【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 中即可等參數(shù)的余量適中即可。 P L C控 制 對(duì) 象圖5 簡(jiǎn)單的單機(jī)控制系統(tǒng) 集中控制系統(tǒng)集中控制系統(tǒng)用儀態(tài)功能強(qiáng)大的PLC監(jiān)視、控制多個(gè)設(shè)備，形成中央集中式的控制系統(tǒng)。其中，各個(gè)設(shè)備之間的聯(lián)絡(luò)，連鎖關(guān)系、運(yùn)行順序等統(tǒng)一由中央PLC來完成，如圖6示顯然，集中控制系統(tǒng)比單機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的多。但是當(dāng)其中一個(gè)控制對(duì)象的控制程序需要改變時(shí)，必須停止運(yùn)行中央PLC，其他的控制對(duì)象也必須停止運(yùn)行。當(dāng)各個(gè)控制對(duì)象的地理位置距集中控制系統(tǒng)比較遠(yuǎn)時(shí)，需要大量的電纜線，造成系統(tǒng)成本的增加。為了適應(yīng)控制系統(tǒng)的改變，采用集中控制系統(tǒng)時(shí)，必須注意選擇I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量時(shí)要留有足夠的余量，以便滿足增加控制對(duì)象的要求。P L C控制對(duì)象A控制對(duì)象B控制對(duì)象C 圖6 集中控制系統(tǒng) 分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖7所示，每一個(gè)控制對(duì)象設(shè)置一臺(tái)PLC，各臺(tái)PLC可以通過信號(hào)傳遞進(jìn)行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)或發(fā)令等，或者由上位機(jī)通過數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行通訊。分散控制系統(tǒng)常用于多臺(tái)機(jī)械生產(chǎn)線的控制，各個(gè)生產(chǎn)線之間有數(shù)據(jù)連接。由于各個(gè)控制對(duì)象都由自己的PLC進(jìn)行控制，當(dāng)其中一個(gè)PLC停止運(yùn)行時(shí)不需要停止運(yùn)行其他的PLC。隨著PLC性能的不斷提高，由PLC擔(dān)當(dāng)?shù)蛯涌刂迫蝿?wù)，通過網(wǎng)絡(luò)連接，PLC與過程控制相結(jié)合的分散控制系統(tǒng)將是計(jì)算機(jī)控制的重要發(fā)展方向。與集中控制系統(tǒng)相比，分散控制系統(tǒng)的可靠性大大加強(qiáng)。具有相同I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，雖然分散控制系統(tǒng)中多用了一臺(tái)或幾臺(tái)PLC，導(dǎo)致價(jià)格偏高，但是從維護(hù)、試運(yùn)轉(zhuǎn)或增設(shè)控制對(duì)象等方面來看，其靈活性要大的多，總的成本核算是合理的。上機(jī)位PLC APLC BPLC C控制對(duì)象 A控制對(duì)象 B控制對(duì)象 C 圖7 分散控制系統(tǒng) PLC網(wǎng)絡(luò)及特點(diǎn) 網(wǎng)絡(luò)概述 分散控制系統(tǒng)的控制思想就是集中操作、分散操作。一個(gè)實(shí)際的工業(yè)控制過程中是比較復(fù)雜的，一個(gè)控制過程可能由多個(gè)控制任務(wù)完成。這些控制任務(wù)既有獨(dú)立性，有與其他任務(wù)有聯(lián)系，而這些相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)需要構(gòu)成一個(gè)整體。當(dāng)控制系統(tǒng)達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，分散控制系統(tǒng)解決方案并不理想，因此許多廠家開發(fā)了自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。雖然現(xiàn)在對(duì)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等問題還沒有同意的標(biāo)準(zhǔn)，但是很顯然，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)比分散控制系統(tǒng)更能準(zhǔn)確的描述現(xiàn)實(shí)控制系統(tǒng)，并且控制、改變更加靈活，組態(tài)也更容易，能夠?qū)崿F(xiàn)管控一體化的控制思想。 網(wǎng)絡(luò)工廠隨著低層控制單元PLC價(jià)格的減低、技術(shù)的成熟，以及各種行業(yè)的I/O標(biāo)準(zhǔn)化，必然會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)工廠的實(shí)現(xiàn)成為現(xiàn)實(shí)。在工廠里，每臺(tái)設(shè)備都帶有標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口，可以隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)，而每臺(tái)設(shè)備都處于網(wǎng)絡(luò)的不同層次中，各個(gè)操作控制點(diǎn)可根據(jù)不同組態(tài)時(shí)分配給它的功能發(fā)揮不同的作用。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）對(duì)大、中、小控制任務(wù)都具有適應(yīng)性； （2）與現(xiàn)存系統(tǒng)有可連接性；（3）保證系統(tǒng)有長(zhǎng)期的使用價(jià)值。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)PLC的影響PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展，使PLC的應(yīng)用更加廣泛。許多PLC產(chǎn)品都在PLC上加上了具有網(wǎng)絡(luò)功能的硬件和軟件，因此，組成PLC網(wǎng)絡(luò)非常方便。PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)任何一個(gè)站的操作都和使用同PLC一樣方便，并且在網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)站都可以對(duì)其他站的元件及數(shù)據(jù)乃至程序進(jìn)行操作。 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在輔助繼電器（位）、數(shù)據(jù)繼電器（字）專門開辟一個(gè)地址范圍，將其分配個(gè)各臺(tái)PLC，使得臺(tái)PLC可以寫其中一些元件而其他所有的站都可以讀這些元件，然后再由這些元件去驅(qū)動(dòng)其本身的軟件，以達(dá)到通訊的目的。各站主機(jī)之間元件狀態(tài)信息的交換是由PLC系統(tǒng)自己去完成的，不需要用戶管理，這是現(xiàn)在比較通用的設(shè)計(jì)思想。由于各個(gè)PLC廠家各自開發(fā)自己的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，采用自己的通行協(xié)議和接口，設(shè)備的不兼容想限制的PLC的進(jìn)一步發(fā)展，為此美國(guó)通用汽車公司編制了一個(gè)工廠自動(dòng)化協(xié)議（MAP）。希望各個(gè)廠家生產(chǎn)的設(shè)備能用一種同意的語言標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通訊。MAP的體系結(jié)構(gòu)是以估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）推薦的開發(fā)系統(tǒng)互連（OSI）參考模型為基礎(chǔ)，對(duì)參考模型的每一層都列出了合適于工業(yè)應(yīng)用的特定標(biāo)準(zhǔn)。 訪問控制技術(shù)最常用的訪問控制技術(shù)有：查詢、沖突檢測(cè)和令牌傳遞。一般查詢和令牌傳遞沒有沖突檢測(cè)的速率高，但是可靠性好，最大延遲時(shí)間可以控制，控制網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常采用這種控制技術(shù)；沖突檢測(cè)通訊效率較高，速度較快，但各個(gè)站點(diǎn)通訊機(jī)會(huì)不均，在商務(wù)網(wǎng)絡(luò)中使用較多。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)PLC的硬件系統(tǒng)、指令系統(tǒng)和編程方法以后，對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)較大的PLC控制系統(tǒng)時(shí)，要全面考慮多種因素，不管所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的大小，一般都要用以下設(shè)計(jì)步驟來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著PLC功能的不斷完善和提高，PLC幾乎可以完成工業(yè)領(lǐng)域的所以控制任務(wù)。但是PLC還是有最適合它的應(yīng)用場(chǎng)合，所以接到一個(gè)控制任務(wù)以后，要分析被控對(duì)象的控制過程和要求，看看用什么控制設(shè)備來完成該任務(wù)最合適。其實(shí)現(xiàn)在的可編程不僅處理開關(guān)量，而且對(duì)模擬量的處理能力也很強(qiáng)。所以在很多情況下也可以取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）作為主控器控制對(duì)象以及控制裝置確定后，還要進(jìn)一步確定PLC的控制范圍。一般來說，能夠反映生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況，能用傳感器直接測(cè)量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部分都由PLC控制來完成。當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來完成后。選擇PLC就成為最重要的事情。一方面是選擇多大容量的PLC，另一方面是選擇什么公司的PLC以及外設(shè)。對(duì)第一個(gè)問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O模擬量I/O以及這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)。I/O點(diǎn)是性質(zhì)主要是指他們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有直流24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出點(diǎn)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組的輸出只能有一個(gè)電源的種類和等級(jí)。對(duì)于第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮：（1）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但是對(duì)于某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表以及上位機(jī)之間靈活方便的通訊要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量有特殊要求的；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。（2）價(jià)格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)必須是需要考慮的。（3）個(gè)人喜好方面 有些工程技術(shù)人員對(duì)某種品牌的PLC熟悉，所以一般比較喜歡使用這種產(chǎn)品。 圖8 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟輸入/輸出信號(hào)在PLC接線端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來說，I/O地址分配以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜和PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。系統(tǒng)調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試硬件部分的模擬調(diào)試可在斷開主電路的情況下，主要試一試手動(dòng)控制部分是否正確。軟件部分的模擬調(diào)試可借助于模擬開關(guān)和PLC輸出端的輸出指示燈進(jìn)行。需要模擬量信號(hào)I/O時(shí)，可用電位器和萬用表配合進(jìn)行。調(diào)試時(shí)?？衫蒙显V外圍設(shè)備模擬各種現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)和傳感器狀態(tài)，然后觀察PLC的輸出邏輯是否正確。如果有錯(cuò)誤則修改后反復(fù)調(diào)試?，F(xiàn)在PLC的主流產(chǎn)品都可以在P機(jī)上編程，并可以在電腦上直接進(jìn)行模擬調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，可以把編制好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的PLC中。有時(shí)PLC也許只有這一臺(tái)，這時(shí)就要把PLC安裝到控制柜相應(yīng)的位置上。調(diào)試時(shí)一定要先將主電路斷電，只對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)調(diào)即可。通過現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)信號(hào)的接入常常還會(huì)發(fā)現(xiàn)軟件以及硬件中的一些問題，有時(shí)廠家還需要對(duì)某些控制功能進(jìn)行改進(jìn)，這種情況下，都要經(jīng)過反復(fù)測(cè)試系統(tǒng)后，才能最后交付使用。產(chǎn)生水壓的設(shè)備是水泵，水泵轉(zhuǎn)動(dòng)的越快，產(chǎn)生的水壓就越高。傳統(tǒng)的維持水壓的方法就是建造水塔，水泵開者時(shí)將水打到水塔中，水泵休息時(shí)借助水塔的水位繼續(xù)供水。水塔中的水位變化相對(duì)水塔的高度來說很小，也就是說水塔能夠維持供水管路中水呀的基本恒定。但是建造水塔需花費(fèi)財(cái)力，水塔還會(huì)造成水的二次污染。不用水塔，而要解決水壓隨用水量大小變化的問題。通常的辦法是：用水量大時(shí)，增加水泵的數(shù)量或提高水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以保證管網(wǎng)中的水壓不變，用水量小時(shí)又需作出相反的調(diào)節(jié)。這就是恒壓供水的基本思路。這在電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)技術(shù)不發(fā)達(dá)的年代是不可設(shè)想的，但是今天辦到這一點(diǎn)已經(jīng)變的很容易了，交流變頻的誕生為水泵轉(zhuǎn)速的平滑連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。交流變頻器是改變交流電源頻率的電子設(shè)備，輸入三相工頻交流電后，可以輸出頻率平滑變化的三相交流電。建造水塔需要花費(fèi)財(cái)力，水塔還會(huì)造成水的二次污染。那么可不可以不借助水塔來實(shí)現(xiàn)恒壓供水？答案是肯定的，但是要解決水壓隨用水量的大小變化的問題。通常的辦法是：用水量大時(shí)，增加水泵的數(shù)量或提高水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度以保持管網(wǎng)中水壓的不變，用水量小時(shí)又需要做出相反的調(diào)節(jié)。這就是恒壓供水的基本思路，這在電動(dòng)機(jī)速度調(diào)節(jié)技術(shù)不發(fā)達(dá)的年代是不可以想象的，但是在今天辦到這一切已經(jīng)邊的很容易了。 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺(tái)電機(jī)和水泵時(shí)，它們的功率必須足夠的大，在用水量少十開一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)，電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水不足。而且水泵和電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用泵是必要的。恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管壓網(wǎng)水呀的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速套跟隨用水量的變化而變化，這就要用變頻器為水泵供電。這也有兩種配置方式，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，這當(dāng)然方便，電機(jī)與變頻器間不需要切換，但是購(gòu)買變頻器的費(fèi)用較高。另一種方案是數(shù)臺(tái)電機(jī)陪一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)見可以切換，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余水泵共頻運(yùn)行，以滿足不同用水兩的需求。下圖為恒壓供水泵站的示意圖。如圖9所示，圖中壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低；用水量小時(shí)，水壓升高。水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調(diào)節(jié)器。圖9 變頻恒壓供水站的基本組成調(diào)節(jié)器是一種電子裝備,在系統(tǒng)中完成以下幾種功能:(1)設(shè)定水管壓力的給定值，恒壓供水水壓的高低依需要設(shè)定。供水距離越遠(yuǎn)，用水地點(diǎn)越高，系統(tǒng)所需供水壓力越大。給定值即是系統(tǒng)正常工作時(shí)的恒壓值，另外有些供水系統(tǒng)可能有多種供水目的，如將生活用水與消防用水共用一個(gè)泵站，水壓的設(shè)定值可能不只一個(gè)，一般消防用水的水壓要高一些，調(diào)節(jié)器具有給定值設(shè)定功能，可以以數(shù)字量進(jìn)行設(shè)定，也有的調(diào)節(jié)器以模擬量方式設(shè)定。（2）接受傳感器送來的管網(wǎng)水壓的實(shí)測(cè)值。管網(wǎng)實(shí)測(cè)水壓回送到泵站控制裝置稱為反饋，調(diào)節(jié)器實(shí)反饋的接受點(diǎn)。（3）根據(jù)給定值和實(shí)測(cè)值的綜合，依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出系統(tǒng)調(diào)節(jié)信號(hào)。調(diào)節(jié)器接受了實(shí)測(cè)水壓的反饋信號(hào)后，將它與給定值比較，得到給定值與實(shí)測(cè)值之差。如果給定值大于實(shí)測(cè)值，說明系統(tǒng)水壓低于理想水壓，要加大水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，如果水壓高于理想水壓，要降低水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這些都是由調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的快速性與系統(tǒng)的穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)工作中還有個(gè)調(diào)節(jié)規(guī)律的問題，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律多是比例積分微分調(diào)節(jié)，俗稱PID調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)，如P、I、D參數(shù)均是可以由使用者設(shè)定的，PID調(diào)節(jié)過程視調(diào)節(jié)器的的內(nèi)部構(gòu)成由數(shù)字式調(diào)節(jié)及模擬量調(diào)節(jié)兩類，以微型計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)器多為數(shù)字調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)一般式模擬信號(hào)，4~~20mA變化的電流信號(hào)或0~~10V間變化的電壓信號(hào)。信號(hào)的量值與前面提到的差值成正比，用于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備工作。下面以一個(gè)三泵生活/消防雙恒壓無塔供水系統(tǒng)為例來說明其工藝過程，如圖10所示，市網(wǎng)來水用高低水位控制器EQ來控制注水閥TV1，它們自動(dòng)把水注滿儲(chǔ)水池，只要水位低于高水位，則自動(dòng)往水箱中注水。水池的高/低水位信號(hào)也直接送給PLC，作為底水位報(bào)警用。為了保障供水的持續(xù)性，水位上下限傳感器高低距離不是相差很大。生活用水和消防用水共用三臺(tái)泵，平時(shí)電磁閥YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，三臺(tái)泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的控制邏輯運(yùn)行，使生活用水的恒壓狀態(tài)（生活用水底恒壓值）下進(jìn)行；當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，電磁閥YV2得電，關(guān)閉生活用水管網(wǎng)，三臺(tái)泵共消防用水使用，并根據(jù)用水量的大小，使消防供水也在恒壓狀態(tài)（消防用水高恒壓值）下進(jìn)行?；馂?zāi)結(jié)束后三臺(tái)泵再改為生活供水使用圖10 生活消防雙恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 系統(tǒng)控制要求對(duì)三泵生活/消防雙恒壓供水系統(tǒng)的基本要求是：（1）生活供水時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)底恒壓值運(yùn)行，消防供水時(shí)系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運(yùn)行；（2）三臺(tái)泵根據(jù)恒壓的需要，采用“先開先?！钡脑瓌t介入和退出；（3）在用水量小的情況下，如果一臺(tái)泵連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間超過3H，則要切換到下一臺(tái)泵，即系統(tǒng)具有“倒泵功能”，避免某一臺(tái)泵工作時(shí)間過長(zhǎng)；（4）三臺(tái)泵在啟動(dòng)時(shí)要又軟啟動(dòng)功能；（5）要有完整的報(bào)警功能；（6）對(duì)泵的操作要有手動(dòng)控制功能，手動(dòng)只在應(yīng)急或檢修時(shí)臨時(shí)使用。 控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配PLC要能夠識(shí)別和接受描述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開關(guān)量，同時(shí)要能夠發(fā)出控制信號(hào)控制一些執(zhí)行設(shè)備，以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。PLC是通過I/O單元完成此工作的。I/O單元是PLC與外部設(shè)備相互聯(lián)系的通道，能輸入/輸出多種形式和驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)被控設(shè)備與PLC的I/O接口之間的電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串/并轉(zhuǎn)換、A/D與D/A轉(zhuǎn)換等功能。輸入單元接受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備向PLC提供信號(hào)，包括人為的控制信號(hào)和能描述現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的開關(guān)量信號(hào)，例如由按鈕、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量。這些信號(hào)經(jīng)過輸入電路進(jìn)行濾波、光電隔離、電平轉(zhuǎn)換等處理后，變成CUP能夠接受和處理的信號(hào)。輸出單元將經(jīng)過CUP處理的弱電信號(hào)通過光電隔離、功率放大等處理，轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備所需要的強(qiáng)電信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行元器件，如接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。根據(jù)圖10 及以上