【文章內(nèi)容簡介】 一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。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(yīng)用 。 3．運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合 。 4．?dāng)?shù)據(jù)處理 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng) 。 5．通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便 。 三、 PLC 的應(yīng)用特點(diǎn) 1．可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)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(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性 。 [7] 2．配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外， PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 增強(qiáng)及人 機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易 。 3．易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門 。 4．系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來，更重 要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合 。 四 、 PLC 的應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn) ，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 ，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域 。 ，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù) 也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 ，重量輕，能耗低 ，擁護(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) I/O 模塊的選擇 PLC 是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 程，它的工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過 通過 I/O 接口模塊可以檢測被 控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時(shí)控制器又通過 I/O 接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號(hào)電平各種各樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也是各種各樣的，而 PLC 的 CPU 所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O 接口模塊還需實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。 PLC 從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號(hào)都需經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤， PLC 的 I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。根據(jù)實(shí)際需要， PLC 相應(yīng)有許多種 I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇使用。 1． 確定 I/O 點(diǎn)數(shù) I/O 點(diǎn)數(shù)的確定要充分的考慮到裕量，能方便地對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展。對(duì)一個(gè)控制對(duì)象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣， I/O 點(diǎn)數(shù)就可能有所不同。 2． 開關(guān)量 I/O 標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 接口用于同傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開/關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)警器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。典型的交流 I/O 信號(hào)為 24～ 240V（ AC），直流 I/O 信號(hào)為 5～ 24V（ DC）。 3． 選擇開關(guān)量輸入模塊主要從下面兩方面考慮：一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)與 PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇電平的高低。一般 24V以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如 12V 電壓模塊一般不超過 10m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如 32 點(diǎn)輸入模塊，能允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過總輸入點(diǎn)數(shù)的 60%。 4． 選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)應(yīng)從以下三個(gè)方面來考慮：一是輸出方式選擇。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。其中，繼電器輸出價(jià)格便 宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交／直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開閉頻率不得超過 1Hz。晶閘管輸出（交流）和晶體管輸出（直流）都屬于無觸點(diǎn)開關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開瞬間會(huì)產(chǎn)生較高反電壓，必須采取抑制措施。二是輸出電流的選擇。模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)，應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電 流，要留有足夠的余量。三是允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)。在選用輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，不但要核算一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要核算整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷負(fù)載能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流值。 電源模塊的選擇 電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、 I/O 模塊、專用模塊等消耗電流的總和。以下步驟為選擇電源的一般規(guī)則： 1． 確定電源的輸入電壓； 2． 將框架中每塊 I/O 模塊所需的總背板電流相加，計(jì)算出 I/O 模塊所需的總背板電流值； 3． I/O 模塊所需的總背板電流值再加上以下各電流： （ 1） 框架中帶有處理器時(shí)，則加上處理器的最大電流值； （ 2） 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地 I/O 適配器模塊時(shí)，應(yīng)加上其最大電流值。 4． 如果框架中留有空槽用于將來擴(kuò)展時(shí)，可做以下處理； （ 1） 列出將來要擴(kuò)展的 I/O 模塊所需的背板電流； （ 2） 將所有擴(kuò)展的 I/O 模塊的總背板電流值與步驟。 5． 在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。 6． 根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總背板電流值， 從用戶手冊(cè)中選擇合適的電源模塊。 具體應(yīng)考隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展， PLC 產(chǎn)品的種類越來越多，而且功能也日益完善。 PLC 的種類繁多，其結(jié)構(gòu)、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等各有不同，當(dāng)然使用場合也有所不同。因此選擇合理的 PLC 對(duì)提高 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)意義重大。 因此在選擇機(jī)型時(shí)不僅要滿足其功能要求及維護(hù)等方面的慮： （ 1） 合理的結(jié)構(gòu)形式 （ 2） 安裝方式的選擇 （ 3） 相當(dāng)?shù)墓δ芤? （ 4）系統(tǒng)可靠性的要求 PLC I/O 點(diǎn)分配 分析原理 通過分析控制任務(wù)，如不考慮 產(chǎn)量顯示，則共需要 5 個(gè)數(shù)字量輸入和 7個(gè)數(shù)字量輸出， CPU 型號(hào)可以選擇 S7200PLC 的 CPU224（本機(jī)上有 14 個(gè)數(shù)山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 字量輸入和 10個(gè)數(shù)字量輸出）。由于系統(tǒng)需要顯示灌裝的灌數(shù)，產(chǎn)量上限為1600，可以使用 4 個(gè)帶譯碼電路的 BCD 數(shù)碼顯示管顯示灌裝產(chǎn)量，這樣就另外需要 16點(diǎn)數(shù)字量輸出?？梢允褂?2 個(gè)數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊 EM22（ DC24V）或使用一個(gè)數(shù)字量輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊 EM233(DI16/DO16*DC24V)。 SL1(L)、 SL2(I)、 SL3(H)為 3 個(gè)液位傳感器，液體淹沒時(shí)接通