【文章內容簡介】 系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關的外圍設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。定義強調了 PLC 是：（1）數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)——也是一種計算機；（2）專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計；（3）面向用戶指令——編程方便；（4）邏輯運算、順序控制、定時計算和算術操作；（5）數(shù)字量或模擬量輸入輸出控制；（6）易與控制系統(tǒng)聯(lián)成一體并易于擴充。 第一臺可編程控制器（PLC）于 1969 年問世于美國 DEC 公司。隨著微電子技術和計算機技術的發(fā)展，70 年代中期出現(xiàn)的微處理器到了 70 年代后期便應用于PLC 中，使 PLC 的功能大大增強，具有計算機功能，而且做到小型和超小型。 自從 1948 年控制器理論的創(chuàng)始人 提出他的控制論，科學工作者經過半個世紀的努力，自動控制裝置（或器件）有了飛速發(fā)展：從時間順序的角度來看，控制器經過了繼電器裝置、電子管器件控制裝置、半導體器件控制裝置和可編程控制器的發(fā)展過程。雖然這些控制器目前仍有不同程度的應用，但最年輕的PLC 最具活力和生命力，大有取代其他控制器之勢。 上世紀 80 年代初期，PLC 發(fā)展的主要目標是提高性能和功能，如 I/O 總點數(shù)由幾十點發(fā)展到上千個點。為了滿足一些特殊的要求，PLC 也具備了高速計數(shù)、定位、定時等功能單元。到上世紀 80 年代末期，加強 PLC 的聯(lián)網能力卻成了 PLC的發(fā)展趨勢。PLC 的聯(lián)網可分為二類：一類是 PLC 之間的聯(lián)網通信。各制造廠家都有自己專有的聯(lián)網手段，即使數(shù)據(jù)通道各異，但都能構成分散控制系統(tǒng)和遠程I/O 系統(tǒng)。另一類是 PLC 與計算機之間的通信聯(lián)網，也可構成拓撲結構。 由于大規(guī)模集成工藝和計算機技術在上世紀 80 年代得到快速發(fā)展，使 PLC 獲得了發(fā)展和推廣應用的黃金時期。這一時期也是我國發(fā)展應用 PLC 技術的初期階段，各高等院校、科研院所與企業(yè)廠家聯(lián)合開發(fā) PLC 項目，有的集團公司干脆直接與日本、美國、德國等發(fā)達國家的有名 PLC 廠家合作[3]，對我國自動化、數(shù)字化技術進步起到積極推動作用。上世紀 90 年代以來，對 PLC 的發(fā)展主要表現(xiàn)在更快的處理速度，多 PLC 結構的容錯系統(tǒng)，故障診斷和 PLC 的編程語言與編程工具向標準化和高級化發(fā)展。 我國自動化研究和運用起步較晚，上個世紀 50 年代主要采用繼電器—接觸器控制，速度調節(jié)主要采用直流調速裝置控制；從 70 年代末才開始有少數(shù)生產線中采用 PLC 進行控制；到了上世紀 80 年代，PLC 和變頻器在我國才逐步得到廣泛應用，越來越多的生產線采用了 PLC 和交流調速控制，這使我國工業(yè)控制的自動化水平得到較快的提高，生產線的控制精度、故障率等明顯改善。但是 PLC 還以邏輯控制為主，信息處理功能相對較差，而調速器功能也比較單調，還需要專用裝置進行調節(jié)。上世紀 90 年代，隨著 PLC 和變頻器技術的進一步發(fā)展，只需在其外圍增設一些檢測設備就可以構成一個較為復雜的控制系統(tǒng)，從而大大提高了系統(tǒng)的性能指標。PLC具有以下特點:（1）可靠性高，抗干擾能力強；（2）配套齊全，功能完善，適用性強；（3）易學易用，深受工程技術人員歡迎；（4）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造；（5）體積小，重量輕，能耗低；PLC具有功能強大、使用可靠、維修簡便等許多優(yōu)點。對于傳統(tǒng)的繼電器電路來說，它難以實現(xiàn)復雜邏輯功能的和數(shù)字式控制，而且要實現(xiàn)一定規(guī)模的邏輯控制功能不僅設計繁瑣，難以實現(xiàn)升級，并易發(fā)故障，維修復雜，現(xiàn)在已被大中型設備的控制系統(tǒng)所拋棄。而PLC正被廣泛的應用并且已逐步取代了繼電器電路的邏輯控制。隨著科學技術不斷的飛躍發(fā)展，PLC也不斷得到完善和強大，同時它的功能也大大超過了邏輯控制的范圍，如聯(lián)網通信功能和自診斷功能等。我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產設備及產品中不斷擴大了PLC的應用。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等多種產品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產品中獲得了應用。第3章 系統(tǒng)硬件電路設計 針對原系統(tǒng)的缺陷和改造要求實現(xiàn)的功能，本文設計了以可編程控制器為核心的直流調速控制系統(tǒng)，系統(tǒng)電路結構圖見硬件圖所示。系統(tǒng)通過全數(shù)字直流調速裝置實現(xiàn)對工作臺主拖動直流電機的自動調速，采用可編程控制器進行運行邏輯控制和工作臺零速換向控制，采用電位計作為調速元件，用以給定工作臺速度。針對原系統(tǒng)特點，經分析和研究，系統(tǒng)采用如下配置：主拖動直流電機采用型號為Z420031，額定電樞電壓為220V，額定直流電流為305A；其余的交流電動機采用型號為JB24，額定電壓為380V；主電機全數(shù)字直流調速裝置6RA7081，裝置額定直流電壓為420V，額定直流電流為400A；額定功率為168KW，接三相交流380V電源時，額定輸出直流電壓為420V，接三相交流220V電源時，額定輸出直流電壓為220V，控制功能強大，過載能力強，設置使用方便[6]；可編程控制器采用西門子的S7200系列，包括主模塊CPU224(AC/DC/繼電器)，數(shù)字量I/0擴展模塊(EM223)和模擬量擴展模塊(EM231)，運行可靠，可在通用計算機系統(tǒng)及WINDOWS平臺上方便編程；電位計采用5K