1、-PLC 在工業自動化中的應用及發展目錄標題、摘要、關鍵詞4前言4第一章可編程序控制器概述(PLC) 51.1 PLC 的定義51.2 PLC 的產生51.3 PLC 的結構及分類61.4 PLC 的工作原理71.5 PLC 編程9第二章PLC的現狀112.1 PLC 的來源112.2 典型的PLC產品122.3 PLC 在我國的應用122.4 PLC 發展的重點13第三章PLC技術的應用153.1 PLC 工業自動化應用153.2 PLC 應用中需要注意的問題?工作環境和抗干擾17第四章PLC實際應用舉例184.1 接觸器聯鎖正反轉控制使用 PLC控制184.2 復合聯鎖正反轉能耗制動使用

2、PLC控制204.3 斷電延時型星角降壓啟動能耗制動控制使用PLC控制 22第五章PLC的發展趨勢和前景235.1 PLC 在工業領域應用的發展趨勢235.2 PLC 的前景 24參考文獻29PLC在工業自動化中的應用及發展電氣 091 唐典川 摘要 : 在現代化的工業生產設備中, 有大量的數字量及模擬量的控制裝置, 例如電機的啟停, 電磁閥的開閉, 產品的計數, 溫度、 壓力、 流量的設定與控制等，而PLC技術是解決上述問題的最有效、 最便捷的工具，因此PLC在工業控制領域得到了廣泛的應用。關鍵詞 : 可編程序控制器(PLC); 控制 ;自動化 ; 發展 ; 應用前言一直以來, 可編程序控制

3、器簡稱PLC 在工業自動化控制方面發揮著巨大作用 , 為各種各樣的自動化控制設備提供了廣泛、可靠的控制應用。PLC 主要能夠為自動化控制應用提供安個可靠和比較完善的解決方案, 適合當前自動化工業企業的需要。隨著計算機技術和通信技術的發展, 工業控制領域有了翻天覆地的變化 , 而 PLC 不斷地采用新技術以及增強系統的開放性, 在工業自動化領域中的應用范圍不斷擴大。PLC 將計算機技術、自動控制技術和通訊技術融為一體, 成為實現單機、車間、工廠自動化的核心設備, 其具有可靠性高、抗干擾能力強、組合靈活、編程簡單、維修方便等諸多優點。隨著技術的進步, 其控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發展為復雜

4、的連續控制和過程控制, 成為自動化領域的三大技術支柱。特別是在機器人、CAD/CAM&面有著廣泛的應用，主要應用的技術領域有: 順序控制、過程控制、位置控制、生產過程的監控和管理、結合網絡技術等。把PC中的技術，如視窗操作系統和網絡等向 PLC領域融合、滲透和集成的技術稱為PLC的商業技術。近年來PC在自動化中的應用領域也在擴大如用計算機的CNCF口 DCSS，把PC技術作為一種補充技術用于 PLC中，集成起來,目的是嵌入應用, 是軟控制器, 能實現實時延伸, 它只用廉價的芯片組就可進行浮點運算。可編程序控制器概述定義可編程序控制器又稱PLC國際電工委員會(IEC) 于 1987年頒布

5、了可編程控制器標準草案第三稿。在草案中對可編程控制器定義如下: “可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統 , 專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器, 用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令, 并通過數字式和模擬式的輸入和輸出, 控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外圍設備, 都應按易于與工業系統聯成一個整體, 易于擴充其功能的原則設計”。PLC的產生在工業生產過程中, 大量的開關量順序控制, 它按照邏輯條件進行順序動作 , 并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制及大量離散量的數據采集。傳統上 ,這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現

6、的。1968 年美國通用汽車公司提出取代繼電氣控制裝置的要求, 第二年 , 美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置, 首次采用程序化的手段應用于電氣控制, 這就是第一代可編程序控制器, 稱 Programmable ControllerPC 。個人計算機簡稱PC 發展起來后, 為了方便, 也為了反映可編程控制器的功能特點, 可編程序控制器定名為Programmable Logic ControllerPLC 。上世紀80年代至90年代中期是PLC®展最快的時期,年增長率一直保持為3040%在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提

7、高,PLC 逐漸進入過程控制領域, 在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的 DC繇統。PLC的組成及分類從結構上分，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、內存塊、電源等, 這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包才g CPU真塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。分類 :1 、小型 PLC小型PLC的I/O點數一般在128點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體, 除了開關量I/O 以外 , 還可以連接模擬量I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執行包括邏輯運算、計時、計數、算術運

8、算、數據處理和傳送、通訊聯網以及各種應用指令。2 、中型 PLC中型PLC采用模塊化結構，其I/O點數一般在2561024點之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC 通用的掃描處理方式外, 還能采用直接處理方式, 即在掃描用戶程序的過程中, 直接讀輸入, 刷新輸出。它能聯接各種特殊功能模塊通訊聯網功能更強, 指令系統更豐富, 內存容量更大, 掃描速度更快。3 、大型 PLC一般I/O點數在1024點以上的稱為大型PLG大型PLC的軟、硬件功能極強。 具有極強的自診斷功能。通訊聯網功能強, 有各種通訊聯網的模塊, 可以構成三級通訊網，實現工廠生產管理自動化。大型 PLC還可以采用三CPU勾成表決

9、式系統 , 使機器的可靠性更高。PLC的工作原理最初研制生產的PLC主要用于代替傳統的由繼電器接觸器構成的控制裝置 , 但這兩者的運行方式是不相同的:1 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式, 即如果這個繼電器的線圈通電或斷電, 該繼電器所有的觸點包括其常開或常閉觸點在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。2PLC的CPUU采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開, 該線圈的所有觸點包括其常開或常閉觸點不會立即動作 , 必須等掃描到該觸點時才會動作。為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異, 考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在 100m

10、s以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms,因此,PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式 -掃描技術。這樣在對于I/O 響應要求不高的場合,PLC 與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區別了。掃描技術當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPUZ一定的掃描速度重復執行上述三個階段。2 輸入采樣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和數據, 并將它們存入I/O 映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后, 轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個

11、階段中, 即使輸入狀態和數據發生變化,I/O 映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此 , 如果輸入是脈沖信號, 則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期, 才能保證在任何情況下, 該輸入均能被讀入。3 用戶程序執行階段在用戶程序執行階段,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, 又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路 , 并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算,然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統 RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O 映象區中對應位的狀態; 或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特

12、殊功能指令。即 , 在用戶程序執行過程中, 只有輸入點在I/O 映象區內的狀態和數據不會發生變化, 而其他輸出點和軟設備在I/O 映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化, 而且排在上面的梯形圖, 其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用; 相反 , 排在下面的梯形圖, 其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。3 輸出刷新階段,PLC 就進入輸出刷新階段。在此期間,CPU 按照I/O 映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路, 再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。這兩段程序執行的結果完全一樣

13、，但在PLC中執行的過程卻不一樣。程序1只用一次掃描周期，就可完成對M4勺刷新；程序2要用四次掃描周期，才能完 成對M4勺刷新。這兩個例子說明: 同樣的若干條梯形圖, 其排列次序不同, 執行的結果也不同。 另外 , 也可以看到: 采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然, 如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略, 那么二者之間就沒有什么區別了。一般來說 ,PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等, 如下圖所示, 即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新等所有時間的總和。它是一種圖形語言, 沿用傳統控制圖中的繼電器觸點、線圈、 串

14、聯等術語和一些圖形符號構成, 左右的豎線稱為左右母線。PLC 的 I/O 響應時間為了增強PLC的抗干擾能力，提高其可靠性，PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。為了能實現繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式掃描技術。以上兩個主要原因, 使得 PLC得 I/O 響應比一般微型計算機構成的工業控制系統滿的多, 其響應時間至少等于一個掃描周期, 一般均大于一個掃描周期甚至更長。所謂 I/O 響應時間指從PLC的某一輸入信號變化開始到系統有關輸出端信號的改變所需的時間。其最短的I/O響應時間與最長的I/O響應時間。PLC的編程PLC 軟件系統由系統程序和

15、用戶程序兩部分組成。系統程序包括監控程序、編譯程序、診斷程序等, 主要用于管理全機、將程序語言翻譯成機器語言,診斷機器故障。系統軟件由PLC廠家提供并已固化在EPRO附，不能直接存取和 干預。用戶程序是用戶根據現場控制要求,用PLC的程序語言編制的應用程序也 就是邏輯控制用來實現各種控制。標準語言梯形圖語言是最常用的一種語言, 它有以下特點:梯形圖中接點觸點只有常開和常閉，接點可以是PLC輸入點接的開關也 可以是PLC內部繼電器的接點或內部寄存器、計數器等的狀態。梯形圖中的接點可以任意串、并聯, 但線圈只能并聯不能串聯。內部繼電器、計數器、 寄存器等均不能直接控制外部負載, 只能做中間結果供C

16、PU內部使用。PLC 是按循環掃描事件, 沿梯形圖先后順序執行, 在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當做條件使用。1 、認識梯形圖和繼電器控制原理圖符號的區別:繼電器控制原理圖中的元件符號, 有常開觸點、常閉觸點和線圈, 為了區別它們，在有關符號邊上標注如KM KA KT等以示不同的器件，但其觸頭的數量 是受到限制。而PLC梯形圖中，也有常開、常閉觸點，在其邊上同樣可標注X、Y、 M S、T、C以示不同的軟器件。它最大的優點是：同一標記的觸點在不同的梯級 中 , 可以反復的出現。而繼電器則無法達到這一目的。而線圈的使用是相同的,即不同的線圈只能出現一次。2

17、 、編程元件的分類編程元件分為八大類，X為輸入繼電器、Y為輸出繼電器、M為輔助繼電 器、S為狀態繼電器、T為定時器、C為計數器、D為數據寄存器和指針P、I、N。 關于各類元件的功用，各種版本的PLC書籍均有介紹，故在此不介紹，但一定要清 楚各類元件的功能。3 、編程元件的指令由二部分組成:如LD功能含意X000元件地址,即LD X000,LDI Y0004、熟識PLC基本指令：LD取、LDI取反、OUT俞出指令;LD取、LDI取反以電工的說法前者是常開、 后者為常閉。這二條指令最常用于每條電路的第一個觸點即左母線第一個觸點 , 當然它也可能在電路塊與其它并聯中的第一個觸點中出現。第二章PLC的

18、現狀2.1 PLC 的來源1 、 在制造工業以改變幾何形狀和機械性能為特征和過程工業以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征中, 大量的開關量順序控制, 它按照邏輯條件進行順序動作, 并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制, 及大量離散量的數據采集。 傳統上 , 這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968 年美國 GM通用汽車公司提出取代繼電氣控制裝置的要求 , 第二年 , 美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置, 使得電氣控制功能實現的程序化, 這就是第一代可編程序控制器, 英文名字叫Programmable ControllerPC 。2 、隨著電子技術和計算機技術的

19、發生,PC 的功能越來越強大, 其概念和內涵也不斷擴展。3、上世紀80年代，個人計算機發展起來，也簡稱為PC,為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點, 美國 A-B 公司將可編程序控制器定名為可編程 序邏輯控制器 Programmable Logic ControllerPLC, 并將“PLC 作為其產品的 注冊商標。現在，仍常常將PLC簡稱PG4、上世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直 保持為3040%在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能 力和網絡能力得到大幅度提高,PLC 逐漸進入過程控制領域, 在某些應用上取代了在過程控制領域處于統

20、治地位的 DCS系統.5、近年，工業計算機技術IPC和現場總線技術FCS發展迅速，擠占了一部 分PLC市場,PLC增長速度出現漸緩的趨勢，但其在工業自動化控制特別是順序控 制中的地位, 在可預見的將來, 是無法取代的。6、目前，世界上有200多廠家生產300多品種PLC產品，主要應用在汽車 23%、糧食加工16.4%、化學/制藥14.6%、金屬/礦山11.5%、紙漿/造紙 11.3%等行業。2.2 典型的PLC產品1 、國外施耐德公司，Quantum、Premium. Momentums;羅克韋爾A-B 公司,SLC、 MicroLogix 、 Control Logix 等 ;西門子公司,

21、SIMATIC S7-400/300/200 系列 ;GE 公司 , 日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。2 、國內PLC 生產廠約30家 , 但沒有形成頗具規模的生產能力和名牌產品, 還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產。2.3 PLC 在我國的應用雖然我國在PLC生產方面非常弱，但在PLC應用方面，我國是很活躍的, 近年來每年約新投入10萬臺套PLC產品，年銷售額30億人民幣，應用的行業也很 廣。在我國，一般按I/O點數將PLC分為以下級別但不絕對，國外分類有些區 別:微型 : 32 I/O小型: 256 I/O中型:1024 I/O大型:4096 I/O巨型:8192 I/O在我國

22、應用的PLC系統中，I/O 64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%,64點256點的占31%合計占整個PLC銷售額的78%在我國應用的PLC,幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現八國聯軍的態勢， 但從行業上分，有各自的勢力范圍。大中型集控系統采用歐美PLC居多，小型控制 系統、機床、設備單體自動化及OEMT品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網絡 和軟件方面具有優勢，而日本PLC在靈活性和價位方面占優勢。我國的PLC供應渠道，主要有制造商、分銷商代理商、系統集成商、OEM用戶、最終用戶。其中，大部分PLC是通過分銷商和系統集成商達到最終用戶的。2.4 PLC 發展的重點1 、人機界面更加友好PL

23、C 制造商紛紛通過收購或聯合軟件企業、或發展軟件產業, 大大提高了 其軟件水平,多數PLC品牌擁有與之相應的開發平臺和組態軟件,軟件和硬件的結合 , 提高了系統的性能, 同時 , 為用戶的開發和維護降低了成本, 使更易形成人機友好的控制系統,目前,PLC+網絡+IPC+CRT勺模式被廣泛應用。2 、網絡通訊能力大大加強PLC廠家在原來CPU真板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口, 而且提供完整的通訊網絡。由于近來數據通訊技術發展很快 , 用戶對開放性要求很強烈, 現場總線技術及以太網技術也同步發展。如羅克韋爾 A-B 公司主推的三層網絡結構體系, 即 E

24、therNet 、 ControlNet 、 DeviceNet,西門子公司在Profibus-DP 及 Profibus-FMS 網絡等。3 、開放性和互操作性大大發展PLC在發展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據的局面, 各自發展自己的標準, 兼容性很差, 這給用戶使用帶來不便, 并增加了維護成本。開放是發展的趨勢, 這已被各廠商所認識, 形成了長時期妥協與競爭的過程 , 并且這一過程還在繼續。開放的進程, 可以從以下方面反映:1IEC 形成了現場總線標準, 這一標準包含8 種標準 , 雖然有人說, 多種標準就是沒有標準, 但必竟是一個經過困難的爭論與妥協的成果。標

25、準推出后, 各廠商紛紛將自己的產品適應這些標準, 或者開發與之相應的新產品。2IEC制訂了基于Windows的編程語言標準IEC61131-3，它規定了指令表IL、梯形圖LD順序功能圖SFC功能塊圖FBD結構化文本ST五種編程語言。這是以數字技術為基礎的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然PLC開發上各工具仍不兼容，但基于這些標準的開發系統，使用戶在應用過程中, 可以較方便地適不同品牌的產品。3OPC 基金會推出了OPCOLE for Process Control 標準 , 這進一步增強了軟硬件的互操作性，通過OPC一致性測試的產品，可以實現方便的和無縫隙數據 交換。目

26、前，多數PLC軟件產品和相當一部分儀表、執行機構及其它設備具有了 OPg能。OPCW現場總線技術的結合，是未來控制系統向FCS技術發展的趨勢。4、PLC的功能進一步增強，應用范圍越來越廣泛。PLC 的網絡能力、模擬量處理能力、運算速度、內存、復雜運算能力均大大增強, 不再局限于邏輯控制的應用, 而越來越應用于過程控制方面, 有人統計,除石化過程等個別領域，PLC均有成功能應用，PLC在相當多的應用取代了昂貴的DCS從而使原來PLC順序控制+DCSS程控制的模式變成PLC+IPC奠式。5、工業以太網的發展對PLC有重要影響。以太網應用非常廣泛, 與工業網絡相比, 其成本非常低, 為此 , 人們致

27、力于將以太網引進控制領域。目前的挑戰在于1 硬件上如合適應工業惡劣環境;2 通訊機制如何提高其可靠。以太網能否順利進入工控領域, 還存在爭論。但以太網在工控系統的應用卻日益增多，適應這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應以太網的產品或中間產品第三章PLC技術的應用3.1 PLC 工業自動化應用自動化系統中所使用的各種類型 PLC,有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產現場的各單機設備上, 雖然它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環境中, 但 PLC 是專門為工業生產環境而設計的控制裝置, 在設計和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施, 故具有較強的適應惡劣工業環境的能力、運行

28、穩定性和較高的可靠性, 因此一般不需要采取什么特殊措施 就可以直接在工業環境使用。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC 由于采用現代大規模集成電路技術 , 采用嚴格的生產工藝制造, 內部電路采取了先進的抗干擾技術, 具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的 F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一 些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從 PLC的機外電路來說, 使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接 點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外,PLC帶有硬件故障自 我檢測功能, 出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中, 應用者

29、還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣, 整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。目前,PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業, 使用情況大致可歸納為如下幾類:開關量的邏輯控制：這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路, 實現邏輯控制、順序控制, 既可用于單臺設備的控制, 也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等; 模擬量控制: 在工業生產過程當中, 有許多連續變化的量,如溫度、壓力、流量、

30、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量(Analog)和數字量(Digital) 之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC 廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制；運動控 制:PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用I/O 模塊連接位置傳感器和執行機構, 現在一般使用專用的運動控制模 塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC 廠家的產品幾乎都有運動控制功能, 廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合; 過程控制: 過程控制是指對溫度、壓力、 流量等模擬量的閉環控制。作為工業

31、控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調 節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。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處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、 熱處理、 鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用; 數據處理 : 現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能, 可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較, 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, 或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統, 如

32、無人控制的柔性制造系統; 也可用于過程控制系統, 如造紙、 冶金、 食品工業中的一些大型控制系統；通信及聯網：PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的 通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重 視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口， 通信非常方便。3.2 PLC 應用中需要注意的問題?工作環境和抗干擾溫度PLC 要求環境溫度在055 , 安裝時不能放在發熱量大的元件下面, 四周通風散熱的空間應足夠大，基本單元和擴展單元之間要有 30mmz上間隔；開關柜上、 下部應有通風的百葉窗, 防止太陽光直接照射; 如果周圍

33、環境超過55 , 要安 裝電風扇強迫通風。濕度 為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對濕度應小于85%£凝露。震動應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為1055Hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時, 必須采取減震措施, 如采用減震膠等。空氣避免有腐蝕和易燃的氣體, 例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環境, 可將 PLC 安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中, 并安裝空氣凈化裝置。電源PLC供電電源為50Hz、2201±10%V勺交流電，對于電源線來的干擾,PLC本身具有足夠的抵制能力。對于可靠性要求很高的場合或電源干擾特別嚴重的環境 , 可以

34、安裝一臺帶屏蔽層的變比為1:1 的隔離變壓器, 以減少設備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端用接 LC濾波電路。FX系列PLC有直流24V輸出接線端 , 該接線端可為輸入傳感器如光電開關或接近開關提供直流24V 電源。當輸入端使用外接直流電源時, 應選用直流穩壓電源。因為普通的整流濾波電源, 由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息。PLC 應遠離強干擾源如電焊機、大功率硅整流裝置和大型動力設備, 不能與高壓電器安裝在同一個開關柜內。PLC 的輸入與輸出最好分開走線, 開關量與模擬量也要分開敷設。模擬量信號的傳送應采用屏蔽線, 屏蔽層應一端或兩端接地, 接地電阻應小于屏蔽層電阻的 1/10

35、。PLC 基本單元與擴展單元以及功能模塊的連接線纜應單獨敷設, 以防止外界信號的干擾。第四章PLC實際應用舉例PLC 在自動化控制領域占據著非常重要的地位, 下面我們用幾個常用的電路來舉例, 更好的了解PLC。4.1 接觸器聯鎖正反轉控制使用PLC控制本圖中靠近母線一側中的第一梯級和第二梯級中的X000、 X001 均為PLC外部按鈕SB2 SB3按鈕所控制的常開接點，一旦接到外部信號使相應的X000或X001 閉合 , 通過串接于第一或第二梯級相應線路, 使輸出繼電器Y000 或 Y001 線圈中的一個閉合, 由于輸出繼電器線圈的閉合, 使并接于第一和第二梯級中的常開接點Y000或Y001中

36、的一個閉合形成了自保關系。接于輸出繼電器外圍相應接觸器則帶動電動機運行。停止則由外部的SB1 按鈕控制, 使串接于第一和第二梯級中的常閉接點X002 斷開 , 不管是正轉還是反轉均能斷電, 從而使電動機停止運行。熱保護則由外部的FR驅動，使用接于第一和第二梯級中的常閉接點 X003斷開使電動機停轉。而用接于第一和第二梯級中的常閉接點Y001和Y000的作用，是保證在正轉時反轉回路被切斷, 同理反轉時正轉回路被切斷使它們只能處于一種狀態下運行，其實質是相互聯鎖的作用。這里特別要強調的是：由于PLC運行速度極快 , 在正反轉控制狀態下若沒有必要的外圍聯鎖, 將會造成短路。如果只靠PLC內部的聯鎖是

37、不行的。這一點一定要記住。而且在星角降壓啟動等必要的電路中均應考慮這一問題。4.2 復合聯鎖正反轉能耗制動使用 PLC控制本圖為正反轉能耗制動控制改為用 PLC控制，其工作原理是：當按接于外部的正轉按鈕SB1驅動第一梯級X000常開接點閉合而第二梯級中的 X000常閉接點則同時斷開, 切斷可能運行中的反轉功能, 起了互鎖作用, 通過串接于其后的X002、X001、Y001、Y002各接點的常閉，接通了 Y000輸出繼電器線圈使其閉合, 由于Y000線圈的閉合,導至第一梯級的并接于母線側的 Y000開接點閉合,形成 了 Y000的自保同時用接于第二梯級的，Y000常閉接點斷開，保證了在正轉的情況

38、 下不允許反轉，起了互鎖的作用。由于Y000的閉合，接通了正轉接觸器，帶動電動 機工作。第二梯級的工作則與第一梯級相似：即按外部反轉按鈕SB2,驅動第二梯 級 X001 常開接點閉合而第一梯級中的X001 常閉接點則同時斷開, 切斷可能運行中的正轉功能，起了互鎖作用，通過用接于其后的X002、X000 Y000 Y002各接 點的常閉，接通了 Y001輸出繼電器線圈使其閉合，由于Y001線圈的閉合，導至第 二梯級的并接于母線側的Y001 常開接點閉合形成了自保同時串接于第一梯級的Y001 常閉接點斷開, 保證了在反轉的情況下不允許正轉, 起了互鎖的作用。由于Y001 的閉合 , 接通了反轉接觸

39、器, 帶動電動機工作。若要停止, 則按外部按鈕SB3驅動了第三梯級的X002常開接點的閉合同時第一梯級和第二梯級的X002常閉接點斷開，切斷了正轉或反轉的工作。通過定時器 T0的常閉接點，接通了輸出繼電 器線圈Y002和定時器T0線圈，由于Y002的接通，具并接于第三梯級母線一側的 常開接點Y002閉合，形成了 Y002線圈的自保在這同時用接于第一梯級和第二梯 級的Y002的常閉接點斷開，再次可靠切斷了正轉或反轉，從而Y002接通了外接接觸器KM3面KM3則向電動機送入了直流電進行能耗制動。上述的定時器與Y002是同時閉合, 定時器在閉合的瞬間即開始計時, 本定時器計時時間為4S 計算方法:T

40、0的單位時間為100ms，而K值設定為40貝業100 X40=4000ms 1S=1000ms,4s時間一到, 串接于第三梯級的常閉接點T0 斷開 , 運行則停止。本梯形圖沒設置熱繼電器，可在第一、第二梯級的 Y000和Y001的線圈前端設置常閉接點 X003，外 部則接FR的常開接點。同理這線路由于是正反轉線路，在其外部應考慮進行必要 的接觸器輔助接點的聯鎖。4.3 斷電延時型星角降壓啟動能耗制動控制使用PLC控制PLC 沒有斷電延時型定時器, 只有通電延時型定時器。本梯形圖的工作原理：當外接啟動按鈕SB2按下，驅動第一梯級X000的常開接點閉合，通過用接其后的X001、T1、T0、Y002

41、的常閉接點，接通輸出繼電器，由于Y000線圈的閉合，促使第一梯級第一支路中的并聯常開觸點閉合形成Y000線圈自保，至使Y000驅動的接觸器KM3閉合將電動機繞組接成星形。在這同時，第二梯級中的左母線一側 的常開觸點Y000閉合，通過用接其后的X001、Y003的常閉接點接通了輸出繼電 器Y001和另一支路經Y002常閉接點相用的定時器線圈 T0K值為40。由于Y001 線圈的閉合使與本支路相并的母線一側Y001 閉合形成了Y001 線圈自保。由于Y001線圈的閉合，接于Y001后的外部接觸器 KM1閉合，電動機處于星接啟動狀態。在Y001閉合的同時定時器T0也已開始計時,4S后定時器T0常閉接

42、點，在第 一梯級中切斷了輸出繼電器 Y000線圈，解除了星接。而在這同時，第三梯級中左 母線一側的T0 常開接點閉合, 通過串接其后的X001、 Y000 的常閉接點, 接通了輸出繼電器Y002。由于Y002的接通，并接于左母線一側的Y002閉合，使Y002線 圈形成自保。Y002線圈后所接的接觸器 KM2接通，完成了星角轉換，使電動機進入了角接狀態。第一梯級中與第三梯級中所申接的 Y002和Y001常閉接點實質是星與角的互鎖。停止按外接停止按鈕 SB1,從梯形圖中可以看出由SB1驅動的第一梯級、 第二梯級和第三梯級均串接了X001 的常閉觸點, 其目的是讓電動機在任一運行狀態, 均能可靠停止

43、。而在第四梯級X001 接的是常開觸點, 其一旦閉合,通過用接其后的定時器常閉接點，接通了輸出繼電器Y003線圈和定時器T1線圈,由于 Y003 線圈的閉合, 其并接于第一梯級第二支路中的Y003 常開接點接通了Y000線圈，驅動KM3閉合，使電動機的處于星接狀態，以提供直流通道。在線圈Y003閉合后,驅動了外接接觸器KM4t電動機停止交流供電的情況下向電動機提供直流電進行能耗制動。定時器線圈T1 是與線圈Y003 同時獲電, 并開始計時,計時時間一到, 串接于第一梯級與第四梯級的常閉接點斷開, 使電動機完成了停車與制動的過程。外部接觸器接線時, 應考慮接觸器間的互相聯鎖以防短路。另本梯形圖沒

44、設置熱保護。第五章PLC的發展趨勢和前景5.1 PLC 在工業領域應用的發展趨勢工業自動化生產線的首要目標是保證產品質量, 生產過程不可能進行過多的人工干預, 產品質量的保證只能依賴在線質量檢測設備和儀器, 監視產品質量參數，為控制器提供準確的測量值和檢測狀態。長期以來PLC始終處于工業自動化控制領域的主戰場, 為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。 其主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案 , 適合于當前工業企業對自動化的需要。在企業方面, 國內企業經過多年的努力, 工業過程控制經過繼電器控制,PLC控制、集中監控，到現在的工業現場總線控制技術和管控

45、一體化控制系統為國內企業自動化、信息化打下了良好的基礎。如今, 工業企業現代化改造的方向是全而實現企業的自動化向信息化方向發展, 現代工業企業自動化的特征是自動控制技術、物流技術、信息技術的綜合應用。為了滿足企業提出的提質降耗、精細加工、小批多品、開發新品、管理控制結合的新需求, 企業自動控制技術的發展趨勢向著網絡化、智能化、數字化發展, 并且向實時在線質量檢測、實時數據自動采集、設計調試手段和工具、故障自診斷技術、數據自動管理等一系列先進技術發展。5.2 PLC 的前景前景一 :PLC將會成為過程控制領域內的日用品僅僅從PLC系統價格正在逐漸降低的理由進行推理，尤其在低端應用方 面,PLC將

46、會成為這一領域的日用品。由于 PLC系統最小模件單元的價格也只不 過 100 美元 , 甚至更低, 即使這些模件出現故障, 工業用戶從心理上已經感覺不到是否還值得重新修理。許多工業用戶直接采取了拋棄出現故障的模件, 進而換上一塊新模件的處理方式, 因為重新修理這樣的故障模件也許會花費同樣甚至更多的費用。相反，我們不要被低價格所愚弄。一些小型甚至超小型PLC系統已經向工業用戶提供了模擬量I/O 、 PID 控制回路、通信接口, 甚至與企業網絡系統相連接的現場總線。具有14個通道的I/O和4個PID控制回路的PLC系統，其價格才 99 美元 , 這種產品非常適合小系統控制應用的需要。一些PLCW應

47、商依托強大的應用市場繼續發展小型 PLCT品,甚至大量的 工業用戶已經將其看作是低端應用市場上的日用品。 PLC供應商需要充分考慮的 問題是他們不僅僅要供應硬件產品, 還必須采取相應的措施為工業用戶解決工程師可用的組態工具、故障診斷技術、網絡通信能力以及除基本自動化硬件以外的 附加軟件包的適用性能。Rockwell 公 司 最 近 為 其 CompactLogix 系 列 產 品 增 加 了 一 種 新 的 CompactLogix5330控制器。該控制器能夠與1769系列CompactI/O模件,不超過 256個本地I/O測點,另外還為用戶提供了 256kb存儲內存。CompactLogix

48、使用 了相同的能同時被ControlLogix 、 FlexLogix 、 SoftLogix 和 RSLogix5000 共享的 Logix 控制引擎。Automationdirect公司為其DL05型微型PLC也提供了個別新版本產品。D0-05DD-D包含了具備8通道DC俞入和8通道DC輸出的DL05CPU1件，采用了 12/24VDC電源供電、具備6kb的存儲器，可利用RLL/RLLPlus進行程序設計，還 提供了一個RS-232程序和通信接口。它具有兩種可組態并獨立于CW/CCWJ脈沖 順序輸出或者步序,直接脈沖輸出頻率可以達到7kHz。此外,D0-05DR-D還提供了 6 通道繼電器

49、輸出。Siemens公司為其SIMATICS7-200系列產品推出了采用一種新類型 CPU 的微型PLC系統。新類型CPUto S7-226，該CPUfe能夠進一步連接到工業 LAN系 統或者諸如調制解調器、打印機、條形碼閱讀器等外圍設備, 相應增加了點到點接口 (PPI) 或者自由接口(連續 ASCII) 。來自于GEFanuc自動化公司的一種新產品是 VersaCPUE05CPU件。該模件的特點主要包括與Ethernet 等的連接能力、更快的指令執行時間, 以及更多的用戶存儲器支持。新增加的功能包括一個10Base-T 連接、 全雙工通信接口, 通過利用切換開關以便消除數據碰撞現象, 并同

50、步進行發送和接收數據信息; 它還提供了 64kb用戶可配置存儲器，采用RS-232和RS-485接口進行通信連接；具備本地操作員界面; 以及可選擇與Ethernet 、 DeviceNet 和 Profibus 現場總線連接。Mitsubishi電子自動化公司已經推出了新一代 Q系列PLC系統，程序設計采用了基于Windows編程軟件工具。程序通過USEK口進行傳輸。其特點是能夠支持 Internet 電子郵件、調制解調器和10/100Mb/sEthernet; 可以連接到DeviceNet、Profibus、CC-Link 和 NET/10;每個 CPK以允許有不超過 252個程序的同步運行

51、; 另外 , 它的體積也是非常小的。CTC 公司為工業用戶提供了一套2601 自動化成套工具, 該工具包括增強型 2601 控 制 器 和 基 于 Windows 平 臺 的 QuickstepSE 程 序 開 發 工 具 軟 件包 ,QuickstepSE 是該公司用于2601 控制器具有專利的程序設計語言, 尤其能夠滿足需要數字控制和串行通信的小型應用項目的應用要求。為2601 所編寫的控制程序只要通過相應的轉換就可以運行于其他2000系列CTC空制器上。一種新的來自于IDEC公司的產品是MicroSmartPLC,在該PLC的CPU1件上提供了10、 16 或者 24 通道的 I/O 。

52、其特點包括一個標準的電源供應電路、4通道高速計數器、一個RS-232接口和一個模擬量分壓計。具有 24通道I/O的CPU真件也能夠與總計不超過88通道的I/O模件一起工作。來自 ifm 電子技術公司, 并具有一對AS-I 現場總線的主控制器包括兩個采用IEC61131-3標準編程以及依靠 AS-I和RS-485通信的AC1011PLC AC1011采用了單個控制器方式, 其 I/O 允許不超過124 通道輸入和124 通道輸出; 而AC1012則采用了雙寸5制器方式，其I/O通道數量是AC1011的兩倍。此外,許多PLC系統已經與操作員面板和其他 HMI系統一起使用，在有些情況下,PLC的邏輯處理功能已經被直接集成到 HMI軟件中。來自于B&R工業自動化公司的B&RPP21/41高級操作面板進一步結合了CompactPLG口 HMI面板系統,并應用于集成低價格機械控制和操作員界面。它具備 700kb 的 SRAM口 1.2MB的 FlashPROMff儲器，采用了基于 IEC61131-3 標準的 程序設計語言、ANSIC和B&R自動化Basic語言進行編程設計工作。模件單元包 括 16通道數字量I/O, 所具備的6個可利用擴展插槽用于附加的數字量、模擬量通道擴展以及通信I/O模件。串行和CANbu戢口也同樣被包含在其中。EXOR公司也已經通過將一個