第6部分

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

6.1.1PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則

在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則：最大限度地滿足控制要求充分發(fā)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(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集資料。同時要注意和現(xiàn)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(tǒng)的安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。力求簡單、經(jīng)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(fā)展的需要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。6.1PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則與內(nèi)容

6.1.2PLC控制系統(tǒng)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(tǒng)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(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設備（如：按紐、位置開關、轉(zhuǎn)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(zhí)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(shù)。6.1PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則與內(nèi)容

6.1.2PLC控制系統(tǒng)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?qū)P系表。PLC外圍硬件線路：畫出系統(tǒng)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(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。6.1PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則與內(nèi)容

6.1.2PLC控制系統(tǒng)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(diào)試：根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調(diào)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(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；根據(jù)施工圖紙進行現(xiàn)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(tǒng)的設計周期可大大縮短。6.1PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則與內(nèi)容

6.1.2PLC控制系統(tǒng)設計的步驟7）聯(lián)機調(diào)試聯(lián)機調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進一步進行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機調(diào)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(diào)試。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運行。經(jīng)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(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經(jīng)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(lián)網(wǎng)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(jié)構型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)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(lián)網(wǎng)的分布式。相應的功能要求響應速度要求系統(tǒng)可靠性的要求對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)機型盡量統(tǒng)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(lián)網(wǎng)通信。6.2PLC的選擇

6.2.2PLC容量的選擇I／O點數(shù)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(tǒng)的功能有關，還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關。一個有經(jīng)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(shù)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(jié))＝開關量I/O點數(shù)×10＋模擬量I/O通道數(shù)×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(jù)現(xiàn)場輸入信號和周圍環(huán)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(huán)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(jù)現(xiàn)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(shù)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(shù)一般不要要超過輸入點點數(shù)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(qū)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(qū)驅(qū)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(qū)動能力力應根據(jù)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(qū)動動，可增加中間放放大環(huán)節(jié)。4）注意同時時接通的輸出出點數(shù)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(shù)不要超出出同一公共端端輸出點數(shù)的的60％5）輸出的最最大電流與負負載類型、環(huán)環(huán)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(huán)環(huán)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(xiàn)場場由傳感器檢檢測而產(chǎn)生的的連續(xù)的模擬擬量信號轉(zhuǎn)換換成PLC內(nèi)部可接受的的數(shù)字量；模擬量輸出(D/A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量量轉(zhuǎn)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(jù)實實際需要選用用，同時還應應考慮其分辨率和轉(zhuǎn)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(shù)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(jié)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(zhuǎn)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(xù)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(xù)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(xiàn)輸輸出設備的誤誤動作。所以以要在負載兩兩端并聯(lián)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(shù)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(shù)不夠，需需要擴展，然然而增加I/O點數(shù)將提高成成本；2）是已選定定的PLC可擴展的I/O點數(shù)有限，無無法再增加。。在滿足系統(tǒng)控控制要求的前前提下，合理理使用I/O點數(shù)，盡量減減少所需的I/O點數(shù)是很有意意義的。本節(jié)將介紹幾幾種實用的減減少I/O點數(shù)的措施。。6.4減少I/O點數(shù)的措施減少輸入點數(shù)數(shù)的措施分組輸入6.4減少I/O點數(shù)的措施減少輸入點數(shù)數(shù)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(xù)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(shù)的措施減少輸入點數(shù)數(shù)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(shù)的措施減少輸入點數(shù)數(shù)的措施輸入設備多功功能化例如6.4減少I/O點數(shù)的措施減少輸入點數(shù)數(shù)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(lián)輸入；；如果是幾個個常開觸點，，則并聯(lián)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(shù)的措施減少輸出點數(shù)數(shù)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(shù)的措施減少輸出點數(shù)數(shù)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(zhuǎn)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(shù)的措施減少輸出點數(shù)數(shù)的措施并聯(lián)輸出注意PLC輸出點同時驅(qū)驅(qū)動多個負載載時，應考慮慮PLC輸出點的驅(qū)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(xiàn)多種用途途。某些輸出設備備可不進PLC系統(tǒng)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(xiàn)控制。。6.4減少I/O點數(shù)的措施注意的問題以上一些常用用的減少I/0點數(shù)的措施，，僅供參考，實際應用中中應該根據(jù)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(shù)，而使外外部附加電路路變得復雜，，從而影響系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性。。6.5提高PLC控制系統(tǒng)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(huán)境或或安裝使用不不當?shù)惹闆r下下，都有可能能引起PLC內(nèi)部信息的破破壞而導致控控制混亂，甚甚至造成內(nèi)部部元件損壞。。為了提高PLC系統(tǒng)運行的可可靠性，應注注意以下問題題：適合的工作環(huán)環(huán)境合理的安裝與與布線正確的接地必須的安全保護環(huán)節(jié)必要的軟件措措施采用冗余系統(tǒng)或熱熱備用系統(tǒng)6.5提高PLC控制系統(tǒng)可靠靠性的措施適合的工作環(huán)環(huán)境環(huán)境溫度適宜宜通常PLC允許的環(huán)境溫溫度約在0~55°C。安裝時不要把把發(fā)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(fā)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(nèi)安裝裝風扇強迫通通風。環(huán)境濕度適宜宜PLC工作環(huán)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(jié)露、、雨淋的場所所6.5提高PLC控制系統(tǒng)可靠靠性的措施適合的工作環(huán)環(huán)境注意環(huán)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(xù)、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(chǎn)生強強靜電的地方方。6.5提高PLC控制系統(tǒng)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(nèi)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(tǒng)供電。還還可以在隔離離變壓器二次次側(cè)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(tǒng)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(wěn)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(tǒng)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(nèi)內(nèi)。在柜內(nèi)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(nèi)。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(nèi)的感感性元件，最最好有消弧電電路。6.5提高PLC控制系統(tǒng)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(lián)聯(lián)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(tǒng)可靠靠性的措施必必須的的安全保護環(huán)節(jié)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(lián)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)出輸出信號號，相應的外外部執(zhí)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(xù)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(tài)，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(zhí)行機構（（如大功率電電動機、電磁磁鐵）動作，，常常會伴隨隨產(chǎn)生火花、、電弧等干擾擾信號，它們們產(chǎn)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(chǎn)生這些干干擾的時間內(nèi)內(nèi)，可用軟件件封鎖PLC的某些輸入信信號，在干擾擾易發(fā)期過去去后，再取消消封鎖。6.5提高PLC控制系統(tǒng)可靠靠性的措施采采用用冗余系統(tǒng)或熱熱備用系統(tǒng)冗余系統(tǒng)冗余系統(tǒng)是指指系統(tǒng)中有多多余的部分，，在系統(tǒng)出現(xiàn)現(xiàn)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(tǒng)繼續(xù)續(xù)正常運行。。熱備用系統(tǒng)熱備用系統(tǒng)的的結(jié)構較冗余余系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tài)6.6PLC在開關量控制制系統(tǒng)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(xù)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(tǒng)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(fā)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(xiàn)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(tǒng)中的應應用PLC程序設計程序的總體結(jié)結(jié)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(xù)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(zhuǎn)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(zhí)行。6.6PLC在開關量控制制系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)中的應應用PLC程序設計程序綜合與模模擬調(diào)試由于在分部分分程序設計時時已經(jīng)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(jié)結(jié)構綜合起來來即為機械手手控制系統(tǒng)的的PLC程序。模擬調(diào)試時各各部分程序可可先分別調(diào)試試，然后再再再進行全部程程序的調(diào)試，，也可直接進進行全部程序序的調(diào)試。6.6PLC在開關量控制制系統(tǒng)中的應應用現(xiàn)場施工與聯(lián)聯(lián)機調(diào)試（略略）6.7PLC在模擬量閉環(huán)環(huán)控制中的應應用PLC模擬量閉環(huán)控控制系統(tǒng)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量量，存在指定定的數(shù)據(jù)寄存存器中，經(jīng)過過PLC運算處理后輸輸出給執(zhí)行機機構。6.7PLC在模擬量閉環(huán)環(huán)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(tǒng)的模擬量量控制系統(tǒng)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(jié)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(wěn)定性較較差。另外，，其控制運算算功能簡單，，不能實現(xiàn)復復雜的過程控控制。隨著電子技術術的發(fā)展，新新型的過程控控制計算機不不斷涌現(xiàn)，較較為流行的有有工業(yè)控制計計算機（IPC）、可編程調(diào)節(jié)器器（PSC）、集散控制系統(tǒng)統(tǒng)（DCS）。6.7PLC在模擬量閉環(huán)環(huán)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(diào)節(jié)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(fā)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(shù)字通訊訊能力是傳統(tǒng)統(tǒng)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(yè)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(huán)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(tǒng)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(lián)網(wǎng)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(tǒng)統(tǒng)中更顯示出出其獨特的優(yōu)優(yōu)越性。6.7PLC在模擬量閉環(huán)環(huán)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(tǒng)（（DCS）是1975年問世世的，，它的的是3C（computer、communications、control）技術的的產(chǎn)物物，它它將順順序控控制裝裝置、、數(shù)據(jù)據(jù)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(jiān)控控裝置置有機機地結(jié)結(jié)合在在一起起，產(chǎn)產(chǎn)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(shù)數(shù)配備備了各各種智智能模模塊，，具有有了PID調(diào)節(jié)功功能和和構成成網(wǎng)絡絡、組組成分分級控控制的的功能能，也也實現(xiàn)現(xiàn)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(fā)展展越來來越近近。就發(fā)展展趨勢勢來看看，控控制系系統(tǒng)將將綜合合PLC和DCS各自的的優(yōu)勢勢，并并把兩兩者有有機地地結(jié)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(tǒng)。。6.7PLC在模擬擬量閉閉環(huán)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(yè)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(fā)發(fā)展起起來的的，其其硬件件結(jié)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(tǒng)的的支持持，在在要求求實時時性強強、系系統(tǒng)模模型復復雜的的領域域占有有優(yōu)勢勢。而PLC的標準準化程程度較較差，，產(chǎn)品品不能能兼容容，故故開發(fā)發(fā)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(yè)現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)環(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(huán)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(shù)數(shù)據(jù)的的字數(shù)數(shù)，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(huán)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(shù)為為4，，數(shù)據(jù)據(jù)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(huán)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(shù)數(shù)據(jù)存存儲器器D1和D2的內(nèi)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(zhí)行數(shù)數(shù)字到到模擬擬量的的轉(zhuǎn)換換；X001接通時時，通通道2（CH2）執(zhí)行數(shù)數(shù)字到到模擬擬量的的轉(zhuǎn)換換。6.7PLC在模擬擬量閉閉環(huán)控控制中中的應應用PLC的PID功能介介紹PID控制在工業(yè)業(yè)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(yōu)優(yōu)點：：1）不不需要要知道道被控控對象象的數(shù)數(shù)學模模型。。實際際上大大多數(shù)數(shù)工業(yè)業(yè)對象象準確確的數(shù)數(shù)學模模型是是無法法獲得得的，，對于于這一一類系系統(tǒng)，，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(jié)結(jié)構，，程序序設計計簡單單，參參數(shù)調(diào)調(diào)整方方便。。3）有較較強的的靈活活性和和適應應性，，根據(jù)據(jù)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(qū)區(qū)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(fā)展展，PID控制與與模糊糊控制制、神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡控控制等等現(xiàn)代代控制制方法法相結(jié)結(jié)合，，可以以實現(xiàn)現(xiàn)PID控制器的參參數(shù)自整定定，使PID控制器具有有經(jīng)久不衰衰的生命力力。6.7PLC在模擬量閉閉環(huán)控制中中的應用PLC的PID功能介紹PLC實現(xiàn)PID控制的方法法6.7PLC在模擬量閉閉環(huán)控制中中的應用PLC的PID功能介紹PLC實現(xiàn)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(chǎn)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(shù)，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(huán)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(tǒng)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(xiàn)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?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)PID閉環(huán)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(huán)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(diào)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(shù)數(shù)（見表6-3）設定值預預先寫入對對應的數(shù)據(jù)據(jù)寄存器中中。如果使使用有斷電電保持功能能的數(shù)據(jù)寄寄存器，不不需要重復復寫入。如如果目標操操作數(shù)[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(huán)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(huán)控制中中的應用PLC的PID功能介紹PID參數(shù)的整定定比例系數(shù)Kp越大，比例例調(diào)節(jié)作用用越強，系系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)態(tài)精度越高高；但是對對于大多數(shù)數(shù)系統(tǒng)，Kp過大會使系系統(tǒng)的輸出出量振蕩加加劇，穩(wěn)定定性降低積分部分可可以消除穩(wěn)穩(wěn)態(tài)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(tǒng)統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定性帶來來不良影響響。積分時時間常數(shù)TI增大時，積積分作用減減弱，系統(tǒng)統(tǒng)的動態(tài)性性能（穩(wěn)定定性）可能能有所改善善，但是消消除穩(wěn)態(tài)誤誤差的速度度減慢。微分部分是是根據(jù)誤差差變化的速速度，提前前給出較大大的調(diào)節(jié)作作用。微分分部分反映映了系統(tǒng)變變化的趨勢勢，它較比比例調(diào)節(jié)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(shù)TD增大時，超超調(diào)量減小小，動態(tài)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(tǒng)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(tǒng)的的維護和故故障診斷PLC控制系統(tǒng)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(huán)境境條件較差差時，可根根據(jù)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(nèi)容6.8PLC控制系統(tǒng)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(fā)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(jù)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(jù)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(tǒng)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(qū)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(nèi)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(nèi)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(tǒng)的的維護和故故障診斷PLC的故障診斷斷出錯指示（［EPROR