输入指示不管输入单元的LED灯亮还是灭,请检查输入信号开关是否确实在ON或OFF状态。如果输入开关的额定电流容量过大或由于油侵入等原因,容易产生接触不良。当输入开关与LED灯亮用电阻并联时,即使输入开关OFF但并联电路仍导通,仍可对PLC进行输入。
如果使用光传感器等输入设备,由于发光/受光部位粘有污垢等,引起灵敏度变化,有可能不能完全进入“ON”状态。在比PLC运算周期短的时间内,不能接收到ON和OFF的输入。如果在输入端子上外加不同的电压时,会损坏输入回路。
5.输出指示不管输出单元的LED灯亮还是灭,如果负载不能进行ON或OFF时,主要是由于过载、负载短路或容量性负载的冲击电流等,引起继电器输出接点粘合,或接点接触面不好导致接触不良。提高PLC控制系统可靠性的措施虽然PLC具有很高的可靠性,并且有很强的抗干扰能力,但在过于恶劣的环境或安装使用不当等情况下,都有可能引起PLC内部信息的破坏而导致控制混乱,甚至造成内部元件损坏。
因此,安装时不要把发热量大的元件放在PLC的下方;PLC四周要有足够的通风散热空间;不要把PLC安装在阳光直接照射或离暖气、加热器、大功率电源等发热器件很近的场所;安装PLC的控制柜有通风的百叶窗,如果控制柜温度太高,应该在柜内安装风扇强迫通风。
为了提高PLC系统运行的可靠性,使用时应注意以下几个方面的问题。一、适合的工作环境1.环境温度适宜各生产厂家对PLC的环境温度都有一定的规定。通常PLC允许的环境温度约在0~55°C。2.环境湿度适宜PLC工作环境的空气相对湿度一般要求小于85%,以保证PLC的绝缘性能。
湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。因此,不能将PLC安装在结露、雨淋的场所。3.注意环境污染不宜把PLC安装在有大量污染物(如灰尘、油烟、铁粉等)、腐烛性气体和可燃性气体的场所,尤其是有腐蚀性气体的地方,易造成元件及印刷线路板的腐蚀。
如果只能安装在这种场所,在温度允许的条件下,可以将PLC封闭;或将PLC安装在密闭性较高的控制室内,并安装空气净化装置。4.远离振动和冲击源安装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所,尤其是连续、频繁的振动。
必要时可以采取相应措施来减轻振动和冲击的影响,以免造成接线或插件的松动。5.远离强干扰源PLC应远离强干扰源,如大功率晶闸管装置、高频设备和大型动力设备等,同时PLC还应该远离强电磁场和强放射源,以及易产生强静电的地方。
二、合理的安装与布线1.注意电源安装电源是干扰进入PLC的主要途径。PLC系统的电源有两类:外部电源和内部电源。外部电源是用来驱动PLC输出设备(负载)和提供输入信号的,又称用户电源,同一台PLC的外部电源可能有多规格。
外部电源的容量与性能由输出设备和PLC的输入电路决定。由于PLC的I/O电路都具有滤波、隔离功能,所以外部电源对PLC性能影响不大。因此,对外部电源的要求不高。内部电源是PLC的工作电源,即PLC内部电路的工作电源。
它的性能好坏直接影响到PLC的可靠性。因此,为了保证PLC的正常工作,对内部电源有较高的要求。一般PLC的内部电源都采用开关式稳压电源或原边带低通滤波器的稳压电源。在干扰较强或可靠性要求较高的场合,应该用带屏蔽层的隔离变压器,对PLC系统供电。
同时,在安装时还应注意以下问题:1)隔离变压器与PLC和I/O电源之间采用双绞线连接,以控制串模干扰;2)系统的动力线应足够粗,以降低大容量设备起动时引起的线路压降;3)PLC输入电路用外接直流电源时,采用稳压电源,以保证正确的输入信号。
(1)PLC控制系统的程序设计思想。由于生产过程控制要求的复杂程度不同,可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序。基本程序:既可以作为立程序控制简单的生产工艺过程,也可以作为组合模块结构中的单元程序;依据计算机程序的设计思想,基本程序的结构方式只有三种:顺序结构、条件分支结构和循环结构。
模块化程序:把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块,分别编写和调试,后组合成一个完成总任务的完整程序。这种方法叫做模块化程序设计。我们建议经常采用这种程序设计思想,因为各模块具有相对立性,相互连接关系简单,程序易于调试修改。
特别是用于复杂控制要求的生产过程。(2)PLC控制系统的程序设计要点。PLC控制系统I/O分配,依据生产流水线从前至后,I/O点数由小到大;尽可能把一个系统、设备或部件的I/O信号集中编址,以利于维护。
定时器、计数器要统一编号,不可重复使用同一编号,以确保PLC工作运行的可靠性。程序中大量使用的内部继电器或者中间标志位(不是I/O位),也要统一编号,进行分配。在地址分配完成后,应列出I/O分配表和内部继电器或者中间标志位分配表。
彼此有关的输出器件,如电机的正/反转等,其输出地址应连续安排,如Q2.0/Q2.1等。(3)PLC控制系统编程技巧。PLC程序设计的原则是逻辑关系简单明了,易于编程输入,少占内存,减少扫描时间,这是PLC编程必须遵循的原则。
下面介绍几点技巧。PLC各种触点可以多次重复使用,*用复杂的程序来减少触点使用次数。同一个继电器线圈在同一个程序中使用两次称为双线圈输出,双线圈输出容易引起误动作,在程序中尽量要避免线圈重复使用。如果必须是双线圈输出,可以采用置位和复位操作(以S7-300为例如SQ4.0或者RQ4.0)。
如果要使PLC多个输出为固定值1(常闭),可以采用字传送指令完成,例如Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同时都为1,可以使用一条指令将十六进制的数据0A9H直接传送QW2即可。对于非重要设备,可以通过硬件上多个触点串联后再接入PLC输入端,或者通过PLC编程来减少I/O点数,节约资源。
例如:我们使用一个按钮来控制设备的启动/停止,就可以采用二分频来实现。模块化编程思想的应用:我们可以把正反自锁互锁转程序封装成为一个模块,正反转点动封装成为一个模块,在PLC程序中我们可以重复调用该模块,不但减少编程量,而且减少内存占用量,有利于大型PLC程序的编制。
4PLC控制系统程序的调试PLC控制系统程序调试一般包括I/O端子测试和系统调试两部分内容,良好的调试步骤有利于加速总装调试的过程。4.1I/O端子测试用手动开关暂时代替现场输入信号,以手动方式逐一对PLC输入端子进行检查、验证,PLC输入端子的指示灯点亮,表示正常;反之,应检查接线或者是I/O点坏。
我们可以编写一个小程序,在输出电源良好的情况下,检查所有PLC输出端子指示灯是否全亮。PLC输入端子的指示灯点亮,表示正常。反之,应检查接线或者是I/O点坏。4.2系统调试系统调试应先按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好,然后装载程序于PLC中,运行PLC进行调试。
将PLC与现场设备连接。在正式调试前全面检查整个PLC控制系统,包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下即可送电。把PLC控制单元的工作方式设置为“RUN”开始运行。
反复调试可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当修改以配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。调试中多数是控制程序问题。一般分以下几步进行:(1)对每一个现场信号和控制量做单测试;(2)检查硬件/修改程序;(3)对现场信号和控制量做综合测试;(4)带设备调试;(5)调试结束。
1.合理的结构型式整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中;而模块式PLC的功能扩展灵活方便,I/O点数量、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面,选择余地较大。
选择适当的接地处单点接点。PLC的机型选择基本原则机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争佳的性能价格比。维修时只要更换模块,判断故障的范围也很方便。因此,模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差(维修量大)的场合。
2.安装方式的选择根据PLC的安装方式,系统分为集中式、远程I/O式和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程I/O式,因为它们的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在I/O装置附近,I/O连线比集中式的短,但需要增设驱动器和远程I/O电源。
多台联网的分布式适用于多台设备分别立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通信模块。3.相当的功能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都可满足。
对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A单元。具有加减算术运算。数据传送功能的增强型低档PLC。但是中、PLC价格较贵,一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。
4.响应速度的要求PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2-3个扫描周期。对于大多数应用场合来说,PLC的响应速度都可以满足要求,不是主要问题。然而对于某些个别场合,则要求考虑PLC的响应速度。为了减少PLC的I/O响应的延迟时间,可以选用扫描速度高的PLC,或选用具有高速I/O处理功能指令的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。
5.系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。6.机型统一一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题:(l)同一机型的PLC,其编程方法相同,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。
(2)同一机型的PLC,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。(3)同一机型的PLC,其设备通用,资源可共享,易于联信,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。PLC的容量选择两个方面的技巧PLC的容量选择PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。
1.I/O点数PLC的I/O点的价格还比较高,因此应该合理选用PLC的I/O点的数量,在满足控制要求的前提下力争使用I/O点少,但必须留有一定的备用量。通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要,再加上10%-15%的备用量来确定。
2.用户存储容量用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定。一般可按下式估算,再按实际需要留适当的余量(20%-30%)来选择。存储容量=开关量I/O点总数X10十模拟量通道数X100绝大部分PLC均能满足上式要求。
应当要注意的是:当控制系统较复杂。数据处理量较大时,可能会出现存储容量不够的问题,这时应对待。继电器的结构和工作原理及其在电机控制中的应用举例继电器的结构和工作原理l-2a是继电器结构示意图,它主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。
PLC的输出负载可能产生干扰,因此要采取措施加以控制,如直流输出的续流管保护,交流输出的阻容吸收电路,晶体管晶体管是由三层杂质半导体构成的器件,有三个电,所以又称为半导体三管,晶体三管等,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;1957年美国通用电器公司开发出上款晶闸管产品,并于1958年将其商业化;晶闸管是PNPN四层半导体结构,它有三个:阳,阴和门;晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程。
采用继电器输出时,所承受的电感性负载的大小,会影响到继电器的使用寿命,因此,使用电感性负载时应合理选择,或加隔离继电器。基于PLC的主轴轴承温度的检测系统数控机床可用测量法对主轴轴承温度进行监测。通过测量主轴轴承运转中的温升,来了解主轴轴承是否正常。
轴承温度一般限制在温度升高不**过45℃,监测中若发现轴承的温度**过70-80℃,应立即停机检查。1安装及接线数控机床可利用热电阻、多通道数字仪表及PLC控制系统的结合,来实现主轴轴承温度的检测。在主轴前、中、后轴承处,安装4个热电阻。
PLC控制系统采集4个测量点的温度,来监测不同位置处轴承温升情况。2控制要求及原理温度控制系统利用热电阻进行测量点的温度测量,利用多通道数字仪表来显示主轴轴承的温度值。PLC实现参数设定、远程、数据存储和报好处理等功能。
在实际编程过程中,不需要编写读写PLC寄存器的程序,通过数据定义的方法,在定义了I/O变量后,可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、数据记录和报好等。系统设置一个启动按钮来启动控制程序,设置红、绿2个指示灯来显示温度状态。
4个测量点的温度在要求范围内,绿灯亮,表示主轴可正常运转;当某一个被测点温度达到上,即便主轴转速还未达到要求,则红灯亮,同时数控系统显示器上相对应的轴承报好。操作者将主轴立即停止运转,并根据对应报好号检查主轴轴承对应位置处的状况,从而避免主轴轴承研伤现象。
3结束语现代PLC具有功能强、集成度高、抗干扰能力强、组态灵活、工作稳定等显著特点,广泛应用于现代工业的自动控制中。PLC可扩展一些智能控制模块,构成不同的控制系统,本文提到的主轴轴承温度的检测就是以PLC为核心的智能温度控制系统,操作方便,可靠性好,具有重要的现实意义。
电梯PLC控制简介电梯是现代建筑内关系到生命财产安全的重要交通工具。如何提高电梯的运行效率、降低电梯能耗以及减少机械磨损、延长电梯的使用寿命,都是非常重要的研究课题。电梯是楼层用以固定提升的成套设备,具有安全可靠、乘坐舒适、停层准确、操作简便、运输效率高等特点。
目前电梯的控制普遍采用了两种方式,一是采用微机作为信号控制单元,完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定,实现电梯的自动调度和集选运行功能,拖动控制则由变频器来完成;*二种控制方式用可编程控制器(PLC)取代微机实现信号集选控制。
它由提升曳引系统、引导系统、安全装置和电控系统组成。从控制方式和性能上来说,这两种方法并没有太大的区别。国内厂家大多选择*二种方式,其原因在于生产规模较小,自己设计和制造微机控制装置成本较高;而PLC可靠性高,程序设计方便灵活。
本设计在用三菱FX2系列PLC控制静磁栅位移传感器实现电梯平层控制。静磁栅位移传感器在电梯控制系统中的作用为电梯平层控制的调整,电控系统是电梯的“**”,其质量的好与坏直接影响电梯质量。客梯和梯都讲究乘坐舒适,而舒适感与运行时间有关。
4系统设计的工作量小,维护方便,容易改造(1)设计与维护PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。特别适合多品种、小批量的生产场合。(2)安装与布线动力线、控制线以及PLC的电源线电源线是用作电气组件或设备与电源的连接线,通常来说指电线与其一端连接的插头或尾插的体,是电器产品的基本零部件之一。
电源线分为电线和插头两部分。和I/O线应分别配线,隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。将PLC的I/O线和大功率线分开走线,如必须在同*槽内,分开捆扎交流线、直流线,若条件允许,分槽走线好,这不仅能使其有尽可能大的空间距离,并能将干扰降到低限度。
PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备,不能与高压电器安装在同一个开关柜内。在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。PLC的输入与输出好采用分开走线,开关量与模拟量也要分开敷设。
模拟量信号的传送应采用屏蔽线,屏蔽层应一端或两端接地,接地电阻电阻,物质对电流的阻碍作用就叫该物质的电阻。电阻小的物质称为电导体,简称导体。电阻大的物质称为电绝缘体,简称绝缘体。应小于屏蔽层电阻的1/10。
交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层,有时还加有防止水份侵入的严密内护层,或还加机械强度大的外护层,结构较为复杂,截面积较大的产品叫做电缆。
,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。(3)I/O端的接线输入接线:输入接线一般不要太长。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些;输入/输出线不能用同一根电缆,输入/输出线要分开;尽可能采用常开触点形式连接到输入端,使编制的梯形图与继电器原理图一致,便于阅读。
PLC的基本性能及指标工作速度工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。执行时间短可加快PLC对一般输入信号的响应速度。5.2控制规模控制规模代表PLC控制能力,看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。
控制规模是对PLC其它性能指标起着制约作用的指标;也是PLC划分为微、小、中、大和特大型5.3组成模块PLC的结构虽有箱体及模块式之分,但从质上看,箱体也是模块,只是它集成了更多的功能。组成PLC的模块是PLC的硬件基础,只有弄清所选用的PLC都具有那些模块及其特点,才能正确选用模块,去组成一整的PLC,以满足控制系统PLC的要求。
常见的PLC模块有:CPU模块,它是PLC的硬件核心。I/O模块,它集成了I/O电路,并依点数及电路类型划分为不同规格的模块。底板、机架模块,它为PLC各模块的装提供基板,并为模块间的联系提供总线。5.4内存容PLC内存有用户及系统两大部分。
5.5指令系统PLC有多少条指令,各条指令又具有什么功能,是了解与使用PLC的重要方面。5.6支持软件为了便于编制PLC程序,多数PLC厂家都开发有关计算机支持软件。再前进一步,从理论上讲使自然语言编程也是完全可能的。
(一)运算功能简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能;普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能;较复杂运算功能有代数运算、数据传送等;大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他运算功能。
PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等;大中型PLC通信总线(含接口设备和电缆)应1:1冗余配置,通信总线应符合国际标准,通信距离应满足装置实际要求。
5.7可靠控制为使PLC能可靠工作,在硬件与软件两个方面PLC厂家都采取了很多措施,对一些可靠要求的PLC,还有相应的的措施,如热备、冗余等等。5.8经济指标以上七条讲的都是PLC的技术性能。PLC系统的通信网络中,上级的网络通信速率应大于1Mbps,通信负荷不大于60%。
例如对输入模块,应考虑信号电平、信号输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。3)根据需要对重要的I/O信号,可选用2重化或3重化的I/O接口单元。(六)经济性的考虑选择PLC时,应考虑性能价格比。PLC设计时应注意安全问题假若您拥有原始程式,您只要将PLC记忆体全部即可。
方法如下:1.若您使用掌上型程式书写器当书写器与PLC连接后选择ONLINE模态,按GO鍵,银幕会要求您打入密码,此时请您按SP鍵8次,再按GO鍵3次,如此一來,您的PLC就恢复到出厂时的状态,您只要再将原始程式打入PLC即可。
2.若您使用FXN,DOS版V2.0以上版本软件于MODE视窗中按7,5,3,再于出现的画面中选项,以上、下键选择"MEMORYALLCLEAR"再按"Enter"鍵,如此,PLC內部记忆体将全部被。使用者再将原始程序写入PLC內即可。
3.若您使用FXNWindows版V1.0以上版本软件先将原始程序显示余荧屏上,将PLC置于STOP状态,再于画面上功能功能选择列中选PLC,再选PLCmemoryclear…,跳出新画面后,将三项选项全部选定,再按"Enter"键,画面将出现"确定"及"取消"两选择让您做決定,此时,选"确定",。
4用于数据采随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。农业的大棚环境参数调控,水利灌溉也用到它PLC能有上述几个范围广泛的应用,是PLC自身特点决定的,也是PLC技术不断完善的结果。为什么说PLC使用方便PLC有五个方面的方便:(1)配置方便:可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC,那种类型的,用什么模块,要多少模块,确定后,到市场上定货购买即可。
(2)安装方便:PLC硬件安装简单,组装容易。外部接线有接线器,接线简单,而且一次接好后,更换模块时,把接线器安装到新模块上即可,都不必再接线。内部什么线都不要接,只要作些必要的DIP开关设定或软件设定,以及编制好用户程序就可工作。
(3)编程方便:PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器,但它通过程序(软件)与系统内存,这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。即使是小型的PLC,内部继电器数都可以千计,时间继电器、计数也以百计。
PLC的外设很丰富,编程器种类很多,用起来都较方便,还有数据器,可PLC的工作。使用PLC的软件也很多,不仅可用类似于继电电路设计的梯形图语言,有的还可用BASIC语言、C语言,以至于自然语言。
这些也为PLC编程提供了方便。PLC的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的PLC的程序完善之后,凡这种产品都可使用。生产一台,拷贝一份即可。这比起继电器电路台台设备都要接线、调试,要省事及简单得多。
(4)维修方便:这是因为:①PLC工作可靠,出现故障的情况不多,这大大减轻了维修的工作量。这在讲述PLC的*三个特点时,还将进一步介绍。②即使PLC出现故障,维修也很方便。这是因为PLC都设有很多故障提示信号,如PLC支持内存保持数据的电池电压不足,相应的就有电压低信号指示。
而且,PLC本身还可作故障情况记录。所以,PLC出了故障,很易诊断。同时,诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故,而模块的备件市场可以买到,进行简单的更换就可以。至于软件,调试好后不会出故障,再多只要依据使用经验进行调整,使之完善就是了。
(5)改用方便:PLC用于某设备,若这个设备不再使用了,其所用的PLC还可给别的设备使用,只要改编一下程序,就可办到。如果原设备与新设备差别较大,它的一些模块还可重用。PLC控制系统的维护内容PLC的日常维护和保养比较简单,主要是更换保险丝和锂电池,基本没有其它易损元器件。
由于存放用户程序的随机存储器(RAM)、计数器和具有保持功能的继电器等均用锂电池保护,锂电池的寿命大约为5年,当锂电池的电压逐渐降低到一定程度时,PLC基本单元上电池电压跌落到指示灯亮,提示用户注意有锂电池所支持的程序还可保留一周左右,必须更换电池,这是日常维护的主要内容。
调换锂电池的步骤为:■在拆装前,应先让PLC通电15秒以上(这样可使作为存储器备用电源的电容器充电,在锂电池断开后,该电容可对PLC做短暂供电,以保护RAM中的信息不丢失);■断开PLC的交流电源;■打开基本单元的电池盖板;■取下旧电池,装上新电池;■盖上电池盖板。
注意更换电池时间要尽量短,一般不允许**过3分钟。此外,应注意更换保险丝时要采用型号的产品。I/O模块的更换若需替换一个模块,用户应确认被安装的模块是同类型。有些I/O系统允许带电更换模块,而有些则需切断电源。
若替换后可解决问题,但在一相对较短时间后又发生故障,那么用户应检查能产生电压的感性负载,也许需要从外部抑制其电流尖峰。如果保险丝在更换后易被烧断,则有可能是模块的输出电流**限,或输出设备被短路。PLC的故障诊断是一个十分重要的问题,是保证PLC控制系统正常、可靠运行的关键。
本文对常用的故障诊断方法进行了探讨。在实际工作过程中,应充分考虑到对PLC的各种不利因素,定期进行检查和日常维护,以保证PLC控制系统安全、可靠地运行。PLC系统设计的内容输入回路的设计1、电源回路PLC供电电源一般为AC85—240V(也有DC24V),适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:1隔离变压器等)。
2、PLC上DC24V电源的使用各公司PLC产品上一般都有DC24V电源,但该电源容量小,为几十毫安至几百毫安,用其带负载时要注意容量,同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行)。
3、外部DC24V电源若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等,而PLC上DC24V电源容量不够时,要从外部提供DC24V电源;但该电源的“—”端不要与PLC的DC24V的“—”端以及“COM”端相连,否则会影响PLC的运行。
4、输入的灵敏度各厂家对PLC的输人端电压和电流都有规定,如日本三菱公司F7n系列PLC的输入值为:DC24V、7mA,启动电流为4.5mA,关断电流小于1.5mA,因此,当输入回路串有二管或电阻(不能完全启动),或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断),就会有误动作,灵敏度下降,对此应采取措施。
PLC使用以下几类CPU芯片:(1)通用微处理器,如Intel公司的8086,80186到Pentium系列芯片;(2)单片微处理器(单片机),如Intel公司的MCS51/96系列单片机;(3)位片式微处理器,如AMD2900系列位片式微处理器。
PLC中的常用的CPU和存储器简介CPU模块相当于人的大脑和心脏,它不断地采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出;存储器用来储存程序和数据。1.CPU芯片CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。2.存储器PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。
系统程序相当于个人计算机的操作系统,它使PLC具有基本的智能,能够完成PLC设计者规定的各种工作。系统程序由PLC生产厂家设计并固化在ROM内,用户不能直接读取。PLC的用户程序由用户设计,它决定了PLC的输入信号与输出信号之间的具体关系。
用户程序存储器的容量一般以字(每个字由16位二进制数组成)为单位,三菱的FX系列PLC将用户程序存储器的单位称为步(Step,即字)。小型PLC的用户程序存储器容量在lK字左右,大型PLC的用户程序存储器容量可达数M(兆)字。
PLC常用以下几种存储器:(1)随机存取存储器:(RAM)用户可以用编程器读出RAM中的内容,也可以将用户程序写入RAM,因此RAM又叫读/写存储器。它是易失性的存储器,将它的电源断开后,储存的信息将会丢失。
RAM的工作速度高,价格低,改写方便。为了在关断PLC外部电源后,保存RAM中的用户程序和某些数据(如计数器的计数值),为RAM配备了一个锂电池。现在有的PLC仍用RAM来储存用户程序。锂电池可用2~5年,需要更换锂电池时,PLC面板上的“电池电压过低”发光二管亮,同时有一个内部标志位变为l状态,可以用它的常开触点来接通控制屏面板上的指示灯或声光报好器,通知用户及时更换锂电池。
(2)只读存储器(ROM)ROM的内容只能读出,不能写入。它是非易失的,它的电源消失后,仍能保存储存的内容。ROM—般用来存放PLC的系统程序。(3)可电擦除的EPROM(EEPROM或E2PROM)它是非易失性的,但是可以用编程器对它编程,兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点。
可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController)简要介绍可编程控制器是60年代末在美国先出现,当时叫可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController),目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。
但是写入信息所需的时间比RAM长得多,EEPROM用来存放用户程序。有的PLC将EEPROM作为基本配置,有的PLC将EEPROM作为可选件。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。
随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,PLC已广泛地使用微处理器作为处理器,输入输出模块和电路也都采用了中、大规模甚至**大规模的集成电路,这时的PLC已不再是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。
根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点。可编程控制器对用户来说,是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此可在初步设计阶段选用可编程控制器,在实施阶段再确定工艺过程。
平层误差应符合表1规定开放式PLC的概念及设计目前,国内用户选用的可编程控制器(PLC)仍以国外产品为主,造成这种局面的一个重要原因是欧、美、日等发达工业掌握了PLC的核心技术,其硬软件技术对应用者来说完全是封闭的,使用者只能从应用的角度学习PLC,而不能参与PLC的开发[1-2]。
能实现自动平层,且平层必须准确。能适应在较大范围内变动地提升载荷,能重载起动。根据电梯运行的特点及以上要求,电梯的运行速度应当符合图1所示曲线。近年来,IEC国际标准的颁布和实施为各PLC生产厂家提供了统一的软件开发准则,开放的高性能单片机技术的发展,为硬件开发提供了有效的物质基础[3]。
在这样的背景下,研制开放的PLC系统无论对于科学研究还是促进PLC行业的发展都有积的现实意义。PLC是一种于工业控制的计算机,其硬件主要由处理器、存储器、输入/输出接口等组成[4],其硬件结构如图1所示。
1开放式可编程控制器开放式PLC硬件结构采用CPU+模块+接口构成,各个接口都按标准设计,大大提高了PLC的开放性,使其能方便地与大系统连接。编程语言遵循国际标准IEC,并将基于PC的编程软件作为PLC编程工具。
主要电路有:微控制器STC89C51RC、开关量输入电路、继电器输出电路、晶体管输出电路、RS232通信接口电路、电源电路、时钟复位电路和USB通信接口电路等,PLC硬件系统框图如图2所示,软件采用Borland公司集成开发软件C++Builder,通过集成平台对51内核处理器指令集进行解释、编译,。
USB通信部分选择Philips公司的PDIUSBD12[5]芯片作为系统的USB接口器件,片内集成了高性能USB接口电路、SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器等,可与任何外部控制器或微处理器实现高速并行通信,其速率为2Mb/s,完**够满足设计所要求的数据传输速度。
系统硬件部分采用高性能51内核处理器STC89C51,其为模块化设计,采用滤波、隔离电路,以降低成本。2系统硬件设计可编程控制器单片机部分电路图如图3所示。USB通信接口模块电路如图4所示。3系统软件设计系统软件结构如图5所示。
图中,系统编辑模块为用户提供编辑环境,接收用户的梯形图程序输入,并将其存储为相应的文件。梯形图语言为一种图形语言,要直接对其进行编译十分困难,因此并不是直接对梯形图程序进行编译,而是先将其翻译成指令语言的文本形式,再对指令语言进行编译。
图形语言编译问题的解决,提高了代码的利用率[6-7]。通过提取数据结构中的数据,形成C语言程序文件,经过C51编译器、连接器、转换器的编译、连接、转换过程,生成能够在PLC硬件上运行的可执行文件。3.1用户界面PLC用户界面是实现可编程人机交互的重要部分,它以梯形图语言的形式录入用户控制程序,以二进制形式通过串口下载到PLC硬件,其梯形图表示的用户编程区如图6所示。
PLC在进行逻辑运算之前,必须对外部信号进行采样[8],若要实现指令的功能,先要设置外部I/O在梯形图中的地址,系统才能够对用户程序中所使用的I/O地址与单片机的引脚地址相匹配。本设计在I/O设置对话框底层设计了如表1所示的数据处理函数。
3.2USB通信PDIUSBD12的固件设计成完全的中断驱动,当CPU处理前台任务时,USB的传输可在后台进行;后台中断服务程序和前台主程序循环之间的数据交换可以通过事件标志和数据缓冲区来实现。当PDIUSBD12从USB收到一个数据包,即对CPU产生一个中断请求,CPU立刻响应中断。
绘制电气控制原理图的要求在绘制电气控制原理图时,先要求整体布局合理,一般是左边为输入回路,右边为输出回路,或者下边为输入回路,上边为输出回路,主要控制元件位于中间位置;其次要求所画原理图正确;再次所用元器件的图形符号应符合*共和国标准,要求对所用元件进行标注和说明,并对所有连线进行编号。
可编程序控制器的合理选择机型的选择我国市场**行的有如下几家PLC产品:1.施耐德公司,包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品,目前有Quantum、Premium、Momentum等产品;2.罗克韦尔公司(包括AB公司)PLC产品,目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等产品。
如YL-235A光机电一体化实训装置中所用的PLC为FX2N-48MR型,它的输出分为五组,其中有四组是四个输出端共用一个COM端,有一组是八个输出端共用一个COM端。PLC机型选择的基本原则是:在功能满足要求的前提下,选择可靠、维护使用方便以及性能价格比优的机型。
通常做法是,在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合,建议选用整体式结构的PLC;其他情况则好选用模块式结构的PLC;对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中,一般其控制速度无须考虑,因此,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求;而在控制比较复。
这样,同一机型的PLC模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理;同时,其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发;此外,由于其外部设备通用,资源可以共享,因此,配以上位计算机后即可把控制各立系统的多台PLC联成一个DCS系统,这样便于相互通信,集中管理。
根据不同的应用对象,表1列出了PLC的几种功能选择。表1PLC的功能及应用场合应该注意的是,同一企业应尽量做到机型统一。二、I/O的选择成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分,可分为微型PLC(32I/O)、小型PLC(256I/O)、中型PLC(1024I/O)、大型PLC(4.69I/O)、巨型PLC(8195I/O)五种。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
(一)确定I/O点数根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时,应再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
表2典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数(二)开关量I/O开关量I/O接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制设备(如指示灯、报好器、电动机起动器等)接收信号。典型的交流输入/输出信号为24~240V,直流输入/输出信号为5~240V。
尽管输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的,如用于错误信号的抖动电路等。(三)模拟量I/O模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+11V、4~20mA或10~50mA。
一些制造厂家在PLC上设计有模拟接口,因而可接收低电平信号,如RTD、热电偶等。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。(四)功能I/O在选择一台PLC时,用户可能会面临一些类型且不能用标准I/O实现的I/O限定(如定位、快速输入、频率等)。
PLC具有与计算机类似的一些功能器件和单元,它们包括:CPU、用于存储系统控制程序和用户程序的存储器、与外部设备进行数据通信的接口及工作电源等。为与外部机器和过程实现信号传送,PLC还具有输入、输出信号接口。
PLC有了这些功能器件和单元,即可用于完成各种的控制任务。PLC系统的基本功能结构框图如图1所示。PLC系统的基本功能结构2)具有面向用户的指令和于存储用户程序的存储器。用户控制逻辑用软件实现。适用于控制对象动作复杂,控制逻辑需要灵活变更的场合。
3)用户程序多采用图形符号和逻辑顺序关系与继电器电路十分近似的“梯形图”编辑。梯形图形象直观,工作原理易于理解和掌握。4)PLC可与编程机、编程器、个人计算机等设备联接,可以很方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存储和传送等操作。
5)PLC没有继电器那种接触不良、触点熔焊、磨损和线圈烧断等故障。运行中无振动、无噪音,且具有较强的抗干扰能力,可以在环境较差(如:粉尘、高温、潮湿等)的条件下稳定、可靠地工作。6)PLC结构紧凑、体积小、容易装入机床内部或电气箱内,便于实现数控机床的机电一体化。
PLC的开发利用,为数控机床提供了一种新型的顺序控制装置,并很快在实际应用中显示了强大的生命力。现在PLC已成为数控机床的一种基本的控制装置。与RLC比较,采用PLC的数控机床结构更紧凑,功能更丰富,工作更可靠。
对于车削中心、加工中心、FMC、FMS等机械运动复杂,自动化程度高的加工设备和生产制造系统,PLC则是不可缺少的控制装置。可编程控制器PLC系统程序、用户程序、编程语言1、系统程序系统程序是PLC赖以工作的基础,采用汇编语言编写,在PLC出厂时就已固化于ROM型系统程序存储器中。
系统程序分为系统程序和解释程序。系统程序用于监视并控制PLC的工作,如诊断PLC系统工作是否正常,对PLC各模块的工作进行控制,与处设交换信息,根据用户的设定使PLC比处在编制用户程序状态或者处在运行用户程序状态等。
解释程序用于把用户程序解释成微处理器能够执行的程序。来自PLC之家。2、用户程序用户程序又称为应用程序,是用户为完成某一特定的控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。用户程序通过编程器输入到PLC的用户程序存储器中。
3、编程语言可编程控制器是通过程序对系统进行控制的,所以各种机型的PLC都有自己的编程语言。PLC的编程语言有多种,如梯形图、语句表、逻辑功能图、逻辑方程式等。下面介绍常用的梯形图和语句表编程语言。PLC提供的编程语言简介PLC的编程语言与一般计算机语言相比具有明显的特点,它既不同于一般语言,也不同于一般汇编语言,它既要易于编写又要易于调试。
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