(dāng)前速度,與所需速度比較,以便及時(shí)調(diào)整。
五、PCL在使用中應(yīng)注意的問(wèn)題及解決方案
可編程控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用以及PLC在應(yīng)用過(guò)程中,要保證正常運(yùn)行應(yīng)該注意的一系列問(wèn)題,PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制的設(shè)備,一般不需要采取什么措施,就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而,盡管有如上所述的可靠性較高,抗干擾能力較強(qiáng),但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣,電磁干擾特別強(qiáng)烈,或安裝使用不當(dāng),就可能造成程序錯(cuò)誤或運(yùn)算錯(cuò)誤,從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出,這將會(huì)造成設(shè)備的失控和誤動(dòng)作,從而不能保證PLC的正常運(yùn)行,要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性,一方面要求PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家提高設(shè)備的抗干擾能力;另一方面,要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視,多方配合才能完善解決問(wèn)題,有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題:
1.工作環(huán)境
(1)溫度
PLC要求環(huán)境溫度在0~55oC,安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面,四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。
(2)濕度
為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%(無(wú)凝露)。
(3)震動(dòng)
應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源,防止振動(dòng)頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí),必須采取減震措施,如采用減震膠等。
(4)空氣
避免有腐蝕和易燃的氣體,例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境,可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。
(5)電源
PLC對(duì)于電源線(xiàn)帶來(lái)的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中,可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的隔離變壓器,以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都有直流24V輸出提供給輸入端,當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí),應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源,由于紋波的影響,容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。
2.控制系統(tǒng)中干擾及其來(lái)源
現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾是PLC控制系統(tǒng)中最常見(jiàn)也是最易影響系統(tǒng)可靠性的因素之一,所謂治標(biāo)先治本,找出問(wèn)題所在,才能提出解決問(wèn)題的辦法。因此必須知道現(xiàn)場(chǎng)干擾的源頭。(1)干擾源及一般分類(lèi)
影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源,大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位,其原因是電流改變產(chǎn)生磁場(chǎng),對(duì)設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射;磁場(chǎng)改變產(chǎn)生電流,電磁高速產(chǎn)生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號(hào)對(duì)地的電位差,主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號(hào)線(xiàn)上感應(yīng)的共態(tài)(同方向)電壓疊加所形成。共模電壓通過(guò)不對(duì)稱(chēng)電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,直接影響測(cè)控信號(hào),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。差模干擾是指作用于信號(hào)兩極間的干擾電壓,主要由空間電磁場(chǎng)在信號(hào)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(hào)上,直接影響測(cè)量與控制精度。 (2)PLC系統(tǒng)中干擾的主要來(lái)源及途徑
1.強(qiáng)電干擾
PLC系統(tǒng)的正常供電電源均由電網(wǎng)供電。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線(xiàn)路上感應(yīng)電壓。尤其是電網(wǎng)內(nèi)部的變化,刀開(kāi)關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流傳動(dòng)裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等,都通過(guò)輸電線(xiàn)路傳到電源原邊。
2.柜內(nèi)干擾
控制柜內(nèi)的高壓電器,大的電感性負(fù)載,混亂的布線(xiàn)都容易對(duì)PLC造成一定程度的干擾。
1】來(lái)自信號(hào)線(xiàn)引入的干擾
與PLC控制系統(tǒng)連接的各類(lèi)信號(hào)傳輸線(xiàn),除了傳輸有效的各類(lèi)信息之外,總會(huì)有外部干擾信號(hào)侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過(guò)變送器供電電源或共用信號(hào)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(hào)線(xiàn)受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾,即信號(hào)線(xiàn)上的外部感應(yīng)干擾,這是很?chē)?yán)重的。由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低,嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。 2】來(lái)自接地系統(tǒng)混亂時(shí)的干擾
接地是提高電子設(shè)備電磁兼容性(EMC)的有效手段之一。正確的接地,既能抑制電磁干擾的影響,又能抑制設(shè)備向外發(fā)出干擾;而錯(cuò)誤的接地,反而會(huì)引入嚴(yán)重的干擾信號(hào),使PLC系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。
3】來(lái)自PLC系統(tǒng)內(nèi)部的干擾
主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生,如邏輯電路相互輻射及其對(duì)模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。
4】變頻器干擾
一是變頻器啟動(dòng)及運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾,引起電網(wǎng)電壓畸變,影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量;二是變頻器的輸出會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射干擾,影響周邊設(shè)備的正常工作。
3.主要抗干擾措施
電源的合理處理,抑制電網(wǎng)引入的干擾
對(duì)于電源引入的電網(wǎng)干擾可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1:1的隔離變壓器,以減少設(shè)備與地之間的干擾,還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。
(4)正確選擇接地點(diǎn),完善接地系統(tǒng)
良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件,可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè),其一為了安全,其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)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(xiàn)包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。接地系統(tǒng)混亂對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾主要是各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均,不同接地點(diǎn)間存在地電位差,引起地環(huán)路電流,影響系統(tǒng)正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點(diǎn)接地,如果電纜屏蔽層兩端A、B都接地,就存在地電位差,有電流流過(guò)屏蔽層,當(dāng)發(fā)生異常狀態(tài)如雷擊時(shí),地線(xiàn)電流將更大。
此外,屏蔽層、接地線(xiàn)和大地有可能構(gòu)成閉合環(huán)路,在變化磁場(chǎng)的作用下,屏蔽層內(nèi)又會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流,通過(guò)屏蔽層與芯線(xiàn)之間的耦合,干擾信號(hào)回路。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(xiàn)上產(chǎn)生不等電位分布,影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)存貯,造成數(shù)據(jù)混亂、程序跑飛或死機(jī)。模擬地電位的分布將導(dǎo)致測(cè)量精度下降,引起對(duì)信號(hào)測(cè)控的嚴(yán)重失真和誤動(dòng)作。
● 安全地或電源接地
將電源線(xiàn)接地端和柜體連線(xiàn)接地為安全接地。如電源漏電或柜體帶電,可從安全接地導(dǎo)入地下,不會(huì)對(duì)人造成傷害。
● 系統(tǒng)接地
PLC控制器為了與所控的各個(gè)設(shè)備同電位而接地,叫系統(tǒng)接地。接地電阻值不得大于4Ω,一般需將PLC設(shè)備系統(tǒng)地和控制柜內(nèi)開(kāi)關(guān)電源負(fù)端接在一起,作為控制系統(tǒng)地。
● 信號(hào)與屏蔽接地
一般要求信號(hào)線(xiàn)必須要有唯一的參考地,屏蔽電纜遇到有可能產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾的場(chǎng)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(hào)源接地時(shí),屏蔽層應(yīng)在信號(hào)側(cè)接地;不接地時(shí),應(yīng)在PLC側(cè)接地;信號(hào)線(xiàn)中間有接頭時(shí),屏蔽層應(yīng)牢固連接并進(jìn)行絕緣處理,一定要避免多點(diǎn)接地;多個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)的屏蔽雙絞線(xiàn)與多芯對(duì)絞總屏蔽電纜連接時(shí),各屏蔽層應(yīng)相互連接好,并經(jīng)絕緣處理,選擇適當(dāng)?shù)慕拥靥巻吸c(diǎn)接點(diǎn)。
5)對(duì)變頻器干擾的抑制
變頻器的干擾處理一般有下面幾種方式:
加隔離變壓器,主要是針對(duì)來(lái)自電源的傳導(dǎo)干擾,可以將絕大部分的傳導(dǎo)干擾阻隔在隔離變壓器之前。
使用濾波器,濾波器具有較強(qiáng)的抗干擾能力,還具有防止將設(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。
使用輸出電抗器,在變頻器到電動(dòng)機(jī)之間增加交流電抗器主要是減少變頻器輸出在能量傳輸過(guò)程中線(xiàn)路產(chǎn)生電磁輻射,影響其它設(shè)備正常工作。
4、控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因
雖然工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器本身都具有很高的可靠性,但如果輸入給PLC的開(kāi)關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤,模擬量信號(hào)出現(xiàn)較大偏差,PLC輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有按要求動(dòng)作,這些都可能使控制過(guò)程出錯(cuò),造成無(wú)法挽回的經(jīng)濟(jì)損失。
影響現(xiàn)場(chǎng)輸入給PLC信號(hào)出錯(cuò)的主要原因有:
1)造成傳輸信號(hào)線(xiàn)短路或斷路(由于機(jī)械拉扯,線(xiàn)路自身老化,特別是鼠害),當(dāng)傳輸信號(hào)線(xiàn)出故障時(shí),現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無(wú)法傳送給PLC,造成控制出錯(cuò);
2)機(jī)械觸點(diǎn)抖動(dòng),現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次,PLC卻認(rèn)為閉合了多次,雖然硬件加了濾波電路,軟件增加微分指令,但由于PLC掃描周期太短,仍可能在計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò),出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果;
3)現(xiàn)場(chǎng)變送器,機(jī)械開(kāi)關(guān)自身出故障,如觸點(diǎn)接觸不良,變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等,這些故障同樣會(huì)使控制系統(tǒng)不能正常工作。 影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有:
1)控制負(fù)載的接觸不能可靠動(dòng)作,PLC發(fā)出了動(dòng)作指令,但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒(méi)按要求動(dòng)作;
2)控制變頻器起動(dòng),由于變頻器自身故障,變頻器所帶電機(jī)并沒(méi)按要求工作;
3)各種電動(dòng)閥、電磁閥該開(kāi)的沒(méi)能打開(kāi),該關(guān)的沒(méi)能關(guān)到位,由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)能按PLC的控制要求動(dòng)作,使系統(tǒng)無(wú)法正常工作,降低了系統(tǒng)可靠性。要提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性,必須提高輸入信號(hào)的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的準(zhǔn)確性,否則PLC應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,用聲光等報(bào)警辦法提示給操作人員,盡快排除故障,讓系統(tǒng)安全、可靠、正確地工作。
5、設(shè)計(jì)完善的故障報(bào)警系統(tǒng)
在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)了3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng),1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板,用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況,當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮,當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1Hz的頻率閃爍。
為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況,專(zhuān)門(mén)設(shè)置了故障復(fù)位/燈測(cè)試按鈕,系統(tǒng)運(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按該按鈕,所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮,如果這時(shí)有指示等不亮說(shuō)明該指示燈已壞,應(yīng)立即更換,改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)。
2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),有文字顯示故障類(lèi)型,工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍,歷史事件表中將記錄該故障。 3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi),當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),信號(hào)箱將用聲、光報(bào)警方式提示工作人員,及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí),又將故障進(jìn)行分類(lèi),有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的,但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大,系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行,故障可在運(yùn)行中排除,這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間,提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平。輸入信號(hào)可靠性研究
要提高現(xiàn)場(chǎng)輸入給信號(hào)的可靠性,首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開(kāi)關(guān),防止各種原因引起傳送信號(hào)線(xiàn)短路、斷路或接觸不良。其次在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)字濾波程序,增加輸入信號(hào)的可信性。
在現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器,定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要的響應(yīng)速度確定,一般在幾十ms,這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合后,才有其它響應(yīng)。模擬信號(hào)濾波可采用程序設(shè)計(jì)方法,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)連續(xù)采樣次,采樣間隔由轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號(hào)變化速率決定。次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器中,當(dāng)最后次采樣結(jié)束后利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換指令、數(shù)據(jù)段比較指令去掉最大和最小值,保留中間值作為本次采樣結(jié)果存放在數(shù)據(jù)寄存器中
提高讀入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點(diǎn),利用信號(hào)之間關(guān)系來(lái)判斷信號(hào)的可信程度。如進(jìn)行液位控制,由于儲(chǔ)罐的尺寸是已知的,進(jìn)液或出液的閥門(mén)開(kāi)度和壓力是已知的,在一定時(shí)間里罐內(nèi)液體變化高度大約在什么范圍是知道的,如果這時(shí)液位計(jì)送給PLC的數(shù)據(jù)和估算液位高度相差較大,判斷可能是液位計(jì)故障,通過(guò)故障報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員檢查該液位計(jì)。又如各儲(chǔ)罐有上下液位極限保護(hù),當(dāng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)出信號(hào)給,這個(gè)信號(hào)是否真實(shí)可靠,在程序設(shè)計(jì)時(shí)我們將這信號(hào)和該罐液位計(jì)信號(hào)對(duì)比,如果液位計(jì)讀數(shù)也在極限位置,說(shuō)明該信號(hào)是真實(shí)的;如果液位計(jì)讀數(shù)不在極限位置,判斷可能是液位極限開(kāi)關(guān)故障或傳送信號(hào)線(xiàn)路故障,同樣通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。由于在程序設(shè)計(jì)時(shí)采用了上述方法,大大提高了輸入信號(hào)的可靠。
七、 實(shí)訓(xùn)總結(jié)
在這段時(shí)間的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中,掌握了PCL變頻器控制的使用方法及特點(diǎn)、使用環(huán)境、安裝調(diào)試,在工作中出現(xiàn)的問(wèn)題怎么解決,為以后工作打下了基礎(chǔ),同時(shí)也感謝公司為我們實(shí)習(xí)創(chuàng)造了條件,在實(shí)訓(xùn)工作中葉得到了鍛煉,以后能更好的為公司服務(wù),創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟(jì)效益。
plc應(yīng)用技術(shù)論文篇二
一、摘要 PLC是一種專(zhuān)門(mén)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,機(jī)械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率,采用機(jī)械化流水作業(yè)的方式,對(duì)不同類(lèi)型的零件分別組成的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。隨著產(chǎn)品機(jī)型的更新?lián)Q代,生產(chǎn)線(xiàn)承擔(dān)的加工對(duì)象也隨之改變,這就需要改變控制程序,使生產(chǎn)線(xiàn)的機(jī)械設(shè)備按新的工藝過(guò)程運(yùn)行,而繼電接觸器控制器系統(tǒng)是采用固定接線(xiàn),很難適應(yīng)這個(gè)要求,大型自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多,隨著PLC的應(yīng)用日益普及,其使用方法簡(jiǎn)單,便于掌握,且可靠性極高,抗干擾性很強(qiáng),自身具有完善的功能.模塊化的結(jié)構(gòu),使其在工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
發(fā)展趨勢(shì):1.向高速度、大容量方向發(fā)展
為了提高PLC的處理能力,要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前,有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。
在存儲(chǔ)容量方面,有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量,有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤(pán)。
2.向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展
當(dāng)前中小型PLC比較多,為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要,今后PLC要向多品種方向發(fā)展,特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展?,F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC,其使用32位微處理器,多CPU并行工作和大容量存儲(chǔ)器,功能強(qiáng)。
小型PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展,使配置更加靈活,為了市場(chǎng)需要已開(kāi)發(fā)了各種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC,最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為8~16點(diǎn),以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要,如三菱公司α系列PLC。其共同特點(diǎn)是,現(xiàn)代PLC的結(jié)構(gòu)和功能不斷改進(jìn),產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來(lái)越短,并不斷地向高性能、高速度、高性能價(jià)格比方向發(fā)展。
3.PLC大力開(kāi)發(fā)智能模塊,加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力
為滿(mǎn)足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求,近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊,如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊,既擴(kuò)展了PLC功能,又使用靈活方便,擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。
加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力,是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類(lèi):一類(lèi)是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信,各PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家都有自己的專(zhuān)有聯(lián)網(wǎng)手段;另一類(lèi)是PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信,一般PLC都有專(zhuān)用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力,PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn),以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),PLC已成為集散控制系統(tǒng)(DCS)不可缺少的重要組成部分。
4.增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力
根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明:在PLC控制系統(tǒng)的故障中,CPU占5%,I/O接口占15%,輸入設(shè)備占45%,輸出設(shè)備占30%,線(xiàn)路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障,它可通過(guò)PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理;而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此,PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家都致力于研制、發(fā)展用于檢測(cè)外部故障的專(zhuān)用智能模塊,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。
5.編程語(yǔ)言多樣化
在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的同時(shí),PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富,功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語(yǔ)言外,為了適應(yīng)各種控制要求,出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言(BASIC、C語(yǔ)言等)等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞:PLC、應(yīng)用、邏輯控制電路
二、結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)從結(jié)構(gòu)上分,PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
(1)中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞,它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài);并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時(shí),首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/O 映象區(qū),然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序,經(jīng)過(guò)命令解釋后,按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi),等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高PLC 的可靠性近年來(lái) 對(duì)大型PLC 還采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或采用三CPU 的表決式系統(tǒng),這樣即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。
CPU是PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用,每套PLC至少有一個(gè)CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入規(guī)定的寄存器中,同時(shí),診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后,從用戶(hù)程序存貯器中逐條讀取指令,經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),去指揮有關(guān)的控制電路。
CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線(xiàn)構(gòu)成,CPU單元還包括外圍芯片、總線(xiàn)接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù),是PLC不可缺少的組成單元。
在使用者看來(lái),不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路,但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算,在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算,并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),它們決定著PLC的工作速度,IO數(shù)量及軟件容量等,因此限制著控制規(guī)模。
(2) 存儲(chǔ)器
存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器;存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。
1.PLC 常用的存儲(chǔ)器類(lèi)型
(1) RAM (Random Assess Memory),這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器) ,其存取速度最快,由鋰電池支持。
(2) EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory),這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器,在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變(在紫外線(xiàn)連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。
(3) EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory),這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器,使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。
2.PLC 存儲(chǔ)空間的分配 雖然各種PLC 的CPU 的最大尋址空間各不相同,但是根據(jù)PLC 的工作原理其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域:系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū);系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)(包括I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等);用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)。
(1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)
在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序,包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序、等由制造廠(chǎng)商將其固化在EPROM 中,用戶(hù)不能直接存取,它和硬件一起決定了該P(yáng)LC 的性能。
(2)系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)
系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括I/O 映象區(qū)以及各類(lèi)軟設(shè)備如:邏輯線(xiàn)圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器、等存儲(chǔ)器。
I/O 映象區(qū),由于PLC 投入運(yùn)行后只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè),因此它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù),這些單元稱(chēng)作I/O 映象區(qū),一個(gè)開(kāi)關(guān)量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit),一個(gè)模擬量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字(16 個(gè)bit), 因此整個(gè)I/O 映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成:開(kāi)關(guān)量I/O 映象區(qū),模擬量I/O 映象區(qū)。
系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)除了I/O 映象區(qū)區(qū)以外,系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC 內(nèi)部各類(lèi)軟設(shè)備(邏輯線(xiàn)圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲(chǔ)區(qū),該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域,前者在PLC 斷電時(shí)由內(nèi)部的鋰電池供電,數(shù)據(jù)不會(huì)遺失,后者當(dāng)PLC 斷電時(shí)數(shù)據(jù)被清零
1) 邏輯線(xiàn)圈
與開(kāi)關(guān)輸出一樣,每個(gè)邏輯線(xiàn)圈占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位,但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè),只供用戶(hù)在編程中使用,其作用類(lèi)似于電器控制線(xiàn)路中的繼電器,另外不同的PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線(xiàn)圈,具有不同的功能。
2) 數(shù)據(jù)寄存器
與模擬量I/O 一樣,每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16bits) ,另外PLC 還提供數(shù)量不的特殊數(shù)據(jù)寄存器,具有不同的功能。
3) 計(jì)時(shí)器
4) 計(jì)數(shù)器
(3) 用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū) 用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶(hù)編制的用戶(hù)程序,不同類(lèi)型的PLC 其存儲(chǔ)容量各不相同。
(3) 電源
PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的,因此PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視,一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)可以不采取其它措施,而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。
(4) I/O 模塊
PLC與電氣回路的接口,是通過(guò)輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài),輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反。I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入(DI),開(kāi)關(guān)量輸出(DO),模擬量輸入(AI),模擬量輸出(AO)等模塊。
常用的I/O分類(lèi)如下:
1.開(kāi)關(guān)量:按電壓水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔離方式分,有繼電器隔離和晶體管隔離。
2.模擬量:按信號(hào)類(lèi)型分,有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
3.除了上述通用IO外,還有特殊IO模塊,如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
4.按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,I/O模塊可多可少,但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。
(5)PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備
編程設(shè)備:編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件,用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器,目前一般由計(jì)算機(jī)(運(yùn)行編程軟件)充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。
人機(jī)界面:最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕,目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛,由計(jì)算機(jī)(運(yùn)行組態(tài)軟件)充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。
三、PLC特點(diǎn)
作為一種新型的工業(yè)自動(dòng)控制裝置,PLC有以下一些特點(diǎn)。
1.高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力
高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力是PLC最突出的特點(diǎn)之一,主要表現(xiàn)在:用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器,僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件,接線(xiàn)大大減少,因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少;所有的I/O接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離;各輸入端均采用RC濾波器,并采取屏蔽措施;采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源;對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選;良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防故障擴(kuò)大;大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或3個(gè)CPU構(gòu)成的表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步增強(qiáng)。
2.豐富的I/O接口模塊
為了實(shí)現(xiàn)與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中的各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的相互連接,PLC除具有普通計(jì)算機(jī)的基本部分(如CPU、存儲(chǔ)器等)外,還有豐富的I/O接口模塊。對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)(交流或直流、開(kāi)關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱點(diǎn)等),設(shè)計(jì)有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備(按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、傳感器及變送器、電磁線(xiàn)圈、控制閥等)直接連接就。
3.靈活性
為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要,除了一些小型PLC以外,絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件,包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì),由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái),系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要自行組合。
相對(duì)于傳統(tǒng)的電氣控制線(xiàn)路,PLC為改進(jìn)和修改原設(shè)備提供了極其方便的手段,通過(guò)修改或重新編寫(xiě)應(yīng)用軟件,就可以用一臺(tái)PLC實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。
4.編程簡(jiǎn)單易學(xué)
PLC大多數(shù)用梯形圖作為主要的編程語(yǔ)言。梯形圖是一種面向用戶(hù)的編程語(yǔ)言,它的表達(dá)方式類(lèi)似于繼電器控制系統(tǒng)電路圖,具有形象直觀(guān)、易學(xué)易懂的特點(diǎn)。
5.系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單,維修方便
PLC不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房,可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接,即可投入運(yùn)行。
PLC的各種模塊上大多都有運(yùn)行和故障指示裝置,便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu),因此一旦某模塊發(fā)生故障,用戶(hù)可以通過(guò)更換模塊的方法,使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。
四、應(yīng)用
由于PLC自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),在工業(yè)控制中PLC以得到了廣泛應(yīng)用,包括機(jī)械、冶金、化工、運(yùn)輸、建筑等眾多領(lǐng)域,應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。PLC主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面。
1. 邏輯控制
邏輯控制室PLC最基本的應(yīng)用,它可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制裝置,如機(jī)床電氣控制、各種電機(jī)控制等,可實(shí)現(xiàn)組合邏輯控制、定時(shí)控制和順序邏輯控制等功能。
2. 運(yùn)動(dòng)控制
PLC使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊,可對(duì)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸和多軸位置的控制,使運(yùn)動(dòng)控制和順序控制功能有機(jī)的結(jié)合在一起。
3. 過(guò)程控制
過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。
4.通信聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC廠(chǎng)商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
5. 數(shù)據(jù)處理
現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用
通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過(guò)程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 PLC現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱(PLC、CAD/CAM、ROBOT)之一,以其可靠性高、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線(xiàn)修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、以易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制,具備高速計(jì)數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能,日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電—接觸控制系統(tǒng),在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。