【正文】 變成 PLC＋ IPC 模式。 3)OPC 基金會推出了 OPC(OLE for Process Control)標(biāo)準(zhǔn)，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(chǎn)品 ，可以實現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據(jù)交換。標(biāo)準(zhǔn)推出后，各廠商紛紛將自己的產(chǎn)品適應(yīng)這些標(biāo)準(zhǔn)，或者開發(fā)與之相應(yīng)的新產(chǎn)品。如羅克韋爾 A－ B 公司主推的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即 EtherNet、 ControlNet、 DeviceNet，西門子公司在ProfibusDP 及 ProfibusFMS 網(wǎng)絡(luò) 等。其中，大部分 PLC 是通過分銷商和系統(tǒng)集成商達(dá)到最終用戶的。 在我國應(yīng)用的 PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現(xiàn)八國聯(lián)軍的態(tài)勢，但從行業(yè)上分，有各自的勢力范圍。 典型的 PLC 產(chǎn)品 國外 施耐德公司， Quantum、 Premium、 Momentum 等； 羅克韋爾 (AB 公司 )， SLC、 MicroLogix、 Control Logix 等； 西門子公司， SIMATIC S7400/300/200 系列； GE 公司，日本歐姆龍、三菱、富士、松下等?，F(xiàn)在，仍常常將 PLC 簡稱 PC。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。關(guān)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。它最大的優(yōu)點是：同一標(biāo)記的觸點在不同的梯級中，可以反復(fù)的出現(xiàn)。 內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供 CPU內(nèi)部使用。系統(tǒng)軟件由 PLC 廠家提供并已固化在 EPROM 中，不能直接存取和干預(yù)。 所謂 I/O 響應(yīng)時間指從 PLC 的某一輸入信號變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號的改變所需的時間。 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右 的豎線稱為左右母線。 這兩個例子說明：同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。在此期間， CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。 6 (2)用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)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 )。 (1)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(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。這樣在對于I/O 響應(yīng)要求不高的場合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。大型 PLC 還可以采用三 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機器的可靠性更高。 大型 PLC 一般 I/O 點數(shù)在 1024 點以上的稱為大型 PLC。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 PLC 的組成及分類 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式 (模塊式 )兩種。 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(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子 技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller(PC)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí) 行邏輯運 4 算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。把 PC 中的技術(shù)，如視窗操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等向PLC 領(lǐng)域融合、滲 透和集成的技術(shù)稱為 PLC 的商業(yè)技術(shù)。隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域有了翻天覆地的變化，而 PLC 不斷地采用新技術(shù)以及增強系統(tǒng)的開放性，在 工業(yè)自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴大。 黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 PLC 在工業(yè)自動化中的應(yīng)用及發(fā)展 系 別 ： 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 電氣自動化（ B3） 091 學(xué)生學(xué)號 ： xxxxxxxxxx 學(xué)生姓名 ： xxx 指導(dǎo)教師 ： xxx 2021 年 3 月 15 日 2 目 錄 標(biāo)題、摘要、關(guān)鍵詞 4 前言 4 第一章 可編程序控制器概述（ PLC） 5 PLC 的定義 5 PLC 的產(chǎn)生 5 PLC 的結(jié)構(gòu)及分類 6 PLC 的工作原理 7 PLC 編程 9 第二章 PLC 的現(xiàn)狀 11 PLC 的來源 11 典型的 PLC 產(chǎn)品 12 PLC 在我國的應(yīng)用 12 PLC 發(fā)展的重點 13 第三章 PLC 技術(shù)的應(yīng)用 15 PLC 工業(yè)自動化應(yīng)用 15 PLC 應(yīng)用中需要注意的問題 —— 工作環(huán)境和抗干擾 17 第四章 PLC 實際應(yīng)用舉例 18 接 觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制 使用 PLC 控制 18 復(fù)合聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)能耗制動使用 PLC 控制 20 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(fā)展趨勢和前景 23 PLC 在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢 23 PLC 的前景 24 參考文獻 29 3 PLC 在工業(yè)自動化中的應(yīng)用及發(fā)展 電氣自動化 (B3)091 班 xxx 摘要 ： 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)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(chǎn)品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等， 而PLC 技術(shù)是解決上述問題的最有效、最便捷的工具，因此 PLC 在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 PLC 將計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，成為實現(xiàn)單機、車間、工廠自動化的核心設(shè)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(yōu)點。近年來 PC 在自動化中的應(yīng)用領(lǐng)域也在擴大 (如用計算機的 CNC 和 DCS 等 )，把 PC 技術(shù)作為一種補充技術(shù)用于 PLC中，集成起來，目的是嵌入應(yīng)用，是軟控制器，能實現(xiàn)實時延伸，它只用廉價的芯片組就可進行浮點運算?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計”。 個人計算機 (簡稱 PC)發(fā)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 Controller(PLC)。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不可拆卸的整體。 中型 PLC 中型 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，其 I/O 點數(shù)一般在 256~1024 點之間。大型 PLC 的軟、硬件功能極強。 PLC 的工作原理 最初研制生產(chǎn)的 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)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。 掃描技術(shù) 當(dāng) 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(zhí)行和輸出刷新三個階段。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。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(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。這時，才是 PLC 的真正輸出。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。 PLC 的 I/O 響應(yīng)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(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。其最短的 I/O 響應(yīng)時間與最長的I/O 響應(yīng)時間。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用 PLC 的程序語言編制的應(yīng)用程序 (也就是邏輯控制 )用來實現(xiàn)各種控制。 PLC 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當(dāng)做條件使用。而繼電器則無法達(dá)到這一目的。 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 Y000...... 熟識 PLC 基本指令 ： LD(取 )、 LDI(取反 )、 OUT(輸出 )指令； LD(取 )、 LDI(取反 )以電工的說法前者是常開、后者為常閉。 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(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，使得電氣控制功能實現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫 Programmable Controller(PC)。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30~40%。 國內(nèi) PLC 生產(chǎn)廠約 30 家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)。大中型集控系統(tǒng)采用歐美 PLC 居多，小型控制系統(tǒng) 、機床、設(shè)備單體自動化及 OEM 產(chǎn)品采用日本的 PLC 居多。 PLC 發(fā)展的重點 人機界面更加友好 PLC 制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù) PLC 品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和 維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前， PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋ IPC＋ CRT 的模式被廣泛應(yīng)用。 開放性和互操作性大大發(fā)展 PLC 在發(fā)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(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。 2)IEC 制訂了基于 Windows 的編程語言標(biāo)準(zhǔn) IEC611313，它規(guī)定了指令表 (IL)、梯形圖 (LD)、順序功能圖 (SFC)、功能塊圖 (FBD)、結(jié)構(gòu)化文本 (ST)五種編程語言。目前，多數(shù) PLC 軟件產(chǎn)品和相當(dāng)一部分儀表、執(zhí)行機構(gòu)及其它設(shè)備具有了 OPC 功能。 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對 PLC 有重要影響。但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應(yīng)用卻日益增多，適應(yīng)這一過程，各 PLC 廠商紛紛推出適應(yīng)以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品 第三章 PLC 技術(shù)的應(yīng)用 PLC 工業(yè)自動化應(yīng)用 自動化系統(tǒng)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(chǎn)現(xiàn)場的各單機 設(shè)備上，雖然它們大多處在強電電路和強電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但 PLC 是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計的控制裝置，在設(shè)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(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運行穩(wěn)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(yè)環(huán)境使用。一些使用冗余 CPU的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)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。過程控制 :過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。 PID 處理一般是運行專用的 PID 子程序。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 震動 應(yīng)使 PLC 遠(yuǎn)離強烈的震動源，防止振動頻率為 10~55Hz 的頻繁或連續(xù)振動。 電源 PLC 供電電源為 50Hz、 220(1177。 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(guān)或接近開關(guān) )提供直流 24V 電源。 PLC 的輸入與輸出最好分開走線，開關(guān)量與模擬量也要分開敷設(shè)。 接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制使用 PLC 控制 14 本圖中靠近母線一側(cè)中的第一梯級和第二梯級中的 X000、 X001 均為 PLC 外部按鈕 SB SB3 按鈕所控制的常開接點，一旦接到外部信號使相應(yīng)的 X000 或 X001 閉合，通過串接于第一或第二梯級相應(yīng)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中的一個閉合形成了自保關(guān)系。而串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(zhuǎn)時反轉(zhuǎn)回路被切斷，同理反轉(zhuǎn)時正轉(zhuǎn)回路被切斷使它們只能處于一種狀態(tài)下運行，其實質(zhì)是相互聯(lián)鎖的作用。而且在星角降壓啟動等必要的電路中均應(yīng)考慮這一問題。由于 Y001 的閉合，接通了反轉(zhuǎn)接觸器，帶動電動機工作。本梯形圖沒設(shè)置熱繼電器，可在第一、第二梯級的 Y000