【文章內(nèi)容簡介】 壓力、速度和流量。4）數(shù)據(jù)處理：將PLC和計算機數(shù)值控制設(shè)備緊密結(jié)合。5）通信3. PLC的分類追溯PLC的發(fā)展歷史可以看到，世界上200多家PLC廠商，400多品種的PLC產(chǎn)品大體可以按地域分成三個流派:一個流派是美國產(chǎn)品，一個流派是歐洲產(chǎn)品，還有一個流派是日本產(chǎn)品。同一地域的產(chǎn)品相互借鑒比較多，相互影響比較大，技術(shù)滲透得比較深，面臨的主要市場相同，用戶要求接近，這一切就使得同一地域的PLC產(chǎn)品表現(xiàn)出比較多的相似性。按I/0點數(shù)，PLC可分為微、小、中、大、巨型多種PLC:表23 PLC點數(shù)種類PLC在國際市場上已成為倍受歡迎的暢銷產(chǎn)品，用PLC設(shè)計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。當(dāng)前PLC已廣泛用于機械、汽車、電力、冶金、石油、化工、交通、運輸、輕工、紡織、建材、采礦等領(lǐng)域，取得明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。它的技術(shù)發(fā)展：1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展2）PLC向過程控制滲透與發(fā)展3）PLC加強了通信功能4）新器件和模塊不斷推出5）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言標(biāo)準(zhǔn)化6）發(fā)展容錯技術(shù)7）追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化5. PLC的基本結(jié)構(gòu) 從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為整體式、模塊式(組合式)和混合式三種。 （1）整體式結(jié)構(gòu) 早期的PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。采用整體式結(jié)構(gòu)的PLC將CPU模塊、輸入/輸出模塊、電源模塊和通信接口模塊等基本模塊緊湊地封裝在一個機殼內(nèi)，構(gòu)成一個整體。微型、小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。整體式結(jié)構(gòu)適用于控制比較集中的工業(yè)現(xiàn)場。（2）模塊式結(jié)構(gòu) 在模塊式PLC結(jié)構(gòu)中，按PLC的各個組成部分將PLC劃分為不同的模塊，并將這些模塊獨立地進行物理封裝。劃分的模塊一般包括CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊。各個模塊功能是獨立的，外形尺寸是統(tǒng)一的，安裝時將這些模塊插在框架上或基板上即可，它們由系統(tǒng)自動進行尋址連接，插入什么模塊可根據(jù)需要進行配置。大、中型PLC多采用模塊式結(jié)構(gòu)形式。模塊式結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場的分布式控制。（3）Ire合式結(jié)構(gòu) 混合式PLC由PLC主機和擴展模塊組成。其中，PLC主機由CPU、存儲器、通信電路、基本輸入/輸出電路、電源等基本模塊組成，相當(dāng)于一個整體式PLC,可以單獨完成控制功能。PLC主機幾乎是任何一個控制系統(tǒng)所需要的最小組成單元，封裝在一起是合理的，而擴展模塊可以是輸入/輸出模塊、模擬量模塊、位置控制模塊、PID模塊、聯(lián)網(wǎng)控制模塊等智能模塊。模塊之間的連接:它們之間通過總線進行連接，由主模塊統(tǒng)一管理?；旌鲜絇LC集中了整體式和模塊式的優(yōu)點，擴充性能良好，模塊豐富，擴大了PLC的應(yīng)用范圍，改善了控制性能，所以混合式PLC得到了迅猛的發(fā)展。它能夠適用于各種復(fù)雜、惡劣的分布或集中環(huán)境。：① 組成部件不同繼電器控制線路是許多真正的硬件繼電器組成，而梯形圖由許多“軟繼電器”組成,避免了硬繼電器易磨損的現(xiàn)象。② 接點數(shù)量不同硬繼電器的觸點數(shù)量有限，而“軟繼電器”的觸點數(shù)有無限對。③ 實施控制的方法不同繼電器控制線路中實現(xiàn)某種控制需通過各繼電器之間硬接線解決，其功能包含在固定線路中，不靈活；PLC控制通過梯形圖解決，則靈活多變。④ 工作方式不同繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時，線路中各繼電器都處于受制狀態(tài)，即功能相同的繼電器同時動作，而梯形圖的控制線路中，各軟繼電器處于周期性掃描接通中，各繼電器的動作次序決定于程序順序。相比之下，PLC具有體積小、功耗低；無觸點、速度快、壽命長；有無數(shù)個常開，常閉接點供程序使用。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計使用PLC可以構(gòu)成多種形式的控制系統(tǒng)，下面介紹幾種常用的PLC控制系統(tǒng)。 單機控制系統(tǒng)是較普通的一種PLC控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)使用一臺PLC控制一個對象，控制系統(tǒng)要求的I/0點數(shù)和存儲器容量比較小，沒有PLC的通信問題，采樣條件和執(zhí)行機構(gòu)比較集中，控制系統(tǒng)的構(gòu)成簡單明了。在單機控制系統(tǒng)中由于控制對象比較確定，因此系統(tǒng)要完成的功能一般較明確，I/0點數(shù)、存儲器容量等參數(shù)的裕量適中即可。 集中控制系統(tǒng)用一臺功能強大的PLC監(jiān)視、控制多個設(shè)備，形成中央集中式的計算機控制系統(tǒng)。其中，各個設(shè)各之間的聯(lián)絡(luò)、連鎖關(guān)系、運行順序等統(tǒng)一由中央PIC來完成，如圖28所示。圖28控制系統(tǒng)圖顯然，集中控制系統(tǒng)比單機控制系統(tǒng)經(jīng)濟得多。但是當(dāng)某一個控制對象的控制程序需要改變時，必須停止運行中央PLC，其他的控制對象也必須停止運行。當(dāng)各控制對象的地理位置距集中控制系統(tǒng)比較遠時，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，必須注意選擇工/0點數(shù)和存儲器容量時要留有足夠的裕量，以便滿足增加控制對象的要求。 分散控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖29所示，每一個控制對象設(shè)置一臺PLC，各臺PLC之間可通過信號傳遞進行內(nèi)部連鎖、響應(yīng)或發(fā)令等，或者由上位機通過數(shù)據(jù)通信總線進行通信。圖29分散控制系統(tǒng)圖分散控制系統(tǒng)常用于多臺機械生產(chǎn)線的控制，各生產(chǎn)線之間有數(shù)據(jù)連接。由于各控制對象都由自己的PLC進行控制，當(dāng)某一臺PLC停止運行時，不需要停運其他的PLC 。 隨著PLC性能的不斷提高，由PLC擔(dān)當(dāng)?shù)讓涌刂迫蝿?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)將是計算機控制的重要發(fā)展方向。 與集中控制系統(tǒng)相比，分散控制系統(tǒng)的可靠性大為加強。具有相同I/0點數(shù)時，雖然分散控制系統(tǒng)中多用了一臺或兒臺PLC，導(dǎo)致價格偏高，但從維護、試運轉(zhuǎn)或增設(shè)控制對象等方面看，其靈活性要大得多，總的成木核算是合理的。 根據(jù)工藝過程的特點和控制要求,首先確定各個輸入、輸出點的先后次序和邏輯關(guān)系,然后運用邏輯運算的各種基本規(guī)律,寫出PLC各輸入、輸出點的邏輯關(guān)系,再由邏輯關(guān)系化為梯行圖。程序設(shè)計時,除使用PLC內(nèi)部輸入繼電器和輸出繼電器外,還要充分利用其內(nèi)部定時器(T)、計時器(C)、輔助繼電器(M)等各種功能模塊。根據(jù)梯形圖寫出對應(yīng)的邏輯關(guān)系語句,每條語句包括地址碼、指令(助記符)和定義號,再利用編程器逐條寫入PLC,也可利用專用編程軟件在計算機上編好梯形圖,直接將程序傳至PLC。本控制系統(tǒng)的程序充分利用了PLC的內(nèi)部繼電器和定時器,實現(xiàn)延時、軟件濾波和聯(lián)鎖的功能。程序調(diào)試時,首先將程序輸入編程器,經(jīng)過程序檢驗改正編程語法和數(shù)據(jù)錯誤,再逐條搜索與設(shè)計程序核對無誤后傳入CPU模塊的RAM存儲器中,然后可利用PLC的輸入、輸出點都帶LED指示燈的特點,在輸入模塊上按控制要求的邏輯關(guān)系逐一輸入模擬信號,觀察PLC的輸出指示是否按控制要求變載調(diào)試。只有以上調(diào)試全部通過后,PLC才可真正投入運行,并同時作好程序的備份工作。① 內(nèi)存利用率：把一個程序段中的接點數(shù)與存放該程序段所代表的機器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。② 開關(guān)量輸入輸出的點數(shù)：它是計算所需內(nèi)存儲容量的重要根據(jù)。一般系統(tǒng)中，開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出的比為6：4，其經(jīng)驗公式為：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量（輸入和輸出）總點數(shù)10③ 模擬量輸入和輸出總點數(shù)，其一般情況下的經(jīng)驗公式：只有模擬量輸入時：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點數(shù)100模擬量輸入輸出同時存在時：內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點數(shù)200這些經(jīng)驗公式的算法是在10點模擬量左右，當(dāng)點數(shù)小于10時，內(nèi)存字?jǐn)?shù)要適當(dāng)加大，點數(shù)多時，可適當(dāng)減小。④ 程序編寫質(zhì)量綜上所述，推薦下面的經(jīng)驗計算公式：總存儲器字?jǐn)?shù)=（開關(guān)量輸入點數(shù)+開關(guān)量輸出點數(shù)）10+模擬量點數(shù)150。然后按計算存儲字?jǐn)?shù)的25%考慮裕量。 PLC在冷凍冰機工藝過程中的應(yīng)用 ：1)進口壓力：≤；2)出口壓力：≤（聯(lián)鎖：，）；3)吸氣溫度：10—20℃；4)排氣溫度：100℃（100℃報警）；5)噴油壓力與排氣壓差：主機起動前：≥ 正常運行：—（正常運行聯(lián)鎖：，）；6)噴油溫度：25—60℃（聯(lián)鎖：60℃報警，65℃主機跳車）；7)油精過濾器壓差：≤ （聯(lián)鎖：， Mpa主機跳車）；8)稀油站供油壓力：≥（聯(lián)鎖：， Mpa主機跳車）；9)稀油站油箱油位：≥2/3液位計；10)稀油站油溫：≤50℃；11)軸承溫度：≤65℃聯(lián)鎖：65℃Mpa報警，70℃ Mpa主機跳車）；12)主機電流：≤；13)馬達軸瓦溫度：≤65℃；14)電機定子溫度：≤100℃；15)油分離器油位：1/2—3/4液位計；16)冷凝器壓力：≤；17)收集器壓力≤；18)進口氣氨分離器液位≤10%液位計；根據(jù)上述工藝指標(biāo)要求，結(jié)合PLC編程簡單，可在現(xiàn)場修改，維護方便，可靠性高于繼電器控制柜，體積小于繼電器控制柜，在成本上可與繼電器控制柜競爭等特點，采用以PLC為控制手段的電氣系統(tǒng)，具體控制過程詳見圖冰機輔機原理圖、冰機控制保護原理圖。根據(jù)工藝提出的條件及控制要求，具體設(shè)計思路如下：可采用模糊控制，模糊控制屬于計算機數(shù)字控制的一種形式。因此，模糊控制系統(tǒng)的組成成類同于一般的數(shù)字控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖210所示，基本結(jié)構(gòu)圖為211圖210系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖211基本結(jié)構(gòu)圖模糊控制系統(tǒng)一般可分為四個組成部分: 1)模糊控制器:實際