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篇1
1.1 DCS簡介
DCS在國內自控行業稱之為集散控制系統。它綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C技術，其實質是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。
1.2 DCS的結構
在結構上，DCS包括過程級、操作級和管理級三個部分。過程級是系統控制功能的主要實施部分，是由過程控制站、I/O單元和現場儀表組成。操作員站和工程師站組成了操作級，它的作用是完成系統的操作和組態。
1.3 DCS特點
高可靠性、開放性、靈活性、易于維護、協調性、控制功能齊全。DCS即為集散控制系統（Distributed Control System）。DCS是多級計算機系統，以通信網絡為紐帶，由過程控制級和過程監控級組成。DCS綜合了計算機、通訊、顯示和控制4項技術，也稱為4C技術，DCS的主要思想是分散控制、分級管理、集中操作、靈活配置、組態便捷。DCS是拓撲大系統，呈樹狀，從上到下，通信是該系統的關鍵；PID在中斷站里，現場儀器儀表和控制裝置與計算機的連接依靠中斷站；DCS是樹狀的拓撲結構，且結構是并行連續的鏈路狀，也存在許多電纜由中繼站并行到工程項目現場的儀器儀表；DCS系統的模擬信號由智能儀表的部件和幾臺計算機構成，漸漸的用數字信號來替代模擬信號，信號形式是A/D-D/A；由一臺儀表與一對線連接到I/O，從控制站連接到局域網LAN；DCS控制系統是控制、操作和現場儀表的3級結構；每家企業的大的DCS控制系統不相同；主要使用于大型的連續過程控制。
2.plc系統
2.1 PLC簡介
PLC即可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。
2.2 PLC特點
可靠性高、抗干擾能力強、功能強適用面廣、編程簡單容易掌握、使用和維護方便。
2.3 PLC的特點
PLC即為可編程邏輯控制器（Program-mable Logic Controller），是使用一種可以編程的存儲器，通過所存儲的程序，來進行邏輯運算，或通過用戶的指令來進行順序控制、計數、定時和算術操作，并且通過模擬式或數字的輸入或輸出來控制各種類型的機械生產，或控制生產的過程。PLC已經從控制開關量的階段發展到進行順序控制或運算處理，是從低級向高級運送處理，從下往上的運算處理；PLC具有連續不間斷的HD控制等多項功能，PID在中斷站里；PLC可以使用一臺PC機作為主站，同種型號多臺PLC作為從站，PLC也可以使用一臺PLC作為主站，同種型號PLC作為從站，組成PLC網絡，后者比前者的方便之處是當用戶進行編程時，不需要了解通信協議，按照說明書的格式編寫就行；PLC網格不但可當做獨立的DCS/TDCS，同時也可以當做DCS/TDCS的子系統；PLC大系統與DCS/TDCS一致。
3.DCS與PLC的區別
DCS是集散式控制系統的一種，PLC是控制裝置，所以說DCS與PLC是系統和裝置的區別。不管何種裝置的功能和裝置之間的協調，都可由系統來實現；而PLC裝置所實現的只能是這個單元所具有的功能。
3.1 安全可靠性不同
DCS的設計使用的是雙冗余過程處理器、雙電源和雙冗余網絡。如果重要控制元件有了故障，其他與之相關的冗余元件就會實時沒有干擾的變成工作元件，使系統能夠安全運行。但起初的PLC控制系統完全沒有把冗余的設計思想引入進去，系統沒有足夠的安全可靠性，經過改進后，實現了雙冗余控制。同時，DCS系統的硬件插拔可以帶電熱插拔，即當某一模塊遭到破壞或發生了其它故障時，系統不需要停止運行，維修技術人員就能及時替換被損壞的硬件。而很多PLC沒有上述的功能。
3.2 兼容性和可擴展性不同
當前，DCS系統的兼容性和可擴展性非常強大，尤其適用于大型的系統工程。大多數操作級的網絡平臺都選擇了以太網絡的形式，采用的是當前標準的或變形的TCP/IP協議，進而為系統的擴展提供了很大的方便。而PLC系統最原始的開發目的是針對設備控制，大多數沒有或只有很少部分有兼容性和擴展性的需求，所以，如果出現兩個或兩個以上的系統的資源需要共享時，PLC是相當的困難。
3.3 數據庫不同
DCS系統具有比較統一的數據庫，也就是說在任何情況下都可以引用DCS系統中的某一已經存在于數據庫原始數據。但PLC系統的數據庫就不是這樣了，相比較而言它沒有DCS統一，例如監控軟件和組態軟件抑或是歸檔軟件都有各自的數據庫。
3.4 時間調度和任務的處理方式不同
由于DCS系統已經實現了集散控制，因此它可以先靈活地設定任務周期，進而輕松的處理多個任務。但PLC的程序與之不同，大都不能按原來設定的周期進行循環運行。
3.5 網絡結構不同
DCS網絡是DCS系統的中樞神經，通常包括兩層網絡結構，而采用單網結構的PLc網絡形式基本上是為個體而工作。TCP/IP協議是標準的以太網協議，是雙冗余設計，具有很好的開放性與拓展性。而且PLC系統的網絡安全也相對較差。
3.6 系統軟件功能不同
DCS應用于化工、電力等大工業的過程控制更有優勢，因為DCS的軟件包功能強大，有配方的功能，不同的行業有不同的專家軟件，簡化了用戶的組態編程工作。DCS的基本功能是對各種工藝進行控制，如果某一方案有了變化，技術人員只需在操作臺就能更改方案，不影響原來的控制方案正常運行，它通過編譯就可執行命令，然后由系統自動運行。PLC系統不利于維護，它的工作進程是先確定哪個PLC需要編譯，然后再進行程序的編譯，最后再一對一傳送程序。
4.PLC與DCS比較及優勢分析
目前工業控制領域效果最令人滿意和最廣泛使用的兩種控制技術就包括可編程序控制器（PLC）及集散控制系統（DCS），同時它們各自的優勢及劣勢也是很明顯的，如在高速的順序控制中PLC占主導地位，而且PLC體積小，使用靈活，價格相對較低，而在復雜的過程控制中DCS占優勢，但體積大，價格相對較高。但在通訊功能及管理能力方面PLC不及DCS，DCS通訊及管理能力較強。如果按從弱至強將PLC與DCS的性能劃分為1至10個等級，則可將它們的對比列于表1。
數字量的順序控制是早期的PLC主要的發展方向。但隨著PLC技術的不斷發展，PLC擴增了模擬量控制功能、通訊聯網功能、PID調節功能及分級控制功能等，當前，即使是在過去DCS占統治地位的化工、冶金等行業PLC控制系統也能發揮巨大的作用。但PLC有一個弊端即難以組成大型、復雜、綜合的系統，由于技術原因，如果過多的plc通過網絡與過多的PLC通訊，則可能導致瓶頸現象及計時上的困難。
DCS的諸多優勢使它在控制系統的高端市場仍占主流地位。DCS控制系統最初是由模擬儀表發展而來的，因此它初期的功能以回路調節為主，之后又擴展了順序控制的功能。集中地操作管理，分散控制以提高整個系統的可靠性及管理能力是DCS的設計思想。但DCS比PLC價位稍高，因此國內一些資金有限的中小型企業有時難以承受DCS控制系統。
5.PLC與DCS系統的綜合應用：混合式控制系統結構
隨著當前計算機技術的進步與發展，通過研究人員多年的研究與開發，DCS與PLC兩大系統除了保留有各自自身的特點之外，二者還能互相補充，形成新的控制系統。二者在很多領域可以并存，可以通過彌補對方的不足，形成新的控制系統。當前，越來越多的以PC+PLC組成DCS系統的工程應用逐漸廣泛。
圖1所示為混合式控制系統。該系統主要以DCS的設計思想為基礎，綜合PLC與DCS的各自優勢。它主要由系統網絡、操作員工作站、中央服務器、控制器及輸入/輸出（I/O）模塊等部分組成。
5.1 系統網絡
整個DCS系統的基礎和核心就是系統網絡，整個系統的實時性、可靠性和可擴充性都與系統網絡息息相關。它的重要性對于混合式控制系統同樣重要。
如圖1所示，HCS是包括操作管理和過程控制在內的兩級式控制系統。N1網連接的操作員工作站及中央服務器構成了操作管理級。N1網是一局域網（LAN），可以選用以太網，傳輸介質可使用雙絞線、同軸電纜或光纖，它要能較快地傳輸大量的數據。星形、總線形、混合形等網絡拓撲結構都可供N1網來選擇。當前，工業控制網常用的網絡結構是總線結構。因為它有成熟的網絡技術，簡單的施工過程，而且節點的加入退出時不需要中止網絡運行。
N2網要具有實時性，這對實時性很強的過程控制十分重要。為了實現數據共享，一旦N2網上某節點發送數據，則該網絡上所連接的各節點要能夠同時接收到該數據。N2網的作用是將過程控制級的控制器與中央服務器相連，并且使控制器與遠程I/O、遠程I/O與遠程I/O連接起來并中央服務器連接起來。
5.2 操作員工作站
操作員工作站能夠完成HCS與用戶間信息交換，它的功能主要有3個：（1）對生產過程進行調節和控制；（2）為運行操作人員提供人機界面；（3）便于操作人員及時全面地了解系統運行情況。現在操作員工作站主要由PC機承擔，因為微型計算機性能在不斷提高。
5.3 中央服務器
中央服務器用Windows NT為操作系統，配以系統應用軟件，在部分行業還可與企業管理系統相連。它主要用來實現信息集中管理，如所有的系統信息、報告及總數據庫。
5.4 控制器
自動控制系統中的控制中樞就是控制器。由HCS可組成較大型的分散的控制系統，這是因為每個HCS可支持多個控制器，而每個控制器又可支持多達上百個控制回路。HCS控制器體積比DCS小得多，與PLC一樣采用了主要包括處理器、內存、I/O接口，外加通訊接口在內典型的計算機結構，它的框架沿襲了傳統PLC的框架尺寸結構。從尺寸與外形上看，HCS控制器與PLC有許多相似之處，但它絕不是簡單翻版PLC的，它有許多自己獨特的特征和風格。HCS控制器在過程控制中能勝任DCS所承擔的過程控制任務，它主要執行閉環及順序控制。
5.5 輸入/輸出（I/O）模塊
HCS提供了能與工業生產現場I/O信號直接相連的各種規格的I/O模塊，如模擬量/數字量、直流/交流、電壓/電流及不同電壓等級的I/O模塊等。這些I/O模塊可與工業現場的按鈕、變送器、傳感器、電磁閥門及馬達控制器等設備元件直接相連，使用靈活方便。
6.新型混合式控制系統特點
6.1 控制分級分散，管理集中
HCS的某些優勢和DCS是一致的，比如它也具有信息集中，控制分散的優勢。系統具有包括操作管理級及過程控制級在內的垂直的2級功能，并且在各級之間既有分工，又有聯系，在系統的統一協調下平穩運行。在實際方面采用該分散控制結構，也就是將多個控制器及I/O框架分散后進行聯網，這樣設計的優點是：（1）避免因個別設備出現故障殃及整個系統而造成的危險，提高可靠性。（2）可將生產過程的全部信息通過網絡傳送至中央服務器以實現信息集中。
6.2 高靈活性、強可擴展性
HCS采用的結構形式是模塊化及積木化，這樣的話用戶可選擇不同數量、不同規格的單元設備以組成不同要求、不同規模的硬件系統，進而滿足自身實際需要。組裝上，靈活的組裝方式使系統擴展變得容易，整個系統采用分級分散的網絡結構形式，使增加或去除某些單元不會影響整個系統的性能，這有利于工廠按當前規模配置系統，使設備的利用效率全面提高。
6.3 可靠性高
（1）冗余技術
為了避免由于某個部件失效而影響整個系統運行，HCS允許用戶在任何需要的關鍵部分擴充冗余部件。如將冗余的處理器、傳輸介質、中央服務器等加在控制器中，提升整個系統性能。
（2）自我診斷功效
HCS系統軟件可整個系統的軟硬件狀態進行在線監視，如果有異常情況發生時，系統可立即自行采取有效措施，自行運行，使故障得到有效解決。
（3）斷電保護功能
在HCS控制器的處理器模塊內裝有新型鋰電池，因此在外部突然斷電的情況下數據也不會丟失。
7.結束語
在未來，工業過程控制系統向智能化、開放性、網絡化、信息化發展。同時，DCS及PLC系統將會更加完善，更多的應用于社會生產的各個環節。
參考文獻
[1]夏曉莉.PLC、DCS兩大控制系統的分析[J].中國新技術新產品,2009(9).
[2]童偉.集成PLC與DCS的新型過程控制系統[J].江西化工,2007(2).
篇2
2異步通信與同步通信在實際通信中
操作時很難保證數據接收方和發送方有相同的傳輸速率，為了保證發送過程和接受過程同步，不發生累計誤差造成的錯位。可以根據實際通信要求選用同步或異步通信方式。異步通信發送字符的信息格式有1個起始位，7、8個數據位，1個奇偶校驗位（可省略），1、2個停止位組成。在通信開始之前，通信雙方需要對所采取的信息格式和數據傳輸速率作相同的約定。由于1個字符中包含的位數不多，及時發送方和接受方的收發頻率略有不同，也不會因兩臺設備之間的時鐘脈沖周幾的積累誤差而導致收發錯位。其特點就是傳送附加的非有效信息較多，傳輸效率稍低。同步通信方式以字節為單位（8bit），每次傳送1、2個同步字符，若干個數據字節和校驗字節。在同步通信中，發送方和接收方要保持完全同步，因此要用調制解調的方式從數據流中提取出同步信號，使接收方得到與發送方完全相同的接收時鐘信號。其傳輸速率較高，一般用于高速通信。
3單工通信方式與雙工通信方式
單工通信方式只能延單一方向發送或接收數據。雙工方式的數據可以沿兩個方向傳送，每一個站既可以發送數據也可以接收數據。雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式。
二PLC通訊功能介紹
PLC其它PLC，變頻器，PC機，遠程設備，工業以太網等按照不同的通信協議進行通信，文章主要介紹PLC與PC機之間的通信。PLC與使用自由端口模式的PC機的通信：自由端口模式為PC機與PLC之間的通信提供了一種方便和靈活的方法。在自由端口模式，PLC的串行通信有用戶程序控制，可以用接收完成中斷、字符接收中斷、發送完成中斷、發送指令和接受指令來控制通信過程。發送指令（XMT）啟動自由端口模式下數據緩沖區的數據發送。通過指定的通信端口，發送存儲在TBL中的信息（最多255個字符）。發送結束時可以產生中斷事件。接收指令（RCV）初始化或終止接收信息的服務（最多255個字符）。通過指定端口，接收的信息存儲在TEL中。在接收完最后一個字符時，或每接收一個字符均可產生一個中斷。
三VB通信功能的介紹
1Windows環境下上位機通信軟件介紹
在Windows環境下，上位機與PLC實現串行通信，需要有軟件提供人機交互平臺，實現通信控制。常用的可實現串行通信的軟件有WinCCflexible組態軟件和VB程序設計軟件。由于實際工程需要的多變性及復雜性，多選用VB搭建人機交互平臺。VB不僅能實現串行通信，還能滿足各種工程實際的不同要求，設計不同的面向對象的工作窗口界面。它本身提供的各種控件，可以方便簡易的實現各種設計要求。
2MSComm控件的屬性
VB提供了一個串行通信控件MiscrosoftCommControl，即MSComm控件。編程人員只需要設置和監視MSComm控件的屬性和事件，就可以輕而易舉的實現串行通信。MSComm控件提供了兩種處理方式，即可產生兩種事件進行通信，事件驅動方式和查詢方式。事件驅動方式：Rthreshold屬性非0時，收到的字符或傳輸線發生變化時就會產生串口事件OnCome。通過查詢CommEvernt屬性可以捕獲并處理這些通信事件。查詢方式：通過查詢接收緩沖區的字節數（InputBufferCount）屬性值，處理接收到的信息。
四應用實例
城市交通路口信號控制充分應用了這一通訊功能的應用。現代社會多變的交通狀況。傳統的交通控制方法已經不能解決目前的城市交通問題，因此基于PLC可通信的控制系統可時效性的解決這一問題。
篇3
一、確定控制系統方案
（一）控制對象
1.溫度
植物生長的溫度是在一個范圍內，雖然最適宜溫度植物長得很快，但是往往因為消耗有機物太多，會出現長的細長現象。控制系統的控制溫度范圍要略低于植物最適宜溫度。
2.濕度
空氣的濕度太大會造成之無病蟲害，但是要保證空氣濕度低的同時要有充足的水分由土壤供給植物。
3.光照
植物生長需要光照，這樣才能進行光合作用，不同植物的光補償點不同，因此事宜溫度范圍也不同，同時人們可以控制光照時間和強度來控制植物的生長速度。
4.CO2
植物生長需要光合作用，光合作用需要的一個物質是CO2，植物的光合作用隨著CO2的濃度增大而增強，但是濃度過高反而會抑制植物光合作用，因此二氧化碳濃度的控制范圍要與農作物相適應。
（二）PLC控制系統
PLC是可編程邏輯控制器，它可以通過編程方式完成傳統的繼電器-接觸器的邏輯控制，PLC的控制系統性能穩定，價格便宜，開發容易，性價比高，缺點就是人機交流困難。
（三）控制系統的方案確定
本控制系統方案為各參數的自動控制，當傳感器檢測的溫濕度、光照以及CO2超過范圍時，PLC控制系統會發出指令，控制執行機構如天窗的電動機等動作，使溫室參數達到用戶要求。
二、控制系統軟硬件設計
（一）控制要求
隨時檢測控制對象溫濕度、CO2濃度和光照參數，并保證參數在控制范圍內。控制系統設計流程如圖1所示。
（二）硬件設計
1.根據控制系統輸入輸出的點數，對PLC型號進行選擇
（1）PLC開關量點數確定
（2）根據PLC開關量點數確定PLC型號
由上表可得輸出點13個，輸入點14個，考慮到應有輸入輸出端子的余量，選擇S7-200cpu226型，其有24/16個I/O口。
2.模擬量模塊的選型
對于溫濕度、CO2和光強傳感器都輸出模擬信號，需要PLC擴展模擬量模塊。溫濕度傳感器分別要在溫室的上下南北四處檢測，因此輸入10路模擬量信號，因此選擇EM235模塊3個（此模塊4AI/1AO）。
3.溫濕度、光照以及CO2檢測元件選型
選擇HMD40溫度傳感器，Poi88-c光強傳感器，TGS4160型CO2傳感器以及A1203型濕度傳感器。
4.進行電路設計
控制電路簡圖如圖2所示，主電路同傳統繼電器-接觸器電路。
（三）軟件設計
以光照的控制為例，比較光照傳感器的值，如果超過上限，則打開遮光簾，如果在范圍內，則遮光裝備動作不變，低于下限值收起遮光裝備并且打開光照燈。
最后，要進行整機調試。調試時先啟動控制電路，斷開主電路，等確定程序和控制電路無誤后，在進行整機調試。
篇4
在我國能源日益緊張和浪費嚴重的形勢下，高效低耗的節能技術受到人們 的關注。空壓機作為制造業最常用的設備之所產生的廉價適用的壓縮空氣能源備受青睞。基于PLC的空壓機的用途很廣，幾乎遍及工農業、國防、科技、民用等各個領域。它可以利用電動機將氣體在壓縮腔內進行壓縮 ,并使壓縮的氣體具有一定壓力。
一、PLC的定義及特點
PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。它的特點表現在以下幾個方面：
1．可靠性高，抗干擾能力強
高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用專業的生產工藝制造，內部電路采取先進的抗干擾性技術，有很高的可靠性。同時，PLC具有硬件故障的自我檢測功能，當出現故障時，可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編寫器故障的診斷程序，使相應的電路及設備獲得故障診斷保護，最終整個系統具有極高的可靠性。
2. 配套齊全，功能完善，適用性強
迄今為止，PLC已經形成了大、中、小各種規模的產品，可用于各種規模的工業場合。除了邏輯處理的功能以外，現代PLC大部分數據運算能力，都用于各種數字的控制領域。近年來，PLC的功能單元大量出現，使PLC進入了溫度控制、位置控制、CNC等工業控制中。同時，PLC人機界面技術的發展及通信能力的增強，使PLC組成各種控制系統變得非常容易。
3．易學易用，深受工程技術人員歡迎
PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事打開了方便之門。
4．系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造
PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護起來也變得容易。
二、空壓機控制系統的簡要介紹
繼電器電氣控制系統
其邏輯功能由傳統的繼電器來完成的，比如控制時間,就有相應的時間繼電器。繼電器的動作一般與電磁有關，是一種電子控制器件,它具有控制系統和被控制系統，通常應用于自動控制電路中。它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。
2. 智能單片機控制系統
單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統集成到一個芯片上。目前，單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。比如導彈的導航裝置、飛機上各種儀表的控制、廣泛使用的各種智能IC卡、錄像機、電子寵物等。
3．PLC控制系統
PLC控制系統是由模仿原繼電器控制原理發展起來的。它以存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令，通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面表現出快速的優點。在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。
4．DCS控制系統
DCS，分散控制系統的簡稱，國內一般習慣稱之為集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機、通信、顯示和控制等4C技術。其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。
三、基于PLC空壓機系統的控制要求
1．恒壓控制
原料空壓機的作用就是滿足工藝要求送出一個壓力恒定的氣流，為分餾塔分餾提供原料空氣，所以它的最基本的控制要求就是恒壓控制。
2．防喘振控制
喘振工況是空壓機系統的非正常工況，也是離心式壓縮機特有的工況之一，具有破壞性。如果空壓機出現喘振，則會直接損壞空壓機設備，造成空分停車事故，所以必須要避免喘振現象的發生，以免造成更大的損失。
3．故障連鎖邏輯控制
在空壓機正常運行時，只要有任意一個監控參數達到連鎖值，為了避免損壞設備，必須將空壓機停車。這也是空壓機的故障連鎖控制的基本要求。
4．輔助安全控制
為了防止出口壓力過高，空壓機的出口壓力設置了一個安全保護范圍，使它工作在正常范圍之內；為了防止空壓機電動機超負荷工作，限制入口無限開大，通過電動機過載保護控制器的調節而減小負荷；實現空壓機的自動加載大大方便了操作人員的操作，避免了操作升壓時誤操作而引起空壓機喘振，縮短了人工加載的加載時間，具有升壓快，升壓電流小，節能的特點。
通過了解以上各個控制要求，控制策略的設計必須合理、有效地把各個要求都在控制系統中得以實現，從而對空壓機的可靠運行提供重要的保障
三、PLC空壓機控制系統的設計要求
1．具體的控制要求
基本控制要求為油壓油溫、斷水保護、超限保護、排氣溫度超限保護、空壓機氣壓超限壓力保護、保護及故障、啟動功能、停止功能、報警功能。當系統在自動集控工作方式時。系統根據設定的供氣壓力值，當冷卻水壓力、空壓機油油壓滿足要求時，自動控制卸荷或加載。
2．系統的硬件設計
PLC主機選擇留有少量的余量，連接時電源和CPU模塊放在最左側，擴展模擬量輸入模塊用扁平電纜與左側的模塊相連。系統所使用的電源均由交流穩壓器進行濾波和穩壓，很好地消除了現場環境中的電源干擾，保障了系統的穩定運行。
四、基于PLC空壓機控制系統的應用
1．硬件施工
造成PLC信號采樣出錯的原因主要是: 傳輸信號短路或開路。當傳輸信號出現故障時, 現場信號無法傳送給PLC，造成采樣出錯。因此，要提高PLC 輸入信號的可靠性,采用可靠性高的開關接點、 高質量的傳輸導線、減少端子數量和一次表是必須的。但是規范的布線和屏蔽接地措施更具有實際意義。
2．軟件編程
為使整個控制系統運行更加穩定，軟件系統可靠性配套也是必不可少的。因此我們對控制軟件進行了特別處理，對輸入信號進行濾波處理要提高現場輸入給空壓機PLC控制系統的信號的可靠性,對于空壓機儲氣罐的卸荷控制，為了防止卸荷閥在卸荷值附近頻繁的動作，可以采用余量控制法程序段來解決這一問題。
總之，使用PLC空壓機的控制系統后，減少大量的時間和中間繼電器等器件，減少大量的安裝接線時間。 加上開關柜體積的減小,可以節省大量的費用。同時，PLC 的故障率很低, 具有完善的自診斷和顯示功能。PLC還可以進行網絡化管理, 現場參數可以通過網絡傳送到監視屏幕中，為運行人員提供參考，同時它具有對歷史數據的記憶功能，如果連上打印機就可以打印生產報表，免去運行人員抄寫報表工作, 減輕了運行人員的工作量。
結語
對基于PLC的空壓機控制系統的設計,不僅有效地排除了常排氣的隱患，使得空壓機工作條件大大改善, 提高了使用性能的安全性、可靠性，保證了空壓機能長周期穩定運轉，同時也取得了良好的經濟效益。
參考文獻
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文章編號:1009-2374 (2010)21-0028-02
控制硬件選購目前市場上的PLC產品眾多。國產品牌有:永宏、和利時、凱迪恩等;國外有:日本的OMRON、MITSUBISHI、松下;德國的SIEMENS,韓國的LG等。近幾年,PLC產品的價格有較大的下降,其性價比越來越高,這是眾多技術人員選用PLC的重要原因。但各品牌的PLC在性能指標上都有著較大的差異。所以如何選購PLC產品成為了系統設計和系統功能要求的重要環節。
1編程器的選購
PLC編程可采用三種方式:一是用一般的手持編程器編程,它只能用商家規定語句表中的語句編程。這種方式效率低,但對于系統容量小,用量小的產品比較適宜,并且體積小,易于現場調試,造價也較低;二是用圖形編程器編程,該編程器采用梯形圖編程,方便直觀,一般的電氣人員短期內就可應用自如,但該編程器價格較高;三是用個人計算機加PLC軟件包編程,這種方式是效率最高的一種方式。基于電腦筆記本的普及和PLC軟件編程的方便性,并且易于現場調試。這種方式是用戶最喜歡用的一種方式。
因此,應根據系統的大小與難易,開發周期的長短以及資金的情況合理選購PLC產品。我公司主要采用美國的AB和法國的施耐德生產的PLC,此兩種品牌是現階段的主流產品,運用既上符合要求,又靈活,便于程序的設計和運行。
2設計遵循的步驟
施耐德PLC有多種型號,編程電纜也有多種,但基本上是基于modbus協議的通訊方式。
(1)工藝分析深入了解控制對象的工藝過程、工作特點、控制要求,并劃分控制的各個階段,歸納各個階段的特點,和各階段之間的轉換條件,畫出控制流程圖或功能流程圖。
(2)選擇合適的PLC類型在選擇PLC機型時,主要考慮下面幾點:功能的選擇;I/O點數的確定;內存的估算。+定時器/計數器數量×2+通信接口個數×300+備用量;分配I/O點;程序設計;控制柜或操作臺的設計和現場施工;應用系統整體調試;編制技術文件。
(3)PLC控制系統的設計內容。根據設計任務書確定,進行工藝分析,并確定控制方案,它是設計的依據;選擇輸入設備(如按鈕、開關、傳感器等)和輸出設備(如繼電器、接觸器、指示燈等執行機構);選定PLC的型號(包括機型、容量、I/O模塊和電源等);分配PLC的I/O點,繪制PLC的I/O硬件接線圖;編寫程序并調試;設計控制系統的操作臺、電氣控制柜等以及安裝接線圖;編寫設計說明書和使用說明書。
(4)PLC的硬件設計PLC硬件設計包括:PLC及線路的設計、電氣線路的設計和抗干擾措施的設計等。選定PLC的機型和分配I/O點后,硬件設計的主要內容就是電氣控制系統的原理圖的設計,電氣控制元器件的選擇和控制柜的設計。電氣控制系統的原理圖包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和自動、手動部分的詳細連接等。電器元件的選擇主要是根據控制要求選擇按鈕、開關、傳感器、保護電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。
(5)PLC的軟件設計軟件設計包括系統初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應急措施和輔助程序的設計,小型開關量控制一般只有主程序。首先應根據總體要求和控制系統的具體情況,確定程序的基本結構,畫出控制流程圖或功能流程圖,簡單的可以用經驗法設計,復雜的系統一般用順序控制設計法設計。
3系統設計
(1)系統規模首先應確定系統用PLC單機控制,還是用PLC形成網絡,由此計算PLC輸入、輸出點數,并且在選購PLC時要在實際需要點數的基礎上留有一定余量(10%)。
(2)確定負載類型根據PLC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型,是大電流還是小電流,以及PLC輸出點動作的頻率等,從而確定輸出端采用繼電器輸出,還是晶體管輸出,或晶閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式,對系統的穩定運行是很重要的。
(3)存儲容量與速度盡管國外各廠家的PLC產品大體相同,但也有一定的區別。目前還未發現各公司之間完全兼容的產品。各個公司的開發軟件都不相同,而用戶程序的存儲容量和指令的執行速度是兩個重要指標。一般存儲容量越大、速度越快的PLC價格就越高,但應該根據系統的大小合理選用PLC產品。
(4)PLC外部驅動電路對于PLC輸出不能直接帶動負載的情況下,必須在外部采用驅動電路:可以用三極管驅,也可以用固態繼電器或晶閘管電路驅動,同時應采用保護電路和浪涌吸收電路,且每路有顯示二極管(LED)指示。
4軟件編制
AB公司PLC所使用的網絡類型都是開放的網絡,可以與其他公司的產品做到很好的兼容,AB控制層網絡采用ControlNet網絡,該網絡是一種高性能的工業局域網,具有開放性、高效率、多功能、確定性和可重復性、靈活性等特點,擴展性極強,可共享I/O,并具有強大方便的網絡組態。在編制軟件前,應首先熟悉所選用的PLC產品的軟件手冊及編程指令手冊,待熟練后再編程。若用圖形編程器與軟件包編程,則可直接編程,若用手持編程器編程,應先畫出梯形圖,然后編程,這樣可少出錯,速度也快。若用個人計算機與軟件編程,編程結束后先仿真程序,待各個動作正常后,再在設備上調試。當用PLC進行網絡設計時,其難度比PLC單機控制大得多。首先你應選用自己較熟悉的機型,對其基本指令和功能指令有較深入的了解,并且指令的執行速度和用戶程序存儲容量也應仔細了解。否則,不能適應你的實時要求,造成系統崩潰。另外,對通信接口、通信協議、數據傳送速度等也要考慮。還要向PLC的商家尋求網絡設計和軟件技術支持及詳細的技術資料,至于選用幾層工作站,依你的控制要求與系統大小而定。
擴展模塊的選用:AB產PLC中變量沒有IN_OUT類型,只有單純的INRETUR,做一個標準模塊和函數的時候,端口不會自動生成,你需要和子程序對照,變量類型數量出錯沒有任何提示,只有下載后才停機故障告訴你。對于小的系統,如80點以內的系統.一般不需要擴展;當系統較大時,就要擴展。不同公司的產品,對系統總點數及擴展模塊的數量都有限制,當擴展仍不能滿足要求時,可采用網絡結構;同時,有些廠家產品的個別指令不支持擴展模塊,因此,在進行軟件編制時要注意。當采用溫度等模擬模塊時,各廠家也有一些規定,請看相關的技術手冊。
印制板應做成插拔式,易于維修。PLC的輸入輸出布線也有一定的要求,請看各公司的使用說明書。各公司的擴展模塊種類很多,如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。PLC的這種模塊化設計為用戶的產品開發提供了方便。
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篇6
立體停車庫雖然在國外有了很成熟的發展，但是在我國屬于一個新興產業，立體車庫的存在很大程度上緩解了城市的動態和靜態交通的問題，合理地改善了人們的出行環境，提高了單位面積的利用價值。立體車庫采用了PLC和計算機畫面監控，通過控制組畫面就可以完成對汽車存取過程的控制，操作方式比較簡單，同時還具有維護方便，造價低廉等優點，越來越被人們所接受。
1.立體停車庫發展概況及優勢
近幾年來城市車輛的激增使得城市的靜態環境問題不斷地惡化，立體停車庫作為緩解城市靜態交通問題的有效途徑逐漸被人們接受，立體停車庫憑借自身的布置靈活、高性價比和高效率以及低能源損耗越來越多地應用在城市交通的各個方面。
PLC控制系統較其他傳統的停車自動控制系統具有很多無法比擬的優勢：
首先在控制方式上，傳統的控制器在進行自動化控制的過程中使用的是硬接線控制，通過導線將接觸線圈、控制器和開關的觸點按照邏輯關系進行組合進行控制。一旦整個系統投入使用之后，想根據實際情況在系統內部進行功能的改變和增加將非常困難，而且傳統自動化控制系統的觸點十分有限，這也影響了本身的靈活性和建設過程中的可擴展性。而PLC是通過編程來實現整個邏輯程序的控制，想改變自動化控制的部分只需要對用戶程序進行改變，這種軟連接的接線、功耗以及施工成本都很低。
其次在速度控制上，其他的自動化控制是通過繼電器的觸點通斷進行控制的，這種控制的動作因為是通過機械進行實現的，所以就會存在機械動作速度的時差，機械觸點的不規則動作會引起操作系統的失誤。而PLC的控制程序是通過指令進行半導體控制的，速度比傳統的機械結構快很多，而且在進行控制的過程中存在內部的非常嚴格的同步，也不會出現其他不規則動作。在時間的控制上，傳統的自動控制器是靠時間繼電器的滯后來實現的，不僅精度不高而且而且還非常容易受到不良環境的影響，在進行調整過程中十分困難，在PLC進行時間控制的過程中因為定時器的數量比較多，而且還可以通過客戶端進行時間調整，在控制電路上使用集成電路進行控制，因此具有較高的準確性。
最后在在進行類型數據控制的過程中，傳統的自動控制系統只能通過邏輯開關進行控制。在PLC進行控制的過程中不僅能夠進行邏輯量開關的控制，還能夠使用模擬量的控制和數據處理以及通訊聯網等多種比較復雜的控制程序進行控制。在自動化設備的維護上，傳統的控制系統一般存在大量的機械觸點，這些觸點之間的連線比較多，這就導致了設備的使用壽命較短，在進行系統的維護就比較差。而PLC一般使用的是無觸點的半導體電路進行完成的，所以具有較高的穩定性和可靠性。除此之外：PLC還具有以下特點：
1.1.PLC具有較高的抗干擾能力，一般使用大規模的集成電路，這種控制系統采用比較嚴格的制造工藝使得內部電路具有較強的抗干擾能力，確保了很高的穩定性。此外，PLC在進行控制的過程中還能夠實現自我檢測，使得整個控制過程比較安全。
1.2.PLC控制設備的配套比較齊全，功能具有較強的適用性。PLC發展到了現在已經可以用于各種規模的工廠進行控制。除了邏輯處理功能之外還具有非常強大的數字運算能力。
1.3.在進行控制系統設計的過程中建造的工作量較小，所以檢測和維護就比較方便，改造起來比較容易，而且在進行編程的時候容易上手，失誤率較低。設備整體體積比較小，因此相對于其他控制設備就具有較低的能耗。
2.立體停車庫PLC系統整體設計
從自動化的控制結構上來說，一般立體的停車庫除了頂層之外每一層都需要留出一個空位以便為載車盤提供通道，當車輛停泊在底層時就可以直接取車。如果平時將車輛存在最低層就不需要移動其他層面的載車盤使車直接駛入。在一個雙層五個車位的升降式立體車庫的兩個平面分別設計為上U平面和下M平面，上部平面可以進行升降動作，而下部平面只能進行平面移動。立體車庫共設計了六個車位，其中底層的車位是為載車盤提供上升和下降的通道，另外五個車位主要用于停放車輛。當下層的M車位的車輛進出時不需要移動其他的車盤就可以對車的位置進行平面調整。當上部平面的U車輛進出之前需要確定下方的位置是否停有車輛，如果停靠車輛需要首先進行平面的移動處理，只有保證下方的位置沒有停靠車輛才能夠進行車輛的下降，然后再進行出車的處理，在車輛完成進出處理之后要上升回到原來的位置，下圖就是一個雙層平面立體車庫的結構示意圖（圖中車位1、2、3車位處于U平面，車位4、5位于M平面，右下角的空位是便于車位進出的通道，車位通過該通道實現停靠和進出）：
3.結束語
綜上所述，采用PLC控制系統的機械車庫和傳統的自然車庫相比具有很多方面的優越性。在城市用地日益緊張的今天，這種新型的立體車庫很大程度上節約了城市用地，提高了土地單位面積的使用效率，節省了土地的開發和建設成本，為未來的城市建設提供了更為廣闊的發展空間，極大地緩解了城市交通環境惡化的問題，實現了城市環境的和諧發展，從靜態城市交通環境的角度來改善城區的整體環境。
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篇7
2.1來自電源的干擾
因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多,更換隔離性能好的PLC電源,才能解決問題。PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電流。尤其是電網內部的變化,如開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等,都通過輸電線路傳到電源原邊。
2.2來自空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場(EMI),主要由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生,通常稱為輻射干擾,其分布極為復雜。其影響主要通過兩條路徑:一是直接對PLC內部的輻射,由電路感應產生干擾;二是對PLC通信網絡的輻射,由通信線路的感應引入干擾。
2.3來自接地系統混亂的干擾
PLC控制系統正確的接地,是為了抑制電磁干擾的影響,又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使PLC系統無法正常工作。PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。這樣會引起各個接地點電位分布不均,不同接地點間存在地電位差,引起地環路電流,影響系統正常工作。例如電纜屏蔽層必須一點接地,如果電纜屏蔽層兩端A,B都接地,就存在地電位差,有電流流過屏蔽層,當發生異常情況時,地線電流將更大。
屏蔽層、接地線和大地也有可能構成閉合環路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內會出現感應電流,通過屏蔽層和芯線之間的藕合干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂,所產生的地環流就可能在地線上產生電位分布,影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低,邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯,造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降,引起信號測控失真和誤動作。
2.4 來自信號線引入的干擾
與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信息外,總會有外部干擾信號侵入。
此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾,這往往被忽視;二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應干擾,這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常,大大降低測量精度,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統,還將導致信號間互相干擾,引起共地系統總線回流,造成邏輯數據變化、誤動和死機。PLC控制系統因信號引入干擾造成I/O模件損壞相當嚴重,由此引起系統故障的情況也很多。
2.5 來自PLC系統內部的干擾
主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。要選擇具有較多應用實績或經過考驗的系統。
3、 PLC控制系統設計時應考慮的抗干擾措施
3.1 硬件抗干擾措施
(1)電源干擾防御措施
PLC控制系統的電源,一般都是220V,而電網中大的感性負載、可控硅裝置等設備的投切過程,很容易造成電壓畸變或毛刺,畸變的電源通過交流電源傳給PLC控制系統,形成強大的干擾。因此,在系統設計時通常要采用以下措施來抑制干擾:
1)使用隔離變壓器抑制從電源進線竄入的高頻干擾信號,對低頻共模干擾信號也有一定的抑制作用。其初、次級之間的隔離屏蔽層,用錫箔或漆包線繞1～3層接地。一般次級線圈不能接地。輸入、輸出線應用雙絞線且屏蔽層應可靠接地,以抑制共模干擾。
2)使用集成電壓調整器進行調整,以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響,并對CPU核心部件所需要的+5V電源采用多級濾波處理。盡量使電源線平行走線,使電源線對地呈低阻抗,以減少電源噪聲干擾。
3)在毫秒或微秒級的脈沖干擾信號中,高次諧波成分較高。因此,可以采用低通濾波器抑制高頻干擾。
4)電網中,由于觸點開關的啟停,形成寬頻帶的瞬變干擾,其能量是隨機的。當干擾能量大時,僅憑低通濾波器來抑制高次諧波的干擾往往達不到預期效果,用頻譜均衡法抑制干擾,效果明顯,但成本較高,不常用。
在實際控制系統的設計過程中,可根據現場干擾的特點和具體的PLC機型抗干擾能力等因素綜合考慮選擇抑制干擾的措施。其中隔離變壓器是最常用的,因為PLC、I/O模塊電源通常采用DC 24V,市電只需經隔離變壓器降壓再經整流橋整流濾波供給即可。
(2)負載干擾的抑制
在控制系統中一般情況下都有許多具有儲能的負載。當控制觸點切換時將產生高于電源電壓數倍甚至數十倍的反電動勢,克服此類干擾的主要措施有:
1)在直流感負載場合,可在負載的兩端并接續流二極管(如圖1),二極管要靠近負載,其反向耐壓值應是負載電壓的4倍。
2)在交流感應負載的場合,可以在負載的兩端并接CR浪涌吸收器,CR越靠近負載越好(如圖2)。
圖1 直流感負載場合
圖2 交流感應負載場合
(3)系統輸入干擾的抑制措施
1)屏蔽
為限制內部的輻射電磁波越出某一區域和防止外來的輻射進入某一區域,對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件,采用導電、導磁性良好的材料進行屏蔽處理,以防止外界干擾信號的影響。應盡量選擇框架結構的控制柜,同時要保證機柜的密封性能良好。
2)濾波
對供電系統輸入線路采用多種形式的濾波處理,以消除和抑制高頻干擾信號,同時也削弱了兩個模塊間的相互影響。
3)隔離
在微處理器與I/O電路之間,采用光電隔離措施,有效地把它們隔離開來,以防外部的干擾信號及地線環路中產生的噪聲電信號通過公共地線進入PLC系統,從而影響其正常工作。
(4)系統接地方式
PLC控制柜盤與大地之間存在著電位差,良好的接地可以減少電位差引起的干擾電流。混入電源和輸入/輸出信號線的干擾,可通過接地線引入大地,從而減少干擾的影響。此外,良好的接地還可以有效地防止誤動作,圖3為控制系統接地的方式。圖3a為控制器和其他設備分別接地方式,這種接地方式最好。如果做不到每個設備專用接地,也可以使用圖3b所示的共用接地方式,但不允許使用圖3c所示的共通接地方式,特別應避免與電機、變壓器等動力設備共通接地。
(a)(b)(c)
圖3 PLC接地
3.2 軟件抗干擾措施
為了提高輸入信號的信噪比,常采用軟件數字濾波來提高有用信號真實性。對于有大幅度隨機干擾的系統,采用程序限幅法,即連續采樣5次,若某一次采樣數值遠大于其他幾次采樣的幅值,則舍之。對于流量、壓力、液面、位移等參數,往往在一定范圍內頻繁波動,則采用算術平均法。即用n次采樣的平均值來代替當前值。一般認為:流量n1=12,壓力n2=4時最合適。
(1)設置警戒時鐘。如果程序循環掃描執行時間超過了規定的時間,預示程序進入死循環,立即報警。
(2)信號保護和恢復。當偶爾性故障發生時,不破壞PLC內部的信號,一旦故障現象消失,就可以恢復正常,繼續原來的工作。
(3)故障診斷。系統軟件定期地檢測外界環境,如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等,以便及時反映和處理。
(4)加強對程序的檢查和校驗。一旦程序有錯,可立即報警,并停止執行程序。
篇8
0 引言
本文以線性絞車為主導，通過PLC控制電磁閥，實現對液壓缸自動進退動作控制，完成 “夾緊”和“往返”兩個動作，實現順序控制、手動控制、緊急停車等功能。
1.液壓控制系統概述
液壓控制系統是以電機提供動力基礎，以液壓油作為工作介質，使用液壓泵將機械能轉化為壓力能，推動液壓油，通過職能機構控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作，完成各種設備不同的動作需要。它與單純的機械傳動、電氣傳動和氣壓傳動相比，具有傳遞功率大，結構小、響應快等特點。
液壓系統的優點：
（1）液壓元件的功率-重量比和力矩-慣量比大；
（2）工作比較平穩，反應快，沖擊小，可在負載下直接換向或啟動；
（3）易實現復雜的動作、集中操作或遠程控制；
（4）易實現無極調速。
液壓控制系統的原理圖見圖1：
2.線性絞車控制系統的工作原理
2.1 線性絞車控制系統組成
主要由控制系統、液壓傳動系統組成。控制系統以PLC為核心，編譯工作程序，控制電磁閥的啟停，從而控制液壓缸的伸縮，實現工況下的動作方向、工作行程。液壓傳動系統由各種閥門、液壓油箱、液壓缸、液壓管路等組成，基本液壓回路實現不同功能，包括控制執行元件運動速度的速度控制回路、控制液壓系統全部或局部壓力的壓力控制回路、用來控制執行元件（液壓缸）運動方式的換向回路等，這些回路組成的傳動系統實現了機械設備所需的各種運動及控制功能。工作部件主要為液壓缸，它們的工作過程按預定的邏輯關系實現，運動狀態的改變靠轉換信號。信號主要來源于按扭（啟動、停止）開關、行程限位開關、壓力等參數變化，這些輸入的信號通過PLC邏輯運算轉化為控制液壓換向閥的輸出信號。
2.2 PLC系統設計
（1）PLC的選擇
PLC芯片集成了CPU、RAM、ROM與輸入輸出電路，PLC主要用于輸入輸出之間的邏輯轉換，邏輯信號流程可表示為輸入―CPU邏輯轉換―輸出，輸出信號對設備進行各種控制，實際上PLC只是起了中間變換器的作用。為實現控制系統數據的集中管理，將現場數據遠程傳輸，采用了PLC串行通信模塊。
（2） PLC控制的工作原理
PLC系統主要是通過編譯程序，控制電磁換向閥的啟停，實現液壓缸的按照工藝要求自由進退。如圖2所示：
在選擇PLC時，首先要分析液壓系統運動過程、設計功能以及輸入設備（按扭開關、行程開關、傳感器等）和輸出設備（液壓換向閥電磁鐵線圈、接觸器線圈、指示燈）的作用，明確輸入、輸出信號的對應關系和數量，選擇與之相適應的PLC。
（3）PLC程序設計
1執行方式
自動方式下可以按預定的方式完成活塞桿的往復運動。要求活塞桿能夠在到達一個終點以后經過預先設置好的時間后返回。這就要求電磁換向閥的兩個線圈必須隔一定的時間輪流吸合或放開，整個過程可以讓PLC內部的程序來完成。如果需要切換控制方式，則可以用上位機人機界面上的轉換控制按鈕或用外接開關強行轉換。圖3為程序流程圖：
手動方式可以控制逐個控制電磁閥的吸合控制。是為了在精度要求不高的時候或作簡單測驗時能夠用較簡潔的方式來控制系統的運行。
2執行過程
PLC執行程序的過程分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執行階段、輸出刷新階段。
3 PLC控制系統的抗干擾設計
盡管PLC有較強的抗干擾能力，但是如果環境過于惡劣，電磁干擾特別強烈或PLC的安裝和使用方法不當，還是有可能給PLC控制系統的安全和可靠性帶來隱患。因此，在PLC控制系統設計中，還需要注意系統的抗干擾性設計，主要從三個方面考慮：
（1）采取抗電源干擾的措施，以減少因電源干擾造成的PLC控制系統故障；
（2）采取合理的接地方式，可避免電壓沖擊的危害；
（3）采取防I/O干擾措施，降低對元器件的損傷。
4 結語
本文通過對液壓控制系統組成、設計、運行三個方面的簡述，闡述PLC在液壓控制系統中的應用，并詳細的說明了PLC編程設計的過程和執行過程。
參考文獻
篇9
1. PLC控制系統的維護
PLC控制系統在運行管理過程中，通常情況下PLC控制系統的可靠性非常高，故障發生率也較低，在日常運行管理工作開展過程中，具有完善的自我診斷功能，同時輸入和輸出也有比較顯著的指標顯示，這樣就使得整個PLC控制系統的監控能力非常強，在日常運行過程中，整個PLC控制系統是非常容易進行維護和維修管理工作開展的。下面我簡單對PLC控制系統的日常維護管理工作的開展內容進行簡單分析和介紹。
1.1供電電源檢查
供電電源的質量和整個PLC控制系統的運行效率和使用情況有著非常重要的關系，供電電源部件是整個系統中故障發生率較高的部件。那么在開展其維護管理工作的過程中，維護管理人員必須要檢查電壓是否在額定電壓范圍內或者是可以允許的電壓范圍內，因為頻繁的電壓變動會對整個系統的穩定性產生很大的影響，造成電壓波動后就會引發諧波干擾情況出現，從而影響了整個系統的良好運行，那么對于整個供電電源裝備的使用壽命也造成了非常大的影響。在使用過程中，對于一些年代使用比較長的PLC控制系統，那么在供電電源檢查工作開展過程中，一定要做好日常的維護檢查工作，保證供電質量。
1.2運行環境檢查
在PLC控制系統運行過程中，影響其運行的環境因素主要是溫度、濕度、粉塵、振動等影響因素，那么在運行過程中，就必須要保證其各個環境條件在PLC運行環境的允許范圍內，將其溫度控制在0攝氏度-55攝氏度的范圍內，因為一旦出現環境溫度過高，會造成對電路元件的破壞，甚至對整個線路也產生非常大的影響，在其應用管理過程中，導致故障發生率明顯升高。但是當運行環境溫度過低時，整個模擬回路的安全系數變小，那么溫度過低后就會造成系統控制管理不當，因此在使用過程中，一定要控制好相應的運行環境溫度，在不同的季節一定要將其運行環境溫度控制在合適的范圍內。那么對于其他的影響因素也一定要采取必要的措施將其控制在合適的運行范圍內。
1.3PLC安裝運行過程檢查
維護工作開展過程中，要確保螺絲安裝固定穩定，對于單元結構和模塊等進行有效的固定和檢查，一旦出現了一些模塊松動，需要及時的采取措施來加以改善。
1.4PLC內部鋰電池檢查
在內部鋰電池日常運行過程中，要注意其電源指示燈的運行情況，一旦出現電量不足的情況時，需要及時的進行更換，在PLC控制系統的維護過程中，內部鋰電池就是比較容易出現故障和損壞的元器件，因此在使用過程中，要做好其日常維護，通過采取有效的存放用戶程序進行很好的存儲，當電壓下降到超出PLC控制系統的正常運行范圍時，就會出現指示燈亮的情況，那么就可以在看到指示情況時，及時的更換鋰電池。
2. PLC控制系統的試運行和維修檢查
2.1初期檢查
主要是針對電源端的連接、主流輸入端等之間的短路情況進行檢查，防止出現短路后造成對整個運行系統的線路損壞。
2.2程序寫入過程檢查
在寫入程序、讀程序和PLC控制系統停運狀態下開展必要的檢查工作，主要是檢查寫入的準確性，是否仍然能夠通過外部設備連接來對系統運行的程序寫入語法等進行必要檢查，保證其良好的運行和工作開展。
2.3運行試驗檢查
在PLC控制系統試運行條件下，需要對運行過程中可改變數據寄存器中設置的數據參數處于連通和斷開的狀態。在運行過程中，對于設計的設定范圍值，需要將其掃描工作時間適當的延長，當然延長不超過了60毫秒，這樣就能夠實現對整個系統運行過程中的良好檢查，保證其設定值的合理有效。
3. PLC控制系統的維修和故障處理
3.1PLC控制系統的維修
在PLC控制系統維修管理工作開展過程中，需要進行外線維修和系統的固件維修工作，其工作內容，對于外線維修主要是進行一些通信總線、輸入輸出連接安全性、元件連接、變頻器等運行情況。PLC的固件維修主要是包括輸入輸出單元、智能控制系統的內部電路維修。
3.2PLC軟件故障檢查和處理
在軟件故障檢查和處理過程中，主要是針對I/O模塊的故障檢查和維修開展各項處理工作，在I/O模塊的輸入檢查過程中，主要是做好CPU和外部控制對象的溝通信息檢查工作開展，在這個運行系統的管理操作過程中，第一，需要檢查I/O模塊的供電電壓是否穩定和在正常運行范圍內，第二，需要對I/O模塊的輸入輸出信號端口檢查其是否正常，在對應端口的檢查過程中，觀察其指示燈是否正常，一旦出現指示燈不亮的情況，那么就需要根據不同的指示燈顯示要求進行檢查，確定其屬于何種固件故障類型，進一步展開維修操作，在系統運行管理過程中，需要通過重新定義I/O模塊的運行端口，通過檢查其輸入和輸出信號，從而能夠做好相應的軟件故障檢查和處理。
4.結束語
PLC控制系統運行過程中，一定要做好PLC控制系統的日常維護和檢修工作，對于系統的各個模塊上的元器件可能發生的故障進行提前預防，對于一些可能危害到系統安全運行的固件進行有效的查驗，針對其出現的問題，及時的予以解決和更換，保證整個PLC控制系統的安全、穩定運行。
參考文獻
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PLC系統具有強大的功能，將傳統系統中復雜的控制線路變得容易操作，布線程序更加精簡，不僅如此，還可同計算機進行有效的連接，在解決了傳統電梯控制系統中的弊端之后，還可確保電梯運行的可靠性與安全性。因此，PLC電梯控制系統被廣泛應用于各大高層建筑領域，具有非凡的發展潛力。本文從多個角度探討了PLC電梯控制系統的優勢與特點，以期為電梯設計領域提供有效的參考與借鑒。
1.PLC 的相關概念分析
所謂的PLC，從專業的角度來看，是一種以微處理機為基礎而設計出的一種新型的自動化、數字化控制系統，業內人士將其稱之為編程控制器。PLC主要由電源部件、中央處理器、輸出接口部件、輸入接口部件組合而成。PLC系統具有一定的應用優勢，因此廣受建筑行業的喜愛與青睞。縱觀電梯行業的發展史，我們不難發現，PLC系統備受各界人士的矚目，隨著集成電路及通信技術的長足發展，PLC系統被廣泛應用于電梯行業中。采用PLC系統，具有提升電梯運行可靠性、安全性，投資小等優勢，所以，其發展潛力巨大。在電梯的運營及最初設計環節，都應給予控制系統這一問題高度關注，因為對于整個電梯而言，控制系統具有決定性的作用。傳統的電梯控制系統缺陷極多，譬如說：缺乏可靠性、安全性；容易發生故障且接線程序較為復雜等，這些對系統的運行均會產生負面影響。PLC系統靈活性較高、編程較為簡單，降低了故障的發生幾率，保證電梯安全、可靠運行，有效解決了傳統控制系統中的存在的問題。
2.電梯PLC 的設計思路探討
2.1電梯PLC系統的設計思路
電梯能否正常運行一般取決于自身的控制系統。因此，在最初的設計階段，應選擇與電梯運行特點相符的PLC系統。PLC是保證電梯系統技術、質量的關鍵性因素，因此，設計人員應給予其高度重視。一般而言，電梯控制系統是由層站召喚系統、指令系統、電視監控以及電梯控制系統組合而成。在設計電梯控制系統時，明確PLC設計思路是首要工作，按照熊設計要求及相關使用要求進行I /O 接口的分配，隨后，來繪制I /O 端子接線圖、編制選定PLC系統的I /O 接口分配表，最終設計成專業性、系統性、安全性較強的電梯控制軟件。
2.2電梯控制系統的軟件開發研究
在具體的開發環節，設計師在編制程序時，一般選擇數據比較方法，不僅操作簡單，還便于人們的理解。即便是編寫幾十層高的電梯系統，仍然會采用最精簡的程序。在編制電梯開關門控制程序時，應實現到達目的站自動開門、無司機狀態自動開門、電梯手動開門與關門等幾個功能。在編制電梯系統程序的具體過程中，應充分考慮電梯的運營及安全狀況，來選定電梯最終的運行方向，譬如說：在電梯內有司機的情況下，應以電梯所在的方位作為運行方向；在電梯內沒有司機的情況下，應按照所處的位置作為運行方向。上述問題均是在開發電梯控制系統過程中設計師應給予高度關注的，從而確保系統安全、可靠運行。
3.電梯PLC 控制系統設計的主要方式分析
3.1信號控制系統
在PLC系統中，電梯信號控制系統基本上均由PLC軟件對其進行處理與控制的。歷經長時間的發展與應用，PLC控制系統已經代替了傳統的機械選層器與繼電器設備，增強了電梯運行的可靠性與安全性，降低了引發故障的幾率。因此，PLC控制系統廣受電梯行業的喜愛與青睞。
3.2拖動控制系統
一般具有交流拖動方式與直流拖動方式兩個類型。PLC系統無需作出太大的變動，工作過程的反饋信息與拖動控制情況直接傳送至PLC，隨后再通過PLC發出拖動或控制信號。現階段，隨著變頻器的出現，很多高層建筑均安設了交流調速的電梯，一般涵蓋兩種形式，即為半閉環控制與全閉環控制。在電梯運行過程中，PLC首先傳送給變頻器換速信號，隨后由變頻器來控制主拖動電路，最終完成調速目標。這樣的方式不僅便于操作、簡單實用，還確保了系統運行的可靠性與安全性。
4.電梯PLC 控制的主要優勢探討
現階段，業內常見的電梯控制有三種形式，即為微型計算機控制、PLC控制與繼電器控制。相對于微型計算機與繼電器控制來說，PLC電梯控制系統具有一定的優勢，其自動化水平較高，且使用時間較長，提高系統運行的安全性與可靠性。不僅如此，PLC軟件的擴展性也較強，不論是小型電梯，還是大型電梯，都可以應用PLC電梯控制系統。
5.結語
現階段，隨著經濟水平及科學技術的發展與進步，促使國內的高層建筑越來越多，增加了人們對電梯的需求。通過合理應用PLC控制系統，在確保電梯穩定、可靠、安全運行的同時，還收獲了較好的經濟效果。并與當前國家推行的綠色、環保發展主題相符，可見其發展潛力巨大。
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在焦化行業中，焦爐能否穩定生產，關系到焦炭的質量和煤氣產量的均衡性，煤氣的均衡供應是確保焦化的下游化工生產工序正常的前提條件。由此可見要保證后續化工產業鏈的正常運作，首要問題是保證焦爐能夠正常穩定的生產，因此提高焦爐設備控制技術，對保障焦爐生產起著重要的作用，同時為企業在激烈的市場競爭中打下夯實的基礎。由于焦化行業是一個特殊的行業，現場環境惡劣、連續作業、勞動密集性強，事故突發性大。因此煉焦設備電氣自動化尤其重要。目前我國四大車的機械自動化和電氣自動化水平已相當完善，隨著計算機科學的發展和工業自動化越來越高的需求，PLC控制技術得到了飛速發展，其技術和產品日趨完善，PLC不僅以其良好的性能滿足了工業的廣泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體。我公司95萬噸焦化系統四大車PLC控制系統，在近幾年來實際操作使用中，發現存在部分缺陷，為了進一步提高四大車PLC控制系統的穩定性，更好的服務于焦炭生產，在具體應用中對四大車PLC控制部分進行了改進。
1 焦爐四大車PLC控制系統工作原理
焦爐四大車PLC控制系統由計算機、可編程控制器（PLC）、行程開關、變頻器、電磁閥、電機等組成。PLC分主站和從站，主站安裝在車上，主站與從站之間通過CANopen協議完成信號傳輸，從站安裝在工作現場，以便于采集現場工作信號，然后傳輸給主站進行處理。從站根據主站發來的命令執行相應的要求并反饋信息給主站。
工作人員在控制臺上，通過主令開關或按鈕來控制發送信號，PLC系統通過操作平臺、行程開關上的開合實現PLC的信號輸入，PLC系統采集完信號，程序對采集信號進行自動處理，然后通過PLC的信號輸出實現對變頻器的控制和電磁閥的控制，通過變頻器的輸出信號控制電機運行。整個系統在各個部分的緊密結合下實現對電機的安全有效控制。
2 焦爐四大車PLC控制系統存在的問題
95萬噸焦化系統自運行以來，在實際操作使用中，發現PLC控制系統存在部分缺陷，經常出現PLC模塊內部點位燒壞故障和一些軟故障，在排除故障時，首先檢查控制線路，若線路正常，再進一步用電腦對PLC進行檢測，造成排除故障時間較長，嚴重影響生產，且更換PLC模塊頻繁，費用較大，給公司帶來較大的損失。
根據四大車PLC控制系統經常出現的故障以及消耗較長檢修時間的現象分析原因如下。
（1）PLC控制系統輸出模塊直接控制驅動電路負載DC24V電磁線圈，輸出點所帶負荷電流過大造成。
（2）PLC輸出模塊觸點容量過小，輸出模塊經常燒壞，需更換模塊。
（3）發生故障后，故障點不明顯，維修查找故障很困難，造成排除故障時間較長，直接影響生產。
3 工藝技術改進和解決辦法
3.1 中間繼電器的作用
中間繼電器是在自動控制電路中起控制與隔離作用的執行部件。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應機構（輸入部分）；有能對被控電路實現“通”、“斷”控制的執行機構（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離、功能處理和對輸出部分進行驅動的中間機構（驅動部分）。
中間繼電器的工作原理是將一個輸入信號變成一個或多個輸出信號的電子元件。它的輸入信號為線圈的通電或斷電。它的輸出是觸頭的動作（所帶常開點閉合，常閉點打開），它的觸點接在其他控制回路中，通過觸點的變化導致控制回路發生變化（例如導通或截止），從而實現既定的控制或保護的目的。如（圖1）所示。
3.2 改進方案及措施
原四大車PLC控制系統為PLC控制系統輸出模塊直接控制驅動電路負載DC24V電磁線圈。如（圖2）所示。
通過對PLC控制系統及中間繼電器的特性進行研究后，對四大車PLC控制系統輸出端由直接驅動負載改進為間接驅動負載。給PLC輸出模塊增加中間繼電器控制箱，由PLC控制繼電器，繼電器控制線路負載：即PLC繼電器負載。如（圖3、4）所示。
由于繼電器線圈和觸點之間沒有電氣上的聯系，因此，利用繼電器線圈接受電氣信號，利用觸點發送和輸出信號，從而避免強電和弱電信號之間的直接接觸，實現隔離，保證PLC正常運行，延長PLC使用壽命。
3.3 實施后運行效果
通過改造后效果明顯，主要優點如下。
（1）PLC輸出模塊小容量觸點不再直接驅動負載，由繼電器觸點控制負荷，提高了輸出觸點容量，減少或避免因負載電流大直接燒壞模塊的現象，延長了PLC的使用壽命。
（2）隔離繼電器間接控制，判斷故障較為直接，檢修方便，提高了維修效率，減少了對生產的直接影響。
（3）隔離繼電器帶有指示燈具有手動功能，可快速排除故障，及時找出故障點，更換配件方便，減少了檢修工作量，保證了正常的均衡出爐。
（4）降低更換PLC模塊的頻次，減少維修費用。
4 結語
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PLC作為一種自動化程度高、配置靈活的工業生產過程控制裝置,由于它具有可靠性高,允許在較惡劣的環境下工作等特點,在自動控制領域中得到了廣泛應用。在PLC控制系統中,雖然其I/O端口輸入、輸出信號與總線信號之間均有隔離,但由于PLC的應用場合越來越廣,受到的干擾也就越來越多。例如:來自電源波形的畸變,現場設備所產生的電磁干擾及接地電阻的耦合等各種形式的干擾,都可能使系統不能正常工作。所以要提高PLC控制系統的可靠性,就要從多方面提高系統的抗干擾能力。
干擾類型通常按干擾產生的原因、噪聲干擾模式和噪聲波形性質來劃分。按噪聲干擾模式不同,分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差,主要由電網串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(同方向)電壓迭加所形成。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓,全要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的,后者疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。
本文主要是從干擾的來源及應對措施進行探討,為PLC電子控制的知識點的教學工作作為參考。
一、PLC控制系統干擾的主要來源
(一)空間的輻射干擾
空間的輻射電磁場(EMI),主要由電力網絡、電氣設備的暫態過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產生,通常稱為輻射干擾,其分布極為復雜。其影響主要通過兩條路徑:一是直接對PLC內部的輻射,由電路感應產生干擾;二是對PLC通信網絡的輻射,由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場大小特別是頻率有關。
(二)電源的干擾
因電源引入的干擾造成PLC控制系統故障的情況很多,更換隔離性能好的PLC電源,才能解決問題。PLC系統的正常供電電源均由電網供電。由于電網覆蓋范圍廣,它將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應電壓和電流。尤其是電網內部的變化,如開關操作浪涌、大型電力設備起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等,都通過輸電線傳到電源原邊。
(三)信號線引入的干擾
與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信息外,總會有外部干擾信號侵入。此干擾主要有兩種途徑:一是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾,這往往被忽視;二是信號線上的外部感應干擾,這是很嚴重的。由信號引入干擾會引起I/0信號工作異常,大大降低測量精度,嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統,還將導致信號間互相干擾,引起共地系統總線回流,造成邏輯數據變化、誤動和死機。
(四)接地系統混亂的干擾
PLC控制系統正確的接地,是為了抑制電磁干擾的影響,又能抑制設備向外發出干擾;而錯誤的接地,反而會引入嚴重的干擾信號,使PLC系統無法正常工作。屏蔽層、接地線和大地也有可能構成閉合環路,在變化磁場的作用下,屏蔽層內會出現感應電流,通過屏蔽層和芯線之間的福合干擾信號回路。若系統地與其它接地處理混亂,所產生的地環流就可能在地線上產生電位分布,影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。
(五)PLC系統內部的干擾
主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生,如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響,模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。要選擇具有較多應用實績或經過考驗的系統。
二、PLC控制系統抗干擾的方法和措施
在設計PLC控制系統時,從硬件設計入手,通過合理配置供電電源、正確選擇接地點、接地方式及輸入輸出配線等措施,有效提高系統的抗干擾能力。
(一)采用性能優良的電源,抑制電網引入的干擾供電
由于PLC自身具有很強的抗干擾能力,通常只要將PLC電源與系統動力設備分開配線,就可以有效地抑制來自電源的干擾。但如果遇到電源干擾特別嚴重的情況,則可采用帶屏蔽層的隔離變壓器供電,甚至加接線路濾波器,以抑制從交直流電源侵入的常模和共模瞬變干擾。另外,在有較強干擾源的環境中使用PLC,或對PLC工作可靠性要求特別高時,可將屏蔽層和PLC浮動的端子接地,如圖所示:
(二)正確選擇接地點,完善接地系統
在PLC控制系統中,具有多種形式的“接地”,主要有:(1)信號地。輸入端信號元件的地;(2)交流地。交流供電電源的N線;(3)屏蔽地。為防止靜電和磁場感應而設置的外殼或金屬絲網,通過專門的銅導線將其接入地下;(4)保護地。將機器設備的外殼或設備內獨立器件的外殼接地,用于保護人身安全和防止設備漏電。
為了抑制附加在電源及輸入、輸出端的干擾,應對PLC系統進行良好的接地。一般情況下,接地方式與信號頻率有關,當頻率低于1MHz時,可用一點接地;高于10MHz時,采用多點接地;在1～10MH之間時,通常情況下,PLC控制系統采用一點接地,接地線截面積不能小于2mm2,接地電阻不能大于100Ω,接地線最好是專用地線。若達不到這種要求時,可采用公共接地方式,但嚴禁采用與其他設備串聯接地的方式。
(三)正確選擇電纜的和實施敷設(輸入輸出配線)
1.PLC電源線、I/O電源線、輸入信號線、輸出信號線、交流線及直流線均應盡量分開布線。開關量信號線與模擬量信號線也應分開布線,而后者應采用屏蔽線,并且將屏蔽層接地。數字傳輸線也要用屏蔽線,且要將屏蔽層接地。而信號線多采用雙絞線或屏蔽線。
2.輸入、輸出信號的防錯。當輸入信號源為晶體管,或是光電開關輸出類型時,在關斷時仍有較大的漏電流,PLC的輸入繼電器靈敏度較高,當漏電流的干擾超過一定值,就形成了錯誤信號。同樣,當輸出元件為雙向晶閘管或晶體管,且外部負載又很小時,會因為這類輸出元件在關斷時有較大的漏電流,而引起微小電流負載誤動,導致輸入與輸出信號的錯誤,給設備和工作人員產生不良影響。為解決這種干擾在輸入、輸出端并聯旁路電阻(如圖1所示),以減小PLC輸入電流和外部負載上的電流。
圖1 輸入和輸出端并聯旁路電阻
其中,旁路電阻按下式求出:
Il表示輸入信號源或輸出晶閘管最大漏電流;Um表示輸入信號電壓或外部負載電壓最大值;IN表示輸入點或外部負載的額定電流。
另一種方法是在PLC輸入端加RC濾波環節,利用RC的延遲作用來抑制竄入脈沖所引起的干擾,減小漏電流的干擾。
三、結語
PLC控制系統的干擾是一個十分復雜的問題,因此在抗干擾設計中應綜合考慮各方面的因素,合理有效地抑制干擾,對有些干擾情況還需做具體分析,采取對癥下藥的方法,才能夠使PLC控制系統正常工作,保證工業設備安全高效運行。
參考文獻
[1]王衛兵,等.可編程序控制器原理及應用[M].北京:機械工業出版社,1997.
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PLC作為一種新型工業控制設備，其實現控制功能的核心是微處理器和存儲器組成的控制組件，該組件通過內部邏輯運算或其他運算，將處理后的信號作為PLC的輸出量對外部設備進行各種控制，實現“軟接線”，這恰是現代機電控制的發展趨勢。PLC作為科技產物，有著自己的獨特特點和實現原理，在這里針對這方面進行分析，望帶來提升。
一、PLC特點
1.較強的靈活性
在傳統的機電控制中，通過繼電器來完成相應的控制任務，這不僅需要良好的機電過程設計，更需要良好的安裝過程，而當控制任務有所變更時，需要進行大規模的線路拆除等，這也代表了這種模式消耗較大。PLC改進了這一缺點，在系統升級時，只需要進行程序改變和簡單的線路修改便可以完成，所以說PLC具有更強的靈活性，適用于較多領域不同方面的需求。
2.抗干擾能力強
PLC的硬件結構及其周期循環掃描的工作方式保證其可以在強磁場、強震動、高粉塵、濕度大、溫度高等惡劣的工業生產環境中正常工作，避免了采用繼電器控制技術因為設備老化可能出現的各種問題，所以說PLC更為適合現代的工業生產。
3.編程簡單
PLC編程簡單易掌握。實際工作中，工業生產需要對于某一任務進行調整時，可依靠程序編寫來實現，大大的提升了機電控制系統的工作效率。同樣因編程簡單，就使得在進行設計時，可以將一些簡單的模塊進行外包，加快設計速度。
4.功能較強
PLC具備功能指令和一定數量的特殊擴展設備，不僅可以控制開關量、數字量，同樣也可以進行模擬量的控制，這種良好的多控模式適合現代工業生產的基本需求，有效拓展PLC自身的應用領域。
二、PLC機電控制系統組成
1.控制系統硬件結構
基于PLC的機電控制系統主要由兩大部分組成，一部分是執行系統，一部分是電控系統。根據生產任務的不同，執行系統由不同的硬件設備構成，像機械手、傳輸皮帶、檢測器等是常用的硬件設備。電控系統主要由PLC、變頻器、人機界面等部分組成。在工業控制領域，人機界面技術在與PLC技術配合使用的情況下，可以節約PLC的輸入輸出點數，同時它通過界面能夠給運行人員直觀的印象，操作簡單；變頻器是工業控制領域廣泛采用的一種調速技術。執行系統和電控系統配合根據控制要求構成開環或閉環控制系統，實現所需控制功能。
2.控制系統應用軟件
應用軟件是用戶為達到某種控制目的，采用PLC廠家提供的編程語言自主編制的程序，主要用于控制生產設備運行。PLC程序的準確編制和調試是系統設計的核心，只有編制調試出最優化的程序，才能有效的降低PLC的滯后性，提高實時性。利用PLC三大類指令的有機配合可以實現復雜的控制功能。
三、PLC機電控制系統設計
電控系統的準確設計是PLC機電控制系統設計的關鍵。以日本三菱公司PLC為例，從以下幾個方面來進行電控系統設計：
1.電控系統設備選型
PLC作為一種工業控制設備，通過I/O接口完成工業生產現場信號的采集及輸出信號控制工業設備。首先要根據采集的信號和生產現場所需控制信號的類型確定是否選擇A/D或D/A轉換模塊，然后再確定輸入輸出點數，同時考慮所帶負載的類型、實時性的要求及人機交流方便等因素，最后綜合確定要選擇的PLC的廠家、型號以及是否采用擴展單元或模塊、特殊擴展設備等。變頻器的選型應結合所驅動電動機的轉速、功率、性能等方面的因素綜合確定；人機界面要考慮界面友好、功能強大，與PLC、變頻器等設備連接方便，且所用組態軟件學習操作方便等。
2.PLC輸入及輸出點數優化
根據對控制系統的具體分析，考慮各種工作方式之間的切換以及手動操作等，確定PLC的輸入輸出點數。考慮性價比原因，對復雜控制系統通常采用PLC基本單元與擴展單元的配合，以滿足控制要求；此外利用人機界面技術，在人機界面環境下，利用組態軟件編輯設計相應的軟開關和軟按鈕，也可以減少PLC的輸入點數；最后要考慮預留10%～20%的輸入輸出端子作為備用量。為編程方便，輸入輸出端口的編號選擇依次按從小到大的順序編號。
3.設計PLC輸入/輸出接線圖
在設計輸入部分時，要充分考慮幾方面的問題。一是PLC輸入點數不充裕情況下，可利用編碼輸入法、矩陣輸入法、編程法等有效的減少占用PLC的輸入點數；二是與輸入端口直接相連的各類起保護作用的輸入接點及停止按鈕，一般采用常閉接點。三是有源開關使用PLC內部電源時，要注意PLC的輸入形式是源型還是漏型；四是輸入側的+24V電源一般不提供給輸出單元負載使用，因為涉及功率問題。
同樣在設計輸出部分時也要考慮幾點。一是PLC輸出點數不充裕情況下，可利用外部譯碼輸出法、矩陣輸出法等有效的減少占用PLC的輸出點數。二是當PLC輸出形式分別為晶體管輸出、晶閘管輸出時，要注意外部電源的極性，否則負載不工作。三是驅動步進電機等相關負載時，一定要設計外電路，而不是利用PLC輸出的開關量信號直接驅動。
4.程序設計
PLC的編程語言主要有兩種，一種是圖形化編程語言，一種是文本化編程語言。圖形化編程語言分為梯形圖、順序功能圖及功能圖，而文本化編程語言分為指令語句表及結構文本兩種。梯形圖簡單明了；順序功能圖是程序設計的發展趨勢和方向；功能圖并不是按順序執行，是將程序集中構成一個功能模塊，例如設計一個電梯控制程序，可以構造多個功能模塊，再組合，使用時就調用相應功能模塊；指令語句表相當于匯編語言，由匯編語言演變而來，PLC中的指令有三種，分別是基本指令、步進指令及功能指令，其中一些功能指令的有效使用可以使編程大大簡化，例如IST指令；結構文本主要用于大型PLC中，中小型PLC基本不用，比較難掌握，有電腦語言基礎者例外。基于以上分析，結合機電控制系統的具體要求，選擇合適的編程語言，設計最優化的程序是電控系統的控制核心。
變頻器參數的設置。在PLC與變頻器正確接線的基礎上，首先通過參數設置使變頻器處于操作模式，在該模式下根據控制系統的要求，利用變頻器的多段速設定交流電機的速度調節，在參數設定完成之后，再使變頻器處于外部操作模式。檢查主回路和控制回路接線正確，通電后此時POWER和操作面板顯示正確數據。
在人機界面組態畫面的設計過程中，利用組態軟件，打開工程瀏覽器，找到設備COM1設定好數據位和停止位為7和1；在窗口上雙擊“新建”按鈕，安裝相應廠家、型號的PLC；在數據庫詞典下根據PLC的I/O分配表設定PLC的I/O離散量；設計人機界面畫面，全部保存，設計主畫面，運行。
5.可靠性設計
在進行可靠性設計過程中，主要包括兩個方面的內容：一方面是保證設計科學合理；另一方面是保護措施以及自身的安全性能要到位。在設計過程中，一般從這兩個方面對設計的可靠性進行評價。一般來說，首先考慮的是硬件保護能力，在系統設計中，通過短路保護、互鎖聯鎖措施、失壓保護與緊急停車措施來應對這方面的問題；其次是軟件措施，在PLC程序中設計消抖程序及實現故障的自診斷和自處理程序來提高PLC的抗干擾能力。
6.通信設計
在進行電控系統各設備之間的通信過程中，涉及PLC與變頻器、PLC與人機界面之間的通信。PLC和變頻器之間進行通訊，通訊規格必須在變頻器的初始化中設定，假如沒有進行初始設定或有一個錯誤的設定，數據將不能進行傳輸；PLC在進行計算機鏈接（專用協議）和無協議通訊（RS指令）時均需對通訊格式（D8120）進行設定，其中包含有波特率、數據長度、奇偶校驗、停止位和協議格式等，在修改了D8120的設置后，確保關掉PLC的電源，然后再打開。PLC與人機界面之間的通信，在組態軟件中定義相應串口類設備，通過串行口與PLC和數據采集模塊進行通信，這樣可實現對各個開關量的控制以及現場數據的采集和處理。
四、總結
本文分析PLC機電控制系統，從PLC特點入手，討論其控制系統組成，針對其設計過程進行分析，希望文中的分析可以為PLC應用帶來借鑒。
參考文獻