【文章內容簡介】 現(xiàn)場安裝，便于擴展，方便接線，起結構與普通計算機有很大的區(qū)別。通常從組成結構形式上將這些 PLC 分為兩類：一類是一體化整體式 PLC，另一類是結構化模塊式 PLC。 按應用規(guī)模及功能分類 為了適應不同工業(yè)生產過程的應用要求，可編程序控制器能夠處理的輸入 /輸出信號數(shù)是不一樣的。一般將一路信號叫做一個點，將輸入點和輸出點的點數(shù)的總和稱為機器的點。按照點數(shù)的多少，可將 PLC 分為超小（微）、小、中、大、 超大等五種類型。 9 PLC 的特點 PLC 能如此迅速發(fā)展的發(fā)展原因，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，還有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)控制領域中的普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。它在編程中簡單易學， PLC 的功能強，性能價格比高，它的硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強；可靠性高，抗干擾能力強；系統(tǒng)設計、安裝、調試工作量少；工作人員維修工作量小，維護方便；體積小能耗低。 PLC 的功能及應用 PLC 的應用面越來越廣，主要是：一、由于微處理機芯片及有關元件的價格大大下降，使得PLC 的成本下降；二、 PLC 的功能增強，能解決復雜的計算機和通信問題。目前， PLC 在國內外已廣泛用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。 PLC 主要應用在⑴、開關邏輯和順序控制⑵、模擬控制⑶、定時控制⑷、數(shù)據(jù)處理⑸信號聯(lián)鎖系統(tǒng)⑹、通信聯(lián)網(wǎng)等。最近一個時期內， PLC 產品的市場需求量一直保持平穩(wěn)上升趨勢。其一， PLC 是集三電一體化的多功能綜合自動化裝置。所謂的三電指的是電控、電儀和電傳，這三種控制裝置常常在一個工廠、一個車間，甚至在一個工段或一臺設備上并存，卻 自成系統(tǒng)，互不往來。而只需要一臺 PLC 控制設備既有邏輯控制功能，又有過程控制和運動控制功能，大大提高了生產效率、實現(xiàn)優(yōu)化控制，使得 PLC 在競爭中居于強有力的地位。其二， PLC 能夠與其他工業(yè)控制產品很好地融合。 PLC 與 PC（個人計算機）的融合， PLC 與 DCS 的重疊融合，PLC 與 CNC 的融合等，都說明 PLC 與工業(yè)控制系統(tǒng)的一致性很高。 總之， PLC 在工業(yè)控制中應用極為廣泛，可以說是無處不在。 第二章 PLC 與其他控制的比較 繼電器控制方案 幾十年來，繼電器控制 系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領域中被大量應用（如圖 所示為工業(yè)生產控制流程）。繼電器控制柜是針對一定的生產機械、固定的生產工藝設計的，采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，一旦生產工藝過程發(fā)生改變，則控制柜必須重新設計、重新裝配 。 10 圖 繼電器控制壓鑄機的示意圖 集散控制系統(tǒng)又稱分散控制系統(tǒng)，它是專門為工業(yè)過程控 制設計的過程控制裝置。它的應用場合是連續(xù)量的控制，集散控制系統(tǒng)是按用戶的程序指令工作的。在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)被檢測對象的特性采用不同的采樣速度，例如，對流量點的采樣周期是 1s，對溫度點的采樣周期是20s 等。此外，在集散控制系統(tǒng)中，可有多級優(yōu)先集中斷的設置。 圖 集散控制壓鑄機的示意圖 PLC 控制方案 PLC 由于應用了微電子技術好計算機技術，各種控制功能都是通過軟件來實現(xiàn)的，因此只要改變程序并改變少量的接線端子，就可適應工藝的改變。從適 應性、可靠性、方便性及設計、安裝、維護等各方面進行比較， PLC 都有顯著的優(yōu)勢（如圖 所示）。因此在用微電子技術改造傳統(tǒng)產業(yè)的過程中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)大多數(shù)將被 PLC 取代。 輸入設備（按鈕、限位開關等） 繼電器控制線路（由繼電器和連接導線組成） （輸出設備） 被控制的生產機械或生產過程 11 圖 壓鑄機的 PLC 控制原理圖 采用繼電器控制系統(tǒng) 邏輯工作量大，接線多 受機械觸電影響，壽命限制 環(huán)境差，會降低可靠性和壽命 更換繼電器維護費用高 采用集散控制系統(tǒng) 不適于用于開關量的邏輯控制 不能按掃描方式工作 采樣速度不均，運算速度較低 集散 控制所需存儲量較大 集散控制不夠方便、靈活 采用 PLC控制系統(tǒng) PLC 能如此迅速的的選擇發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，還有許多的優(yōu)點。 1 編程方法簡單易學 功能強，性能價格高 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強 可靠性高，抗干擾能力強 系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少 維修工作量小，維修方便 體積小、能耗低 從圖 中可以看出采用 PLC 控制后，使原來繼電器控制的大量開關量動作 由 無觸點的電子線路來完成軟件程序代替了繼電器的繁雜連線 ，即方便靈活，可靠性大大提高。 由此可見， PLC 控制比繼電器控制更能較好的解決了工業(yè)控制領域中的普遍關心的可靠、安 12 全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。我們在設計過程中應采用 PLC 控制。然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應工業(yè)控制的要求和發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被 PLC 所取代已是必然趨勢。 第 3章 控制對象的工藝流程說明 金屬壓鑄機的工藝流程 金屬壓鑄機工作示意圖，如圖 所示，壓鑄機的動作由液壓油缸推動，執(zhí)行元件為電磁閥。其工藝流如下： 圖 臥式冷室壓鑄機工作示意圖 金屬壓鑄機工藝流程 金屬壓鑄機的工藝流程如圖 所示。 原位：模板在開模確認位置，開模確認限位開關閉合；洗模嘴上升歸位，噴嘴歸位限位開關閉合。 關模：有啟動信號按下后，關模電磁閥通電，模板右移。 射出：當模板右移到位，射出確認限位開關閉合，射出電磁閥通電，射出活塞向左移，將金屬推進模內。 冷卻：射出活塞自動歸位，射出確認限位開關閉合，冷卻水電磁閥通電，利用冷卻水成型。 開模：延時 5S 待工件冷卻后，開模電磁閥通電，模板左移，工件自動頂出。 洗模：模板左移到位，開模確認限位開關閉合，噴嘴下移，洗模液電磁閥均通電，噴嘴下移并洗模液。 復位：噴嘴下移到位，噴嘴下限限位開關閉合，噴嘴上移電磁閥通電，噴嘴上升回到原位。 操作方式 13 電源QX 內部處理 輸入處理（輸入傳送、遠程 DO） 通訊服務（外設、 CPU、系統(tǒng)服務） 更新附件 特殊存儲器 CPU 運行 方式 執(zhí)行程序 輸入處理 執(zhí)行自診斷 PLC 正常 存放自診斷錯誤結果 致命 錯誤 CPU強制為 STOP 14 第 4章 PLC 系統(tǒng)硬件設計 PLC 的功能簡介 S7300 功能簡介 PLC 的硬件系統(tǒng)由主 機系統(tǒng)、輸入 /輸出擴展環(huán)節(jié)及外部設備組成 。 PLC 的主機系統(tǒng)由微處理器單元、存儲器、輸入單元、輸出單元、 IO 擴展接口，外設 IO接口以及電源等部分組成。各部分之間通過內部系統(tǒng)總線進行連接，如圖 所示。 輸入 /輸出擴展環(huán)節(jié) PLC 的外部設備主要是編程器、彩色圖形顯示器、打印機等。 編程器：它是編制、調試 PLC 用戶程序的外部設備，是人機交互的窗 口。 彩色圖形顯示器：大中型 PLC 通常配接彩色圖形顯示器，用以顯示模擬生產過程的流程圖、實時過程參數(shù)、趨勢參數(shù)及報警參數(shù)等過程信息，使得現(xiàn)場情況一目了然。 打印機： PLC 也可以配接打印機等外部設備，用以打印記錄過程參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)以及報警事故記錄表等。 PLC 還可以配置其他外部設備，例如，配置存儲器卡、合式磁帶機或磁盤驅動器，用于存儲用戶的應用程序和數(shù)據(jù)；配置 EPROM 寫入器，用于將程序寫入到 EPROM 中。 圖 PLC 結構示意圖 15 PLC 容量估算 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O 點數(shù)，二是用戶存儲器的容量。 I/O點數(shù)的估算 根據(jù)功能說明書，可統(tǒng)計出 PLC 系統(tǒng)的開關量 I/O 點數(shù)及模擬量 I/O 通道數(shù)，以及開關和模擬量的信號類型?？紤]到在前面的設計中 I/O 點數(shù)可能有疏漏，并考慮到 I/O 端的分組情況以及隔離于接地要求，應在統(tǒng)計后得出 I/O 總點數(shù)的基礎上，增加 10%～ 15%的裕量?？紤]裕量后得出 I/O總點數(shù)估算值，該估算值是 PLC 選型的主要技術依據(jù)?？紤]到今后的調整和擴充，選定的 PLC 機型的 I/O 能力極限值必須大于 I/O 點數(shù)估算值，并應盡量避免使 PLC 能力接近飽和，一般應留有30%左右的 量。 存儲器容量的估算 用戶應用程序占用多少內存與許多因素有關，如 I/O 點數(shù)、控制要求、運算處理器、程序結構等。因此在程序設計之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個 I/O點及有關功能器件占用是內存大致如下： 開關量輸入所需存儲器字數(shù) =輸入點數(shù) 10 開關量輸出所需存儲器字數(shù) =輸出點數(shù) 8 定時器 /計數(shù)器所需存儲器字數(shù) =定時器 /計數(shù)器數(shù)量 2