PLC控制柜知識

1、?PLC控制柜的組成部分? ? 1 、空開：一個總的空氣開關(guān)，這個是整個柜體的電源控制。相信每個柜子都必須要有的一個東西。? ? 2、 PLC：這個要根據(jù)工程需要選擇。打個比方如果工程小可以直接就是一個一體化的 PLC但如果工程比較大可能就需要模塊、卡件式的，同時還可能需要冗余（也就是兩套交替使用）。? ? 3 、24VDC的電源：一個 24VDC的開關(guān)電源，大多數(shù)的 PLC都是自帶 24VDC的電源，根據(jù)是否確實需要來定是否要這個開關(guān)電源。? ? 4 、繼電器：一般 PLC是可以直接將指令發(fā)到控制回路里，但也可能先由繼電器中轉(zhuǎn)。打個比方，如果你 PLC的輸出口帶電是 24VDC的，但是你的控

2、制回路里畫的圖需要 PLC供的節(jié)點卻是 220VAC的，那么你就必須在 PLC輸出口加上一個繼電器，即指令發(fā)出時繼電器動作， 但后讓控制回路的節(jié)點接到繼電器的常開或常閉點上。 也是根據(jù)情況選擇是否使用繼電器。? ? 5 、接線端子：這個肯定是每個柜子都必不可少的東西根據(jù)信號數(shù)量可以配置。如果只是一個單純的 PLC控制柜基本就是需要這些玩意， 如果你的控制柜內(nèi)還需要有其他的東西就看情況增加。比方說你有可能要對某些現(xiàn)場的儀表或者小控制箱供電，可能你就得要增加空開數(shù)量。 或者你要 PLC接至上位機(jī)， 可能就需要增加交換機(jī)什么的。視情況而定。? ? PLC 控制柜可完成設(shè)備自動化和過程自動化控制，實現(xiàn)

3、完美的網(wǎng)絡(luò)功能，性能穩(wěn)定、可擴(kuò)展、抗干擾強(qiáng)等特點，是現(xiàn)代工業(yè)的核心和靈魂?？梢愿鶕?jù)用戶需求量身設(shè)計 PLC控制柜、變頻柜等，滿足用戶要求，并可搭配人機(jī)界面觸摸屏，達(dá)到輕松操作的目的。設(shè)備更可與 dcs 總線上位機(jī) modbus、profibus 等通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸；工控機(jī)、以太網(wǎng)等實現(xiàn)的控制和監(jiān)控。? ? PLC 應(yīng)用領(lǐng)域? ? 典型應(yīng)用：水處理、恒壓供水、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)水泵、中央空調(diào)、港口機(jī)械、機(jī)床、鍋爐、造紙機(jī)械、食品機(jī)械等等。? ? PLC 控制柜概述? ? PLC 綜合控制柜具有過載、短路、缺相保護(hù)等保護(hù)功能。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、功能齊全?？梢愿鶕?jù)實際控制規(guī)摸大小， 進(jìn)行組合，既

4、可以實現(xiàn)單柜自動控制，也可以實現(xiàn)多柜通過工業(yè)以太網(wǎng)或工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)組成集散（DSC）控制系統(tǒng)。 PLC控制柜能適應(yīng)各種大小規(guī)模的工業(yè)自動化控制場合。廣泛應(yīng)用在電力、冶金、化工、造紙、環(huán)保污水處理等行業(yè)中。? ? PLC 控制柜使用條件? ? 供電電源： DC直流 24V，兩相交流 220v，（ -10%，+15%）， 50HZ? ? 防護(hù)等級： IP41 或 IP20? ? 環(huán)境條件：環(huán)境溫度在 0- 55，防止太陽光直接照射；空氣的相對濕度應(yīng)小于 85%（無凝露）。遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源， 防止震動頻率為 10-55HZ 的頻繁或連續(xù)震動。避免有腐蝕和易燃的氣體。? ? 基本結(jié)構(gòu)? ? 可編程邏

5、輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：? ? 一、電源? ? 可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。 一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去? ? 二、中央處理單元 (CPU)? ? 中央處理單元 (CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)； 檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器

6、的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。 等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。? ? 為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙 CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。?

7、 ? 三、存儲器? ? 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。? ? 存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。? ? 四、輸入輸出接口電路? ? 1 、現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。? ? 2 、現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。? ? 五、功能模塊? ? 如計數(shù)、定位等功能模塊。? ? 六、通信模塊? ? 工作原理：當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段

8、。 完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間， 可編程邏輯控制器的 CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。? ? 1 、輸入采樣階段? ? 在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。 輸入采樣結(jié)束后， 轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。? ? 2 、用戶程序執(zhí)行階段? ? 在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器

9、總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 ( 梯形圖 ) 。在掃描每一條梯形圖時， 又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果， 刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)； 或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)； 或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。? ? 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化， 而且排在上面的梯形圖， 其程序執(zhí)行結(jié)果會對排

10、在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。? ? 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即 I/O 指令則可以直接存取 I/O 點。即使用 I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。? ? 3 、輸出刷新階段? ? 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， 可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。 在此期間， CPU按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路， 再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控

11、制器的真正輸出。? ? 功能特點：可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點。? ? 1、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和 DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。? ? 2 、使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。? ? 3 、能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。摘要：本文介紹了基于西門子觸摸屏與PLC閉環(huán)控制的變頻器節(jié)能改造系統(tǒng)，觸摸屏和PLC在閉環(huán)控制的

12、變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用，可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值（壓力及溫度等），通過PLC與實際值（傳感器的測量值）進(jìn)行比較運(yùn)算，直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)算指令（模擬信號），調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。 并可實時監(jiān)控到被控系統(tǒng)實際值的大小及變頻器內(nèi)的多個參數(shù)，實現(xiàn)報警、 記錄等功能。西門子觸摸屏結(jié)合西門子PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種自動控制的趨勢。觸摸屏和 PLC在閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)中的使用，可以讓操作者在觸摸屏中直接設(shè)定目標(biāo)值（壓力及溫度等） ，通過 PLC與實際值 （傳感器的測量值）進(jìn)行比較運(yùn)算， 直接向變頻節(jié)能系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)算指令（模擬信號） ，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實時監(jiān)控到

13、被控系統(tǒng)實際值的大小及變頻器內(nèi)的多個參數(shù)，實現(xiàn)報警、記錄等功能。 一般 PLC結(jié)合觸摸屏的閉環(huán)調(diào)節(jié)的變頻節(jié)能系統(tǒng)如下圖所示。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖 1 觸摸屏結(jié)合 PLC控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)示意圖2、閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)用途很廣，各種場合的變頻節(jié)能系統(tǒng)的拖動方式及控制方式各有不同，具體應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇設(shè)計。下面列舉一些：中央空調(diào)節(jié)能：冷凍泵、冷卻泵、主機(jī)、卻塔風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管等。恒壓供水：水廠一、二級泵，供水管網(wǎng)增壓泵、大廈供水水泵等鍋爐：引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、給水泵等，變頻節(jié)能系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號由鍋爐自動控制系統(tǒng)、DCS或多沖量控制系統(tǒng)給

14、出。汽輪機(jī)：循環(huán)泵、凝結(jié)泵等，其控制調(diào)節(jié)預(yù)處理信號由汽輪機(jī)自動控制系統(tǒng)及DCS給出。純水處理系統(tǒng)：軟化水泵、增壓泵等。潔凈室：增壓風(fēng)機(jī)、FFU群控等等。3、整個閉環(huán)控制的變頻節(jié)能系統(tǒng)的組成設(shè)備及其作用(1) PLC選用 SIEMENS公司的 S7-200 系列：由 CPU224XP、DIDO模塊、AIAO 模塊組成。 PLC作為控制單元，是整個系統(tǒng)的控制核心。其主要的作用要體現(xiàn)以下幾方面： 完成對系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)字量與模擬量的相互轉(zhuǎn)換。 完成對整個系統(tǒng)的邏輯控制及PID 調(diào)節(jié)的運(yùn)算。 向觸摸屏提供所采集及處理的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行觸摸屏發(fā)出的各種指令。 將 PID 運(yùn)算的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號

15、，作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的控制信號。 通過通信電纜及USS4協(xié)議完成對變頻器內(nèi)部參數(shù)讀寫及控制。(2) 觸摸屏采用 SIEMENS公司 MP370： 其主要作用如下 可實時顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 通過觸摸向 PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù) , 再通過 PLC完成對系統(tǒng)或設(shè)備的控制。 可做成多幅多種監(jiān)控畫面，替代了傳統(tǒng)的電氣操作盤及顯示記錄儀表等，且功能更加強(qiáng)大。(3)變頻器：采用 SIEMENS公司 440 系列，通過 USS4協(xié)議可由觸摸屏通過PLC 設(shè)置其內(nèi)部的部分參數(shù)，根據(jù) PLC發(fā)送過來的數(shù)據(jù)（模擬量）值調(diào)節(jié)水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將其內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)反饋到PLC。(4)壓力、溫度等傳感器：將被控

16、制系統(tǒng)（水系統(tǒng)或風(fēng)系統(tǒng)）的實際參數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號上傳至PLC。(5) 電氣元件：給 PLC、觸摸屏、變頻器及傳感器等供電，完成各種操作及驅(qū)動等。4、觸摸屏畫面設(shè)計觸摸屏畫面由ProTool 等專用軟件進(jìn)行設(shè)計，然后先通過編程電腦調(diào)試，合格后再下載到觸摸屏。觸摸屏畫面總數(shù)應(yīng)在其存儲空間允許的范圍內(nèi)，各畫面之間盡量做到可相互及強(qiáng)制切換。（ 1）主畫面的設(shè)計一般的，可用歡迎畫面或被控系統(tǒng)的主系統(tǒng)畫面作為主畫面，該畫面可進(jìn)入到各分畫面。各分畫面均能一步返回主畫面。若是將被控主系統(tǒng)畫面作為主畫面，則應(yīng)在畫面中顯示被控系統(tǒng)的一些住要參數(shù)，以便在此畫面上對整個被控系統(tǒng)有大致的了結(jié)。（ 2）控制畫面的設(shè)計該種

17、畫面主要用來控制被控設(shè)備的啟停及顯示變頻器內(nèi)部的參數(shù)，也可將變頻器參數(shù)的設(shè)定做在其中。該種畫面的數(shù)量在觸摸屏畫面中占的最多，其具體畫面數(shù)量由實際被控設(shè)備決定。（ 3）參數(shù)設(shè)置頁面的設(shè)計該畫面主要是對變頻器的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，同時還應(yīng)顯示參數(shù)設(shè)定完成的情況，實際制做時還應(yīng)考慮加密的問題。（ 4）實時趨勢頁面的設(shè)計該畫面住要是以曲線記錄的形式來顯示被控值、變頻器的主要工作參數(shù)（如輸出頻率）等的實時狀態(tài)。（ 5）信息記錄頁面的設(shè)計該畫面主要是記錄可能出現(xiàn)的設(shè)備損壞、過載、數(shù)值超范圍和系統(tǒng)急停等故障。另外該畫面還可記錄各設(shè)備啟停操作，作為憑證。（ 6）節(jié)能畫面的設(shè)計該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用

18、電數(shù)及實時節(jié)電狀態(tài)，以便向用戶展示變頻節(jié)能的好處，也可用來與其它的節(jié)電測量作比較。5、 PLC程序設(shè)計PLC程序由 S7-200 專用編程軟件進(jìn)行設(shè)計，然后通過編程電腦下載到PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，合格后即可使用。 PLC在編程前應(yīng)先對各功能程序段的地址進(jìn)行規(guī)劃，以免重復(fù)使用同一地址，造成誤動。（ 1）邏輯功能的設(shè)計這部分程序主要是完成各變頻器、水泵（或風(fēng)機(jī)）的啟動停止、聯(lián)動、聯(lián)鎖及自動投切等等功能，一般在離線狀態(tài)下就能完成軟件邏輯功能的測試。（ 2） PID 功能的設(shè)計通過 S7-200 中的 PID 向?qū)Э赏瓿?PID 調(diào)節(jié)程序， 具體應(yīng)用時需根據(jù)實際被控設(shè)備及采樣設(shè)備決定其配置。（ 3）采樣程序的設(shè)計采樣元件使用標(biāo)準(zhǔn)配置時，應(yīng)注意采樣AD