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潯之漫智控技術（上海）有限公司
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客戶主要用CPU單元和可擴展IO模塊，
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應對PLC工作中措施 1 引言 PLC由于具有功能強、程序設計簡介，方便等優點，特別是高**性、較強的適應惡劣工業的能力，已被廣泛應用于自來水行業。但由于現場條件惡劣、濕度高、以及各種工業電磁、等，會影響的正常工作,因此**工程的抗設計。 水廠應用中的PLC所受的源主要有電源引入的、接地引入的和輸入輸出電路引入的三類。如果PLC的問題解決得不好，將無法**運行，將會影響到正常供水。因此，有必要對PLC應用中的問題進行探討。主要本文分別討論PLC的三種抗技術。 2 抗的技術對策分析 為防止，可采用硬件和的抗措施，其中，硬件抗是基本和重要的抗措施，一般從抗和防兩方面入手來和源，切斷對的耦合通道，對的性。 2.1 電源引入的 電網的，的波動，將直接影響到PLC的**性與性。如何電源的是PLC的抗性能的主要環節。 (1) 加裝濾波、隔離、屏蔽、開關穩壓電源。 設置濾波器的作用是為了從電源線傳導到中，使用隔離變壓器，**注意:屏蔽層要良好接地;次級連接線要使用雙繞線(電線間的)，隔離變壓器的初級繞組和次級繞組應分別加屏蔽層，初級的屏蔽層接交流電網的零線;次級的屏蔽層和初級間屏蔽層接直流端。 為了電網大容量設備起停(如送水泵等)引起電網電壓的波動，保持供電電壓的穩壓，可采用開頭穩壓電源。 (2) 分離供電 PLC的控制器與I/O分別由各自的隔離變壓器供電，并與主電源分開，這樣當輸入輸出供電斷電時，不會影響到控制器的供電。如圖1所示。 圖1 分離供電圖 2.2 接地引入的 PLC分為邏輯電路接地和功率電路接地，有共地、浮地及機殼共地和電路浮地等三種。一般采用控制器與其它設備分別接，接地時注意:接地線盡量粗，一般大于2mm2的線接地;接應盡量靠近控制器，接與控制器之間的距離不大于50m;接地線應盡量避開強電回路和主回路的電線，不能避開時，應垂直相交，應盡量縮短平行走線的長度。 實踐證明，接地往往是噪聲和防止的重要手段，良好的接地可在很大程度上內部噪聲的耦合，防止外部的侵入，的抗能力。 2.3 輸入輸出電路引入的 為了實現輸入輸出電路上的隔離，近年來在控制中光電耦合廣泛應用，已成為防止的有效措施之一。光電耦合有以下特點:*，由于是密封在一個管殼內，不會受到外界光的;其次，由于靠光傳送，切斷了各部件電路之間地線的聯系;*三，發光二極管動態電阻非常小，而源的內阻一般很大，能夠傳送到光電耦合器輸入輸出的就很小;*四，光電耦合器的傳輸比和晶體管的放大倍數相比，一般很小，遠不如晶體管對那么靈敏，而光電耦合器的發光二極管只有在通過一定的電流時才能發光。因此，即使是在電壓幅值較高的情況下，由于沒有足夠的能量，仍不能使發光二極管發光，從而可以有效地掉。由于光電耦合器的線性區一般只能在某一特定的范圍內，因此，應*被傳的變化范圍始終在線性區內。為了*線性耦合，既要嚴格挑選光電耦合器，又要采取相應的非線性較正措施，否則將產生較大的誤差。 (1) 光電耦合輸入電路如圖2所示。其中圖2(a)、圖2(b)用的較多，高電平時接成形式，低電平輸入時接成形式。圖2(c)為差動型接法，它具有兩個約束條件，對于防止有明顯的優越性，適用于外部嚴重的，當外部設備電流較大時，其傳輸距離可達100~200m，圖2(d)考慮到COMS電路的輸出驅動電流較小，不能直接帶動發光二極管，所以加接一級晶體管作為功率放大，需要注意的是圖中發光二極管和光敏三極管應分別由兩個電源供電，電阻值視電壓高低選取。 圖2 光電耦合輸入電路 (2) 光電耦合輸出電路如圖3所示。為了和輸入同相的，可以采用圖3(a)形式。若要求輸出和輸入反相，可以接成圖3(b)形式。當輸出電路所驅動的元件較多時，可以加接一級晶體管作為驅動功率放大，其接法如圖3(c)所示。有時為了*好的輸出波形，輸出可經施密特電路。 圖3 光電耦合輸出電路 以上兩點是對開關量輸入輸出的處理，而對模擬輸入輸出，為了工業現場瞬時對它的影響，除加A/D、D/A轉換電路和光電耦合外，可根據需要采取的數字濾波技術如中值法、一階遞推數字濾波法等算法。 3 結束語 PLC控制的抗性設計是一個復雜的工程，涉及到具體的輸入輸出設備和工業現場的，在設計抗時要求要綜合考慮各方面的因素。 西門子PLCBCD碼與整數的轉換指令舉例 BCD碼與整數之間的轉換的指令 LAD STL BCDI OUT IBCD OUT 操作數及數據類型 IN ：VW, IW, QW, MW, SW, W, LW, T, C, AIW, AC, 常量 OUT：VW, IW, QW, MW, SW, W, LW, T, C, AC IN/OUT數據類型：字 功能及 說明 BCD-I指令將二進制編碼的十進制數IN轉換成整數，并將結果送入OUT的存儲單元。IN的有效范圍是BCD碼 0至9999 I-BCD指令將輸入整數IN轉換成二進制編碼的十進制數，并將結果送入OUT的存儲單元。IN的有效范圍是0至9999 ENO=0的錯誤條件 0006 間接地址，1.6 無效BCD數值，4.3 運行時間 文章來自PLC之家 注意：（1）數據長度為字的BCD格式的有效范圍為：0～9999（十進制），0000～9999（十六進制）0000 0000 0000 0000～1001 1001 1001 1001（BCD碼）。 （2）指令影響特殊標志位1.6（無效BCD）。 （3）在表5-10的LAD和STL指令中，IN和OUT的操作數地址相同。若IN和OUT操作數地址不是同一個存儲器，對應的語句表指令為： MOV IN OUT BCDI OUT
如客戶不知道型號，*確定用哪個系列的PLC，如如客戶沒有確定用哪個系
列，就問客戶大概用多少點（如200點以內**200CN，200點以上**S7-300）。
確定哪個系列后再確定型號，如是S7-200CN系列，要確定客戶是訂購CPU還是IO模塊，如是CPU，*確定是多少點數的CPU（看樣本），再確定為繼電器輸出（CPU可接220V交流電）還是晶體管輸出(CPU只能接24V直流電)，
如是IO模塊，也是確定多少點數，也分為繼電器輸出和晶體管輸出，問清客戶CPU是什么類型，IO模塊也選什么類型
CPU 312，用于小型工廠
CPU 314，用于對程序量和指令處理速率有額外要求的工廠
CPU 315-2 DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的工廠
CPU 315-2 PN/DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能
CPU 317-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的工廠
CPU 317-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能
CPU 319-3 PN/DP，用于具有*大容量程序量何組網能力以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能
下列緊湊型CPU 可以提供：
CPU 312C，具有集成數字量 I/O 以及集成計數器功能的緊湊型 CPU
CPU 313C，具有集成數字量和模擬量 I/O 的緊湊型 CPU
CPU 313C-2 PtP，具有集成數字量 I/O 、2個串口和集成計數器功能的緊湊型 CPU
CPU 313C-2 DP，具有集成數字量 I/O 、PROFIBUS DP 接口和集成計數器功能的緊湊型 CPU
CPU 314C-2 PtP，具有集成數字量和模擬量 I/O 、2個串口和集成計數、定位功能的緊湊型 CPU
CPU 314C-2 DP，具有集成數字量和模擬量 I/O、PROFIBUS DP 接口和集成計數、定位功能的緊湊型 CPU
下列技術型CPU 可以提供：
CPU 315T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP進行分布式組態、對程序量有中/高要求、同時需要對8個軸進行常規運動控制的工廠。
CPU 317T-2 DP，用于使用 PROFIBUS DP進行分布式組態、對程序量有高要求、又**同時能夠處理運動控制任務的工廠
下列故障安全型CPU 可以提供：
CPU 315F-2 DP，用于采用 PROFIBUS DP 進行分布式組態、對程序量有中/高要求的故障安全型工廠
CPU 315F-2 PN/DP，用于具有中/大規模的程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能
CPU 317F-2 DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP進行分布式組態的故障安全工廠
CPU 317F-2 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的工廠，在PROFInet上實現基于組件的自動化中實現分布式智能
CPU 319F-3 PN/DP，用于具有大容量程序量以及使用PROFIBUS DP和PROFINET IO進行分布式組態的故障安全型 幾種常用的PLC梯形圖控制程序 1、啟動、保持和停止電路 實現Y10的啟動、保持和停止的四種梯形圖如圖所示。這些梯形圖均能實現啟動、保持和停止的功能。X0為啟動，X1為停止。圖a、c是利用Y10 常開觸點實現自鎖保持，而圖b、d是利用SET、RST指令實現自鎖保持。 2、三相異步電動機正反轉控制 3、常閉觸點輸入的處理 如果輸入只能由常開觸點提供，梯形圖中的觸點類型與繼電器電路的觸點類型一致。 如果接入PLC的是輸入的常閉觸點，這時在梯形圖中所用的X1的觸點的類型與PLC外接2的常開觸點時剛好相反，與繼電器電路圖中的習慣也是相反的。建議盡可能采用常開觸點作為PLC的輸入/kzhq/images/dzja/image133.jpg 4、多繼電器線圈控制電路 下圖是可以自鎖的同時控制4個繼電器線圈的電路圖。其中X0是起動按鈕，X1是停止按鈕/kzhq/images/dzja/image135.jpg PLC可編程序控制器的歷史和展望 引言 可編程序控制器的英文為Programmable Controller，在二十世紀70-80年代一直簡稱為PC。由于到90年代，個人計算機發展起來，也簡稱為PC;加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國AB公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，為了方便，仍簡稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的稱為PCS可編程序控制，強調可編程序控制器生產廠商向人們提供的已是完整的了。 2 PLC的發展和市場情況 2.1 PLC的發展歷史 1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電器控制裝置的要求，*二年美國數字公司研制出了代可編程序控制器，了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術和計算機技術的發展，現在已有PLC產品了。 在以改變幾何形狀和機械性能為特征的制造工業和以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征的工業中，除了以連續量為主的反饋控制外，特別在制造工業中存在了大量的開關量為主的開環的順序控制，它按照邏輯條件進行順序號按照時序;另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護的控制;以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限等狀態量為主的—離散量的數據采集。由于這些控制和的要求，所以PLC發展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產品。在多年的生產實踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢，還有其它的單回路智能式調節器等在市場上占一定的百分比。 在80年代至90年代中期，是PLC發展快的時期，年增長率一直保持為30~40%。由于PLC機聯系處理模擬能力和網絡方面功能的進步，擠占了一部分DCS的市場(控制)并逐漸壟斷了污水處理等行業，但是由于工業PC(IPC)的出現，特別是近年來現場總線技術的發展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場，所以近年來PLC增長速度，總的說是漸緩。目前全有200多廠家生產300多品種PLC產品，主要應用在汽車(23%)、糧食加工(16.4%)、化學/制藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿/造紙(11.3%)等行業。 2.2 PLC的市場情況 國內PLC生產廠約30家，但沒有形成頗具規模的生產能力和產品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”生產，因此可以說PLC在我國未形成制造產業。作為原理、技術和工藝均無技術難度的產品，只要努力，是能形成制造產業的。 在PLC應用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產品，年銷售額30，應用的行業也很廣。但是與其它相比，在機械加工及生產線方面的應用，還需要加大投入。我國市場**行的有如下幾家PLC產品: (1) 施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進莫迪康公司的產品，目前有Quantum、Premium、Momentum等產品; (2) 羅克韋爾公司(包括AB公司)PLC產品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等產品; (3) 西門子公司的產品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列產品; (4) GE公司的產品;歐姆龍、三菱、富士、等公司產品。 PLC的市場的潛力是**的，不僅在我國，即使在工業發達的也有調查表明，PLC配套的機電一體化產品的比例占42%，采用繼電器、器控制尚有24%。所以說，需要應用PLC的還很多，在我國就*是如此了。 從技術**的角度看，我國大中型企業還要大力發展CIMS(計算機集成制造)，在機械制造廠要形成FMS柔性制造，PLC是基礎，所以PLC市場是廣闊的。 PLC具有可*、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作方便的優點，這是它能持久的占有市場的根本原因，我們下面**闡述幾個問題，并研究其發展趨勢。 3 PLC的硬件和 3.1 PLC的分類 PLC在90年代已經形成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點數分，可分為: l 微型PLC: 32 I/O l 小型PLC: 256 I/O l 中型PLC: 1024 I/O l 大型PLC: 4096 I/O l 巨型PLC: 8195 I/O 近年來有單機支持300回路和65000點I/O的大型對應中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，現在根據通訊等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O 64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點~256點的占31%，合計位整個PLC銷售額的78%，所以對微、小型PLC應多加研究。 3.2 PLC的硬件 PLC控制器本身的硬件采用積木式結構，各廠家產品結構大同小異。以歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結構，基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板，其它槽位裝有I/O模板;如果I/O模板多時，可由CPU母板經I/O擴展電纜連接I/O擴展母板，在其上裝I/O模板;另一種是配備遠程I/O從站等。這些都說明了PLC廠家將硬件各部件均向用戶，便于用戶選用，配置成規模不等的PLC，而且這種硬件配置的開放性，為制造商、分銷商(代理商)、集成商、終用戶帶來很多方便，為供應鏈帶來很大便利，這是一大成功。 PLC內的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，還發展了一系列特殊功能的I/O模板，這為PLC用于各行各業打開了出路，如用于條形碼識別的ASCII/BASIC模板，用于反饋控制的PID模板，用于運行控制、機械加工的高速計數模板、單軸位置控制模板、雙軸位置控制模板、凸輪模板、射頻識別接口模板等，這在以后還會有很大發展。另外在輸入、輸出的相關元件、強的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會*加完善。 PLC中的CPU與存儲器配合，完成控制功能。它與DCS處理溫度、壓力、流量等參數的不同，采用*的巡回掃描周期，一般為0.1~0.2s，的則選用50ms或*小的掃描周期。它是一個數字采樣控制。 3.3 PLC的 為了完成控制策略，為了替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器線路的控制梯形圖，而編制了一套控制算能塊(或子程序)，稱為指令，固化在存貯器ROM中，用戶在編制應用程序時可以調用。指令大致可以分為兩類，即基本指令和擴展指令。細分一般PLC的指令有:基本指令、定時器/計數器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉換指令、BCD運算指令、二進制運算指令、增量/減量指令、邏輯運算指令、特殊運算指令等，這些指令多是類似匯編語言。另外PLC還了充足的計時器、計數器、內部繼電器、寄存器及存貯區等內部資源，為編程帶來*大方便。 4 基于Windows的編程語言—IEC61131-3 由于各PLC廠家產品在指令上的差異及編程上用戶要求不同，近年來IEC制訂了基于Windows的編程語言IEC61131-3(1993年IEC頒布可編程序控制器的IEC1131)，它規定了指令表(IL)、梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結構化文本(ST)五種編程語言。這包括了文本化編程(IL、ST)和圖形編程(LD、FBD)兩個方面，而SFC則在兩類編程語言中均可使用。IEC技術會(TC65)進來開展了 IEC61499項目，將IEC61131-3進行了擴展，它是針對通過通信網絡互聯的模塊化分布的體系結構的，將對IEC61131-3有所。這是以數字技術為基礎的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的化文件，是PLC發展的一大趨勢。 5 PLC的網絡及發展趨勢 一個或若干PLC與PC機聯出，PC機起到原編程器及人機界面操作站的作用，這20世紀90年代的新潮流，這樣為集成帶來了商機，同時編程和人機界面(或稱組態)及接口(或稱驅動)也了發展。 近年來，PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎，逐漸了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。由于近來數據通訊技術發展很快，用戶對開放性要求很強烈，現場總線技術及以太網技術也同步發展，所以PLC構成的PCS比DCS的開放性所處的現狀稍好一些。目前羅克韋爾AB公司已形成了多層結構體系，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等現場總線(原DH+網也可兼容)。西門子公司在Profibus-DP通訊網絡及Profibus-FMS網絡以外，提出了S7 Routing網絡，即Profibus-DP和Industrial Enternet兩層結構。網絡還在發展，我國應已積極的姿態投入其中。 2001年我國機械工業成為工業發展新亮點，總產值比上年增長17.15%，汽車產量為前10位，機床產量為*5位。機械工業利潤增長33.35%，占整個工業新增利潤六成多。出口同樣出現可喜的增長?，F在機械工業提出要實施網絡化，對這一點，PLC從業人員應有清醒的認識，應對網絡化的開放性、網絡構成的性能/價格比和網絡的可*性、安全性、**性上特別下功夫。 網絡向上連是互聯網問題，向下連是現場總線問題，另外現有網絡能否用以太網“e網到底”、網絡采用客戶器/、瀏覽器/、生產者/消費者、接口采用OPC等問題都有待進一步落實。PLC與智能MCC馬達控制中心、與數控機床配套的NC/CNC數控設備，以及與其它運行控制、電控設備、變頻器和軟起動器等連成;PLC要與DCS分工合作，充當DCS的遠程I/O站等;PLC要與IPC分工合作，除用IPC作人機界面外，作PLC的I/O部件也是可行的;此外還有PLC與緊急停車安全(ESD，Emergency Shut Down Systems)的關系、與立體倉庫、機器人、CAD/CAM等等都要處理好關系?？傊?，PLC要兼容各種新技術，使PLC成為真正意義上的“電腦”。 PLC的應用領域是寬闊的，還有許多領域急待開拓，如用于海關過境車輛認證(深圳鹽田)、自動售藥(若干中藥店)在我國已有實例。另外，在離散事件中，如公路網交通流(車輛計數、乘客計數及停留時間計量)、物流、柔行制造(敏捷制造)及一切非隨服務中，均可以采用PLC，進而建模和采取對策并。PLC的前途一片美好，一切悲觀的論點是站不住腳的。至于技術進步，PLC與其它技術融合以至消失，那還需要一定的時間！