第6部分

PLC控制系統的設計可編程序控制器（PLC）應用技術6.1PLC控制系統設計的基本原則與內容

6.1.1PLC控制系統設計的基本原則

在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：最大限度地滿足控制要求充分發揮PLC功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計中最重要的一條原則。設計人員要深入現場進行調查研究，收集資料。同時要注意和現場工程管理和技術人員及操作人員緊密配合，共同解決重點問題和疑難問題。保證系統的安全可靠保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，是設計控制系統的重要原則。力求簡單、經濟、使用與維修方便在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。不宜盲目追求自動化和高指標。適應發展的需要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。6.1PLC控制系統設計的基本原則與內容

6.1.2PLC控制系統設計的步驟1）分析被控對象并提出控制要求詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統的控制要求，確定控制方案，擬定設計任務書。2）確定輸入／輸出設備根據系統的控制要求，確定系統所需的全部輸入設備（如：按紐、位置開關、轉換開關及各種傳感器等）和輸出設備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執行器等），從而確定與PLC有關的輸入/輸出設備，以確定PLC的I/O點數。6.1PLC控制系統設計的基本原則與內容

6.1.2PLC控制系統設計的步驟3）選擇PLCPLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇4）分配I/O點并設計PLC外圍硬件線路分配I/O點：畫出PLC的I/O點與輸入/輸出設備的連接圖或對應關系表。PLC外圍硬件線路：畫出系統其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入PLC的控制電路等。由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統的電氣原理圖。到此為止系統的硬件電氣線路已經確定。6.1PLC控制系統設計的基本原則與內容

6.1.2PLC控制系統設計的步驟5）程序設計程序設計：1）控制程序；2）初始化程序；3）檢測、故障診斷和顯示等程序；4）保護和連鎖程序。模擬調試：根據產生現場信號的方式不同，模擬調試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。6）硬件實施設計控制柜和操作臺等部分的電器布置圖及安裝接線圖；設計系統各部分之間的電氣互連圖；根據施工圖紙進行現場接線，并進行詳細檢查。由于程序設計與硬件實施可同時進行，因此PLC控制系統的設計周期可大大縮短。6.1PLC控制系統設計的基本原則與內容

6.1.2PLC控制系統設計的步驟7）聯機調試聯機調試是將通過模擬調試的程序進一步進行在線統調。聯機調試過程應循序漸進，從PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。如不符合要求，則對硬件和程序作調整。通常只需修改部份程序即可。全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，如果工作正常、程序不需要修改，應將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。8）整理和編寫技術文件技術文件包括設計說明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細表、PLC程序以及使用說明書等。6.2PLC的選擇隨著PLC技術的發展，PLC產品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結構形式、性能、容量、指令系統、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統的技術經濟指標有著重要意義。PLC的選擇主要應從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。

6.2PLC的選擇

6.2.1PLC機型的選擇PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：合理的結構型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。安裝方式的選擇安裝方式有集中式、遠程I／O式以及多臺PLC聯網的分布式。相應的功能要求響應速度要求系統可靠性的要求對可靠性要求很高的系統，應考慮是否采用冗余系統或熱備用系統機型盡量統一便于備品備件的采購和管理；有利于技術力量的培訓和技術水平的提高，外部設備通用，資源可共享，易于聯網通信。6.2PLC的選擇

6.2.2PLC容量的選擇I／O點數的選擇在滿足控制要求的前提下力爭使用的I／O點最少。需要加上10％~15％的裕量。存儲容量的選擇存儲容量大小不僅與PLC系統的功能有關，還與功能實現的方法、程序編寫水平有關。一個有經驗的程序員和一個初學者，在完成同一復雜功能時，其程序量可能相差25％之多。在I／O點數確定的基礎上，按下式估算存儲容量后，再加20％~30％的裕量。

存儲容量(字節)＝開關量I/O點數×10＋模擬量I/O通道數×100存儲容量選擇的同時，注意對存儲器的類型的選擇。

6.2PLC的選擇

6.2.3I／O模塊的選擇開關量輸入模塊的選擇

1）輸入信號的類型及電壓等級有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時主要根據現場輸入信號和周圍環境因素等。

直流輸入模塊的延遲時間較短，還可以直接與接近開關、光電開關等電子輸入設備連接；

交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環境。開關量輸入模塊的電壓等級有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。

選擇時主要根據現場輸入設備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于傳輸距離較近場合，如5Ｖ輸入模塊最遠不得超過１０米。距離較遠的應選用輸入電壓等級較高的。6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇開關量輸入模模塊的選擇2）輸入接線線方式主要有匯點式和分組組式兩種接線方式式6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇開關量輸入模模塊的選擇3）注意同時時接通的輸入入點數量對于選用高密密度的輸入模模塊(如32點、48點點等)，應考考慮該模塊同同時接通的點點數一般不要要超過輸入點點數的60％％。4）輸入門檻檻電平門檻電平越高高，抗干擾能能力越強，傳傳輸距離也越越遠，具體可可參閱PLC說明書。6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇開關量輸出模模塊的選擇1）輸出方式式開關量輸出模模塊有繼電器輸出、、晶閘管輸出出和晶體管輸輸出三種方式繼電器輸出：價格便宜，，可以驅動交交、直流負載載，適用的電電壓大小范圍圍較寬、導通通壓降小，承承受瞬時過電電壓和過電流流的能力較強強，但動作速速度較慢（驅驅動感性負載載時，觸點動動作頻率不超超過1HZ）、壽命較短、可可靠性較差，，只能適用于于不頻繁通斷斷的場合。對于頻繁通斷斷的負載，應應該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無無觸點元件。。但晶閘管輸輸出只能用于于交流負載，，而晶體管輸輸出只能用于于直流負載。。6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇開關量輸出模模塊的選擇2）輸出接線線方式開關量輸出模模塊主要有分組式和分隔隔式兩種接線方式式6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇開關量輸出模模塊的選擇3）驅動能力力應根據實際輸輸出設備的電電流大小來選選擇輸出模塊塊的輸出電流流。如果實際際輸出設備的的電流較大，，輸出模塊無無法直接驅動動，可增加中間放放大環節。4）注意同時時接通的輸出出點數量同時接通輸出出設備的累計計電流值必須須小于公共端端所允許通過過的電流值一般來講，同同時接通的點點數不要超出出同一公共端端輸出點數的的60％5）輸出的最最大電流與負負載類型、環環境溫度等因因素有關與不同的負載載類型密切相相關，特別是是輸出的最大大電流。晶閘閘管的最大輸輸出電流隨環環境溫度升高高會降低，在在實際使用中中也應注意。。6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇模擬量I/O模塊的選擇模擬量輸入（A/D）模塊是將現場場由傳感器檢檢測而產生的的連續的模擬擬量信號轉換換成PLC內部可接受的的數字量；模擬量輸出(D/A)模塊是將PLC內部的數字量量轉換為模擬擬量信號輸出出。典型模擬量I/O模塊的量程為為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據實實際需要選用用，同時還應應考慮其分辨率和轉換換精度等因素。一些PLC制造廠家還提提供特殊模擬擬量輸入模塊塊，可用來直直接接收低電電平信號（如如RTD、熱電偶等信號號）6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇特殊功能模塊塊的選擇PLC廠家相繼推出出了一些具有有特殊功能的的I/O模塊，有的還還推出了自帶帶CPU的智能型I/O模塊，如高速速計數器、凸凸輪模擬器、、位置控制模模塊、PID控制模塊、通通信模塊等。。6.2PLC的選擇I／O模塊的選擇電源模塊及其其它外設的選選擇1）電源模塊塊的選擇電源模塊選擇擇僅對于模塊塊式結構的PLC而言，對于整整體式PLC不存在電源的的選擇。電源模塊的選選擇主要考慮慮電源輸出額額定電流和電電源輸入電壓壓。2）編程器的的選擇3）寫入器的的選擇為了防止由于于干擾或鋰電電池電壓不足足等原因破壞壞RAM中的用戶程序序，可選用EPROM寫入器，通過過它將用戶程程序固化在EPROM中。有些PLC或其編程器本本身就具有EPROM寫入的功能。。6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸入設設備的連接PLC與主令電器類類設備的連接接6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸入設設備的連接PLC與撥碼開關的的連接6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸入設設備的連接PLC與旋轉編碼器器的連接6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸入設設備的連接PLC與傳感器類設設備的連接I----傳感器的漏電電流（mA）UOFF----PLC輸入電壓低電電平的上限值值（V）RC----PLC的輸入阻抗（（KΩ）6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸出設設備的連接PLC與輸出設備的的一般連接方方法6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸入設設備的連接PLC與感性輸出設設備的連接續流二極管的的額定電流為為1A、額定電壓大于于電源電壓的的3倍；電阻值可取50~120Ω電容值可取0.1~0.47μF，電容的額定電電壓應大于電電源的峰值電電壓。接線時要注意意續流二極管管的極性6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸入設設備的連接PLC與七段LED顯示器的連接接6.3PLC與輸入輸出設設備的連接PLC與常用輸入設設備的連接PLC與輸出設備連連接的其它注注意事項1）除了PLC輸入和輸出共共用同一電源源外，輸入公公共端與輸出出公共端一般般不能接在一一起；2）PLC的晶體管和晶晶閘管型輸出出都有較大的的漏電流，尤尤其是晶閘管管輸出，將可可能會出現輸輸出設備的誤誤動作。所以以要在負載兩兩端并聯一個個旁路電阻，，旁路電阻R的阻值估算可可由下式確定定：UON是負載的開啟啟電壓（V），I是輸出漏電流流（mA）6.4減少I/O點數的措施PLC在實際應用中中常碰到這樣樣兩個問題：1）PLC的I/O點數不夠，需需要擴展，然然而增加I/O點數將提高成成本；2）是已選定定的PLC可擴展的I/O點數有限，無無法再增加。。在滿足系統控控制要求的前前提下，合理理使用I/O點數，盡量減減少所需的I/O點數是很有意意義的。本節將介紹幾幾種實用的減減少I/O點數的措施。。6.4減少I/O點數的措施減少輸入點數數的措施分組輸入6.4減少I/O點數的措施減少輸入點數數的措施矩陣輸入1）矩陣輸入入方法需要硬件與軟件相相配合來完成2）由于矩陣陣輸入的輸入信號為一一系列斷續的的脈沖信號。3）應保證輸入信號的寬寬度要大于Y0、Y1、Y2輪流導通一遍遍的時間6.4減少I/O點數的措施減少輸入點數數的措施組合輸入對于不會同時時接通的輸入入信號，可采采用組合編碼碼的方式輸入入6.4減少I/O點數的措施減少輸入點數數的措施輸入設備多功功能化例如6.4減少I/O點數的措施減少輸入點數數的措施合并輸入將某些功能相相同的開關量量輸入設備合合并輸入。如如果是幾個常常閉觸點，則則串聯輸入；；如果是幾個個常開觸點，，則并聯輸入入。某些輸入設備備可不進PLC有些輸入信號號功能簡單、、涉及面很窄，，有時就沒有有必要作為PLC的輸入，將它它們放在外部電路中同同樣可以滿足足要求。6.4減少I/O點數的措施減少輸出點數數的措施矩陣輸出注意：采用矩矩陣輸出時，，必須要將同同一時間段接接通的負載安安排在同一行行或同一列中中，否則無法法控制。6.4減少I/O點數的措施減少輸出點數數的措施分組輸出當兩組輸出設設備或負載不不會同時工作作，可通過外外部轉換開關關或通過受PLC控制的電器觸觸點進行切換換，所以PLC的每個輸出點點可以控制兩兩個不同時工工作的負載。。6.4減少I/O點數的措施減少輸出點數數的措施并聯輸出注意PLC輸出點同時驅驅動多個負載載時，應考慮慮PLC輸出點的驅動動能力是否足足夠。輸出設備多功功能化利用PLC的邏輯處理功功能，一個輸輸出設備可實實現多種用途途。某些輸出設備備可不進PLC系統中某些相相對獨立、比比較簡單的控控制部分，可可直接采用PLC外部硬件電路路實現控制。。6.4減少I/O點數的措施注意的問題以上一些常用用的減少I/0點數的措施，，僅供參考，實際應用中中應該根據具具體情況，靈靈活使用。同時應該注意意不要過份去減減少PLC的I/0點數，而使外外部附加電路路變得復雜，，從而影響系統統的可靠性。。6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施PLC具有很高的可可靠性，并且且有很強的抗抗干擾能力，，但在過于惡惡劣的環境或或安裝使用不不當等情況下下，都有可能能引起PLC內部信息的破破壞而導致控控制混亂，甚甚至造成內部部元件損壞。。為了提高PLC系統運行的可可靠性，應注注意以下問題題：適合的工作環環境合理的安裝與與布線正確的接地必須的安全保護環節必要的軟件措措施采用冗余系統或熱熱備用系統6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施適合的工作環環境環境溫度適宜宜通常PLC允許的環境溫溫度約在0~55°C。安裝時不要把把發熱量大的的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足夠夠的通風散熱熱空間；不要要把PLC安裝在陽光直直接照射或離離暖氣、加熱熱器、大功率率電源等發熱熱器件很近的的場所；安裝裝PLC的控制柜最好好有通風的百百葉窗，如果果控制柜溫度度太高，應該該在柜內安裝裝風扇強迫通通風。環境濕度適宜宜PLC工作環境的空空氣相對濕度度一般要求小小于85％，，以保證PLC的絕緣性能。。濕度太大也也會影響模擬擬量輸入/輸輸出裝置的精精度。因此，，不能將PLC安裝在結露、、雨淋的場所所6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施適合的工作環環境注意環境污染染不宜把PLC安裝在有大量量污染物（如如灰塵、油煙煙、鐵粉等））、腐燭性氣氣體和可燃性性氣體的場所所，尤其是有有腐蝕性氣體體的地方，易易造成元件及及印刷線路板板的腐蝕。遠離振動和沖沖擊源遠離有強烈振振動和沖擊場場所，尤其是是連續、頻繁繁的振動。必必要時可以采采取相應措施施來減輕振動動和沖擊的影影響。遠離強干擾源源PLC應遠離強干擾擾源，如大功功率晶閘管裝裝置、高頻設設備和大型動動力設備等，，同時PLC還應該遠離強強電磁場和強強放射源，以以及易產生強強靜電的地方方。6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施合合理的的安裝與布線線注意電源安裝裝PLC的I／O電路都具有濾濾波、隔離功功能，所以對對外部電源要要求不高內部電源的性性能好壞直接接影響到PLC的可靠性，對對其要求較高高在干擾較強或或可靠性要求求較高的場合合，應該用帶屏蔽層的隔隔離變壓器，對PLC系統供電。還還可以在隔離離變壓器二次次側串接LC濾波電路。同時，在安安裝時還應注注意以下問題題：1）隔離變變壓器與PLC和I/O電源之間最好好采用雙絞線線連接，以抑抑制串模干擾擾；2）系統的動動力線應足夠夠粗，以降低低大容量設備備起動時引起起的線路壓降降；3）PLC輸入電路用外外接直流電源源時，最好采采用穩壓電源源，以保證正正確的輸入信信號。否則可可能使PLC接收到錯誤的的信號。6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施合合理的的安裝與布線線遠離高壓PLC不能在高壓電電器和高壓電電源線附近安安裝，更不能能與高壓電器器安裝在同一一個控制柜內內。在柜內PLC應遠離高壓電電源線，二者者間距離應大大于200mm。合理的布線1)I/O線、動力線及及控制線應分分開走線，盡盡量不要在同同一線槽中。。2)交流線線與直流線、、輸入線與輸輸出線最好分分開走線。3)開關量量與模擬量的的Ｉ/Ｏ線最最好分開走線線，傳送模擬擬量信號的ＩＩ/Ｏ線最好好用屏蔽線，，且屏蔽線的的屏敝層應一一端接地。4)PLC的基本單元與與擴展單元之之間電纜傳送送的信號小、、頻率高，很很容易受干擾擾，不能與其其它的連線敷敷埋在同一線線槽內。5）PLC的I/O回路配線，必必須使用壓接接端子或單股股線。6)與PLC安裝在同一控控制柜內的感感性元件，最最好有消弧電電路。6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施正正確的的接地PLC一般最好單獨獨接地，也可可以采用公共共接地，但禁禁止使用串聯聯接地方式PLC的接地線應盡盡量短，使接接地點盡量靠靠近PLC。同時，接地電阻要小小于100Ω，接地線的截面面應大于２mm2。6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施必必須的的安全保護環節短路保護應該在PLC外部輸出回路路中裝上熔斷斷器，進行短短路保護。最最好在每個負負載的回路中中都裝上熔斷斷器。互鎖與聯鎖措措施除在程序中保保證電路的互互鎖關系，PLC外部接線中還還應該采取硬硬件的互鎖措措施，以確保保系統安全可可靠地運行。。失壓保護與緊緊急停車措施施PLC外部負載的供供電線路應具具有失壓保護護措施，當臨臨時停電再恢恢復供電時，，不按下“啟啟動”按鈕PLC的外部負載就就不能自行啟啟動。這種接接線方法的另另一個作用是是，當特殊情情況下需要緊緊急停機時，，按下“停止止”按鈕就可可以切斷負載載電源，而與與PLC毫無關系。6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施必必要的的軟件措施消除開關量輸輸入信號抖動動6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施必必要的的軟件措施故障的檢測與與診斷超時檢測：設備在各工工步的動作所所需的時間一一般是不變的的，即使變化化也不會太大大，因此可以以以這些時間間為參考，在在PLC發出輸出信號號，相應的外外部執行機構構開始動作時時啟動一個定定時器定時，，定時器的設設定值比正常常情況下該動動作的持續時時間長20％％左右。邏輯錯誤檢測測：編制一些常常見故障的異異常邏輯關系系，一旦異常常邏輯關系為為ON狀態，就應按按故障處理。。消除預知干擾擾：某些干擾是可可以預知的，，如PLC的輸出命令使使執行機構（（如大功率電電動機、電磁磁鐵）動作，，常常會伴隨隨產生火花、、電弧等干擾擾信號，它們們產生的干擾擾信號可能使使PLC接收錯誤的信信息。在容易易產生這些干干擾的時間內內，可用軟件件封鎖PLC的某些輸入信信號，在干擾擾易發期過去去后，再取消消封鎖。6.5提高PLC控制系統可靠靠性的措施采采用用冗余系統或熱熱備用系統冗余系統冗余系統是指指系統中有多多余的部分，，在系統出現現故障時，這這多余的部分分能立即替代代故障部分而而使系統繼續續正常運行。。熱備用系統熱備用系統的的結構較冗余余系統簡單，，雖然也有兩兩個CPU模塊在同時運運行一個程序序，但沒有冗冗余處理單元元RPU。系統兩個CPU模塊的切換，，是由主CPU模塊通過通信信口與備用CPU模塊進行通信信來完成的。。6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用機械手及其控控制要求機械手的原位位：在最上面面、最左邊且且除松開的電電磁線圈(YV5)通電外其它線線圈全部斷電電的狀態6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用機械手及其控控制要求機械手具有手動、單步、單周期、連續和回原位五種工作方式式，用開關SA進行選擇。6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC的I/O分配為了保證在緊緊急情況下（（包括PLC發生故障時）），能可靠地地切斷PLC的負載電源，，設置了交流流接觸器KM。在PLC開始運行時按按下“電源””按鈕SB1，使KM線圈得電并自自鎖，KM的主觸點接通通，給輸出設設備提供電源源；出現緊急急情況時，按按下“急停””按鈕SB2，KM觸點斷開電源源。6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC程序設計程序的總體結結構將程序分為公用程序、自動程序、手動程序和回原位程序四個部分，其中自動程序序包括單步、、單周期和連連續工作的程程序，這是因因為它們的工工作都是按照照同樣的順序序進行，所以以將它們合在在一起編程更更加簡單。梯形圖中使用用跳轉指令使使得自動程序序、手動程序序和回原位程程序不會同時時執行。6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC程序設計各部分程序的的設計公用程序6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC程序設計各部分程序的的設計手動程序6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC程序設計各部分程序的的設計自動程序6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC程序設計各部分程序的的設計自動程序6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC程序設計各部分程序的的設計回原位程序6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用PLC程序設計程序綜合與模模擬調試由于在分部分分程序設計時時已經考慮各各部分之間的的相互關系，，因此只要將將公用程序、、手動程序、、自動程序和和回原位程序序按照機械手手程序總體結結構綜合起來來即為機械手手控制系統的的PLC程序。模擬調試時各各部分程序可可先分別調試試，然后再再再進行全部程程序的調試，，也可直接進進行全部程序序的調試。6.6PLC在開關量控制制系統中的應應用現場施工與聯聯機調試（略略）6.7PLC在模擬量閉環環控制中的應應用PLC模擬量閉環控控制系統的基基本原理虛線部分由PLC的基本單元加加上模擬量輸輸入/輸出擴展單元元來承擔。即即由PLC自動采樣來自自檢測元件或或變送器的模模擬輸入信號號，同時將采采樣的信號轉轉換為數字量量，存在指定定的數據寄存存器中，經過過PLC運算處理后輸輸出給執行機機構。6.7PLC在模擬量閉環環控制中的應應用PLC與其它模擬量量控制裝置的的比較傳統的模擬量量控制系統主主要采用電動動組合儀表，，常用的有DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型儀表。其特特點是結構簡簡單、價格便便宜，但體積積大、功耗大大、安裝復雜雜、通用性和和靈活性較差差、控制精度度和穩定性較較差。另外，，其控制運算算功能簡單，，不能實現復復雜的過程控控制。隨著電子技術術的發展，新新型的過程控控制計算機不不斷涌現，較較為流行的有有工業控制計計算機（IPC）、可編程調節器器（PSC）、集散控制系統統（DCS）。6.7PLC在模擬量閉環環控制中的應應用PLC與其它模擬量量控制裝置的的比較PLC與PSC可編程調節器器（PSC）是在DDZ-Ⅲ型儀表的基礎礎上，采用微微處理器技術術發展起來的的第四代儀表表。它的強大大功能、靈活活性、可靠性性、控制精度度、數字通訊訊能力是傳統統的電動組合合儀表無法比比擬的。PSC與PLC都是智能化的的工業裝置，，各有特色。。PLC以開關量控制制為主，模擬擬量控制為輔輔；而PSC則以閉環模擬擬量控制為主主，開關量控控制為輔，并并能進行顯示示、報警和手手動操作。在模擬量控制制系統中采用用PSC更適合于各種種過程控制的的要求。而PLC的可靠性、靈靈活性、強大大的開關量控控制能力和通通訊聯網能力力，在模擬量量控制上也富富有特色。特別在開關量量、模擬量混混合控制系統統中更顯示出出其獨特的優優越性。6.7PLC在模擬量閉環環控制中的應應用PLC與其它模擬量量控制裝置的的比較PLC與DCS集散控控制系系統（（DCS）是1975年問世世的，，它的的是3C（computer、communications、control）技術的的產物物，它它將順順序控控制裝裝置、、數據據采集集裝置置、過過程控控制的的模擬擬量儀儀表、、過程程監控控裝置置有機機地結結合在在一起起，產產生了了滿足足各種種不同同要求求的DCS。而今天天的PLC加強了了模擬擬量控控制功功能，，多數數配備備了各各種智智能模模塊，，具有有了PID調節功功能和和構成成網絡絡、組組成分分級控控制的的功能能，也也實現現了DCS所能完完成的的功能能。到到目前前為止止，PLC與DCS的發展展越來來越近近。就發展展趨勢勢來看看，控控制系系統將將綜合合PLC和DCS各自的的優勢勢，并并把兩兩者有有機地地結合合起來來，形形成一一種新新型的的全分分布式式計算算機控控制系系統。。6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC與其它它模擬擬量控控制裝裝置的的比較較PLC與IPC工業控控制計計算機機（IPC）是由通通用微微機的的推廣廣應用用而發發展起起來的的，其其硬件件結構構和總總線的的標準準化程程度高高，品品種兼兼容性性強，，軟件件資源源豐富富，特特別是是有實實時操操作系系統的的支持持，在在要求求實時時性強強、系系統模模型復復雜的的領域域占有有優勢勢。而PLC的標準準化程程度較較差，，產品品不能能兼容容，故故開發發較為為困難難。但但PLC的梯形形圖編編程很很受不不熟悉悉計算算機的的電氣氣技術術人員員歡迎迎，同同時PLC專為工工業現現場環環境設設計的的，可可靠性性非常常高，，被認認為是是不會會損壞壞的設設備，，而IPC在可靠靠性上上還不不夠理理想。。6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的A/D和D/A模塊介介紹FX2N系列中中有關關模擬擬量的的特殊殊功能能模塊塊有：：FX2N-2AD（2路模擬擬量輸輸入））FX2N-4AD（4路模擬擬量輸輸入））FX2N-8AD（8路模擬擬量輸輸入））FX2N-4AD-PT（4路熱電電阻直直接輸輸入））FX2N-4AD-TC（4路熱電電偶直直接輸輸入））FX2N-2DA（2路模擬擬量輸輸出））FX2N-4DA（4路模擬擬量輸輸出））FX2N-2LC（2路溫度度PID控制模模塊））等。。6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的A/D和D/A模塊介介紹FX-4AD模擬量量輸入入模塊塊6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的A/D和D/A模塊介介紹FX-2DA模擬量量輸出出模塊塊6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的A/D和D/A模塊介介紹模擬量量模塊塊的編編程特殊功功能模模塊的的編號號6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的A/D和D/A模塊介介紹模擬量量模塊塊的編編程特殊功功能模模塊的的讀/寫指指令ml為特殊殊功能能模塊塊的編編號，，ml=0~7；m2為該特特殊功功能模模塊中中緩沖沖寄存存器(BFM)的編號號，m2=0~32767；n是待傳傳送數數據的的字數數，n=l～32（16位操作作）或或l～16（32位操作作）。。6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的A/D和D/A模塊介介紹模擬量量模塊塊的編編程編程舉舉例[例1]：：FX2N-4AD模塊在在0號號位置置，其其通道道CH1和CH2作為電電壓輸輸入，，CH3、CH4關閉，，平均均值采采樣次次數為為4，，數據據存儲儲器D1和D2用于接接收CH1、CH2輸入的的平均均值。。6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的A/D和D/A模塊介介紹模擬量量模塊塊的編編程編程舉舉例[例2]：：FX2N-2DA模塊在在1號號位置置，其其通道道CH1和CH2作為電電壓輸輸出，，將數數據存存儲器器D1和D2的內容容通過過CH1、CH2輸出。。程序如如圖6-34所所示，，X000接通時時，通通道1（CH1）執行數數字到到模擬擬量的的轉換換；X001接通時時，通通道2（CH2）執行數數字到到模擬擬量的的轉換換。6.7PLC在模擬擬量閉閉環控控制中中的應應用PLC的PID功能介介紹PID控制在工業業控制制中，，PID控制（（比例例-積積分-微分分控制制）得得到了了廣泛泛的應應用，，這是是因為為PID控制具具有以以下優優點：：1）不不需要要知道道被控控對象象的數數學模模型。。實際際上大大多數數工業業對象象準確確的數數學模模型是是無法法獲得得的，，對于于這一一類系系統，，使用用PID控制可可以得得到比比較滿滿意的的效果果。2）PID控制器器具有有典型型的結結構，，程序序設計計簡單單，參參數調調整方方便。。3）有較較強的的靈活活性和和適應應性，，根據據被控控對象象的具具體情情況，，可以以采用用各種種PID控制的的變種種和改改進的的控制制方式式，如如PI、PD、帶死區區的PID、積分分分離式式PID、變速積積分PID等。隨著智智能控控制技技術的的發展展，PID控制與與模糊糊控制制、神神經網網絡控控制等等現代代控制制方法法相結結合，，可以以實現現PID控制器的參參數自整定定，使PID控制器具有有經久不衰衰的生命力力。6.7PLC在模擬量閉閉環控制中中的應用PLC的PID功能介紹PLC實現PID控制的方法法6.7PLC在模擬量閉閉環控制中中的應用PLC的PID功能介紹PLC實現PID控制的方法法1）使用PID過程控制模模塊。這種種模塊的PID控制程序是是PLC生產廠家設設計的，并并存放在模模塊中，用用戶在使用用時只需要要設置一些些參數，使使用起來非非常方便，，一塊模塊塊可以控制制幾路甚至至幾十路閉閉環回路。。但是這種種模塊的價價格昂貴，，一般在大大型控制系系統中使用用。如三菱菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模塊。。2）使用PID功能指令。。現在很多多中小型PLC都提供PID控制用的功功能指令，，如FX2N系列PLC的PID指令。它們們實際上是是用于PID控制的子程程序，與A/D、D/A模塊一起使使用，可以以得到類似似于使用PID過程控制模模塊的效果果，價格卻卻便宜得多多。3）使用自編編程序實現現PID閉環控制。。有的PLC沒有有PID過程控制模模塊和PID控制指令，，有時雖然然有PID控制指令，，但用戶希希望采用變變型PID控制算法。。在這些情情況下，都都需要由用用戶自己編編制PID控制程序6.7PLC在模擬量閉閉環控制中中的應用PLC的PID功能介紹FX2N的PID指令PID指令是用來來調用PID運算程序，，在PID運算開始之之前，應使使用MOV指令將參數數（見表6-3）設定值預預先寫入對對應的數據據寄存器中中。如果使使用有斷電電保持功能能的數據寄寄存器，不不需要重復復寫入。如如果目標操操作數[D]有斷電保持持功能，應應使用初始始化脈沖M8002的常開觸點點將其復位位。6.7PLC在模擬量閉閉環控制中中的應用PLC的PID功能介紹FX2N的PID指令6.7PLC在模擬量閉閉環控制中中的應用PLC的PID功能介紹PID參數的整定定比例系數Kp越大，比例例調節作用用越強，系系統的穩態態精度越高高；但是對對于大多數數系統，Kp過大會使系系統的輸出出量振蕩加加劇，穩定定性降低積分部分可可以消除穩穩態誤差，，提高控制制精度，但但是積分作作用的動作作緩慢，可可能給系統統的動態穩穩定性帶來來不良影響響。積分時時間常數TI增大時，積積分作用減減弱，系統統的動態性性能（穩定定性）可能能有所改善善，但是消消除穩態誤誤差的速度度減慢。微分部分是是根據誤差差變化的速速度，提前前給出較大大的調節作作用。微分分部分反映映了系統變變化的趨勢勢，它較比比例調節更更為及時，，所以微分分部分具有有超前和預預測的特點點。微分時時間常數TD增大時，超超調量減小小，動態性性能得到改改善，但是是抑制高頻頻干擾的能能力下降。。選取采樣周周期TS時，應使它它遠遠小于于系統階躍躍響應的純純滯后時間間或上升時時間。為使使采樣值能能及時反映映模擬量的的變化，TS越小越好。。但是TS太小會增加加CPU的運算工作作量，相鄰鄰兩次采樣樣的差值幾幾乎沒有什什么變化，，所以也不不宜將TS取得過小。。6.8PLC控制系統的的維護和故故障診斷PLC控制系統的的維護一般情況下下檢修時間間以每6個月至一年年1次為宜，當當外部環境境條件較差差時，可根根據具體情情況縮短檢檢修間隔時時間。PLC日常維護檢檢修的一般般內容6.8PLC控制系統的的維護和故故障診斷PLC的故障診斷斷任何PLC都具有自診診斷功能，，當PLC異常時應該該充分利用用其自診斷斷功能以分分析故障原原因。一般般當PLC發生異常時時，首先請請檢查電源源電壓、PLC及I/O端子的螺絲絲和接插件件是否松動動，以及有有無其他異異常。然后后再根據PLC基本單元上上設置的各各種LED的指示燈狀狀況，以檢檢查PLC自身和外部部有無異常常。下面以FX系列PLC為例，來說說明根據LED指示燈狀況況以診斷PLC故障原因的的方法。6.8PLC控制系統的的維護和故故障診斷PLC的故障診斷斷電源指示（[POWER]LED指示）當向PLC基本單元供供電時，基基本單元表表面上設置置的［POWER］LED指示燈會亮亮。如果電源合合上但［POWER］LED指示燈不亮亮，請確認認電源接線線。另外，，若同一電電源有驅動動傳感器等等時，請確確認有無負負載短路或或過電流。。若不是上上述原因，，則可能是是PLC內混入導電電性異物或或其他異常常情況，使使基本單元元內的保險險絲熔斷，，此時可通通過更換保保險絲來解解決。6.8PLC控制系統的的維護和故故障診斷PLC的故障診斷斷出錯指示（［EPROR