可編程序控制器(PLC)應(yīng)用技術(shù)

1、 在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。設(shè)計(jì)人員要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場工程管理和技術(shù)人員及操作人員緊密配合，共同解決重點(diǎn)問題和疑難問題。 保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。 在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。 詳細(xì)分析被控對象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統(tǒng)的

2、控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 PLC選擇包括對PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇n 分配I/O點(diǎn)：畫出PLC的I/O點(diǎn)與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表。n PLC外圍硬件線路：畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。n 由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。n 程

3、序設(shè)計(jì)：1）控制程序；2）初始化程序；3）檢測、故障診斷和顯示等程序；4）保護(hù)和連鎖程序。n 模擬調(diào)試：根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。n 設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖；n 設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖；n 根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場接線，并進(jìn)行詳細(xì)檢查。n 由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。n 聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。n

4、 全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。n 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序以及使用說明書等。n 隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。n PLC的選擇主要應(yīng)從等方面加以綜合考慮。 PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下

5、幾點(diǎn)： PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。 安裝方式有集中式、遠(yuǎn)程IO式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。 對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng) 便于備品備件的采購和管理；有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高，外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信。n 在滿足控制要求的前提下力爭使用的IO點(diǎn)最少。n 需要加上1015的裕量。n 存儲(chǔ)容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān)，還與功能實(shí)現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員和一個(gè)初學(xué)者，在完成同一復(fù)雜功能時(shí)，其程序量可能相差25之多。n 在IO點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上，按下式估算存儲(chǔ)容量后，再加2030的裕量。 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量(

6、字節(jié)字節(jié))開關(guān)量開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)點(diǎn)數(shù)10 模擬量模擬量I/O通道數(shù)通道數(shù)100n 存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)，注意對存儲(chǔ)器的類型的選擇。 1）輸入信號的類型及電壓等級）輸入信號的類型及電壓等級 有三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。 模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接； 模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境。 開關(guān)量輸入模塊的有：直流5、12、24、48、60等；交流110、220等。 。 一般5、12、24用于傳輸距離較近場合，如5輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級較高的。 2）輸入接線方式）輸入接線方式 主要有兩種接線方式

7、 3）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量）注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量 對于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60。 4）輸入門檻電平）輸入門檻電平 門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說明書。 1）輸出方式）輸出方式 開關(guān)量輸出模塊有三種方式 ：價(jià)格便宜，可以驅(qū)動(dòng)交、直流負(fù)載，適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，但動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不超過1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。 對于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用或，它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能

8、用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。 2）輸出接線方式）輸出接線方式 開關(guān)量輸出模塊主要有兩種接線方式 3）驅(qū)動(dòng)能力）驅(qū)動(dòng)能力 應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)，。 4）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量 一般來講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60 5）輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)）輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān) 與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。 （A/D）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢

9、測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量； (D/A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。 典型模擬量I/O模塊的量程為等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其等因素。 一些PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如RTD、熱電偶等信號） PLC廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I/O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I/O模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。 1）電源模塊的選擇）電源模塊的選擇 電源模塊選擇僅對于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC而言，對于整體式PLC不存在電源的選擇。 電源模塊的選擇主要考慮電源輸出額

10、定電流和電源輸入電壓。 2）編程器的選擇）編程器的選擇 3）寫入器的選擇）寫入器的選擇 為了防止由于干擾或鋰電池電壓不足等原因破壞RAM中的用戶程序，可選用EPROM寫入器，通過它將用戶程序固化在EPROM中。有些PLC或其編程器本身就具有EPROM 寫入的功能。 I -傳感器的漏電流（mA）UOFF-PLC輸入電壓低電平的上限值（V）RC-PLC的輸入阻抗（K） 續(xù)流二極管的額定電流為1A、額定電壓大于電源電壓的3倍；電阻值可取50120電容值可取0.10.47F，電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電壓。接線時(shí)要注意續(xù)流二極管的極性 1）除了PLC輸入和輸出共用同一電源外，輸入公共端與輸出公共端

11、一般不能接在一起； 2）PLC的晶體管和晶閘管型輸出都有較大的漏電流，尤其是晶閘管輸出，將可能會(huì)出現(xiàn)輸出設(shè)備的誤動(dòng)作。所以要在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)旁路電阻，旁路電阻R的阻值估算可由下式確定： UON是負(fù)載的開啟電壓（V），I是輸出漏電流（mA） ： 1）PLC的I/O點(diǎn)數(shù)不夠，需要擴(kuò)展，然而增加I/O點(diǎn)數(shù)將提高成本； 2）是已選定的PLC可擴(kuò)展的I/O點(diǎn)數(shù)有限，無法再增加。 本節(jié)將介紹幾種實(shí)用的減少I/O點(diǎn)數(shù)的措施。 1）矩陣輸入方法需要來完成2）由于矩陣輸入的。3）應(yīng)保證對于不會(huì)同時(shí)接通的輸入信號，可采用組合編碼的方式輸入 將某些功能相同的開關(guān)量輸入設(shè)備合并輸入。如果是幾個(gè)常閉觸點(diǎn)，則串聯(lián)輸入；

12、如果是幾個(gè)常開觸點(diǎn)，則并聯(lián)輸入。 有些輸入信號功能簡單、 涉及面很窄，有時(shí)就沒有必要 作為PLC的輸入，將它們放在 外部電路中同樣可以滿足要求。 注意：采用矩陣輸出時(shí)，必須要將同一時(shí)間段接通的負(fù)載安排在同一行或同一列中，否則無法控制。 當(dāng)兩組輸出設(shè)備或負(fù)載不會(huì)同時(shí)工作，可通過外部轉(zhuǎn)換開關(guān)或通過受PLC控制的電器觸點(diǎn)進(jìn)行切換，所以PLC的每個(gè)輸出點(diǎn)可以控制兩個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載。 注意PLC輸出點(diǎn)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載時(shí)，應(yīng)考慮PLC輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力是否足夠。 利用PLC的邏輯處理功能，一個(gè)輸出設(shè)備可實(shí)現(xiàn)多種用途。 系統(tǒng)中某些相對獨(dú)立、比較簡單的控制部分，可直接采用PLC外部硬件電路實(shí)現(xiàn)控制。 n 以上

13、一些常用的減少I/0點(diǎn)數(shù)的措施，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)具體情況，靈活使用。n 同時(shí)應(yīng)該注意從而影響系統(tǒng)的可靠性。 PLC具有很高的可靠性，并且有很強(qiáng)的抗干擾能力，但在過于惡劣的環(huán)境或安裝使用不當(dāng)?shù)惹闆r下，都有可能引起PLC內(nèi)部信息的破壞而導(dǎo)致控制混亂，甚至造成內(nèi)部元件損壞。 為了提高PLC系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，應(yīng)注意以下問題： 通常PLC允許的環(huán)境溫度約在055C。安裝時(shí)不要把發(fā)熱量大的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足夠的通風(fēng)散熱空間；不要把PLC安裝在陽光直接照射或離暖氣、加熱器、大功率電源等發(fā)熱器件很近的場所；安裝PLC的控制柜最好有通風(fēng)的百葉窗，如果控制柜溫度太高，應(yīng)該在柜內(nèi)安裝風(fēng)扇強(qiáng)迫通

14、風(fēng)。 PLC工作環(huán)境的空氣相對濕度一般要求小于85，以保證PLC的絕緣性能。濕度太大也會(huì)影響模擬量輸入/輸出裝置的精度。因此，不能將PLC安裝在結(jié)露、雨淋的場所 不宜把PLC安裝在有大量污染物（如灰塵、油煙、鐵粉等）、腐燭性氣體和可燃性氣體的場所，尤其是有腐蝕性氣體的地方，易造成元件及印刷線路板的腐蝕。 遠(yuǎn)離有強(qiáng)烈振動(dòng)和沖擊場所，尤其是連續(xù)、頻繁的振動(dòng)。必要時(shí)可以采取相應(yīng)措施來減輕振動(dòng)和沖擊的影響。 PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，如大功率晶閘管裝置、高頻設(shè)備和大型動(dòng)力設(shè)備等，同時(shí)PLC還應(yīng)該遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場和強(qiáng)放射源，以及易產(chǎn)生強(qiáng)靜電的地方。n PLC的IO電路都具有濾波、隔離功能，所以對外部電源要求不高

15、n 內(nèi)部電源的性能好壞直接影響到PLC的可靠性，對其要求較高 在干擾較強(qiáng)或可靠性要求較高的場合，應(yīng)該用，對PLC系統(tǒng)供電。還可以在隔離變壓器二次側(cè)。同時(shí)，在安裝時(shí)還應(yīng)注意以下問題： 1） 隔離變壓器與PLC和I/O電源之間最好采用雙絞線連接，以抑制串模干擾； 2）系統(tǒng)的動(dòng)力線應(yīng)足夠粗，以降低大容量設(shè)備起動(dòng)時(shí)引起的線路壓降； 3） PLC輸入電路用外接直流電源時(shí)，最好采用穩(wěn)壓電源，以保證正確的輸入信號。否則可能使PLC接收到錯(cuò)誤的信號。 PLC不能在高壓電器和高壓電源線附近安裝，更不能與高壓電器安裝在同一個(gè)控制柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電源線，二者間距離應(yīng)大于200mm。 1) I/O線、動(dòng)力

16、線及控制線應(yīng)分開走線，盡量不要在同一線槽中。 2) 交流線與直流線、輸入線與輸出線最好分開走線。 3) 開關(guān)量與模擬量的/線最好分開走線，傳送模擬量信號的/線最好用屏蔽線，且屏蔽線的屏敝層應(yīng)一端接地。 4) PLC的基本單元與擴(kuò)展單元之間電纜傳送的信號小、頻率高，很容易受干擾，不能與其它的連線敷埋在同一線槽內(nèi)。 5）PLC的I/O回路配線，必須使用壓接端子或單股線。 6) 與PLC安裝在同一控制柜內(nèi)的感性元件，最好有消弧電路。n PLC一般最好單獨(dú)接地，也可以采用公共接地，但禁止使用串聯(lián)接地方式 n PLC的接地線應(yīng)盡量短，使接地點(diǎn)盡量靠近PLC。同時(shí)，接地電阻要小于100，接地線的截面應(yīng)大于

17、mm2。 應(yīng)該在PLC外部輸出回路中裝上熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。最好在每個(gè)負(fù)載的回路中都裝上熔斷器。 除在程序中保證電路的互鎖關(guān)系，PLC外部接線中還應(yīng)該采取硬件的互鎖措施，以確保系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。 PLC外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施，當(dāng)臨時(shí)停電再恢復(fù)供電時(shí)，不按下“啟動(dòng)”按鈕PLC的外部負(fù)載就不能自行啟動(dòng)。這種接線方法的另一個(gè)作用是，當(dāng)特殊情況下需要緊急停機(jī)時(shí)，按下“停止”按鈕就可以切斷負(fù)載電源，而與PLC毫無關(guān)系。 n 超時(shí)檢測超時(shí)檢測：設(shè)備在各工步的動(dòng)作所需的時(shí)間一般是不變的，即使變化也不會(huì)太大，因此可以以這些時(shí)間為參考，在PLC發(fā)出輸出信號，相應(yīng)的外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)啟動(dòng)一個(gè)

18、定時(shí)器定時(shí)，定時(shí)器的設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間長20左右。n 邏輯錯(cuò)誤檢測邏輯錯(cuò)誤檢測：編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài)，就應(yīng)按故障處理。n 消除預(yù)知干擾消除預(yù)知干擾：某些干擾是可以預(yù)知的，如PLC的輸出命令使執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如大功率電動(dòng)機(jī)、電磁鐵）動(dòng)作，常常會(huì)伴隨產(chǎn)生火花、電弧等干擾信號，它們產(chǎn)生的干擾信號可能使PLC接收錯(cuò)誤的信息。在容易產(chǎn)生這些干擾的時(shí)間內(nèi)，可用軟件封鎖PLC的某些輸入信號，在干擾易發(fā)期過去后，再取消封鎖。 冗余系統(tǒng)是指系統(tǒng)中有多余的部分，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，這多余的部分能立即替代故障部分而使系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行。 熱備用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較冗余系統(tǒng)簡單，雖

19、然也有兩個(gè)CPU模塊在同時(shí)運(yùn)行一個(gè)程序，但沒有冗余處理單元RPU。系統(tǒng)兩個(gè)CPU模塊的切換，是由主CPU模塊通過通信口與備用CPU模塊進(jìn)行通信來完成的。機(jī)械手的原位：在最上面、最左邊且除松開的電磁線圈(YV5)通電外其它線圈全部斷電的狀態(tài)n 機(jī)械手具有、和五種工作方式，用開關(guān)SA進(jìn)行選擇。 n 為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時(shí)），能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM。在PLC開始運(yùn)行時(shí)按下“電源”按鈕SB1，使KM線圈得電并自鎖，KM的主觸點(diǎn)接通，給輸出設(shè)備提供電源；出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按下“急?！卑粹oSB2，KM觸點(diǎn)斷開電源。 n 將程序分為、和四個(gè)部分，n 其中自動(dòng)程序

20、包括單步、單周期和連續(xù)工作的程序，這是因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞫际前凑胀瑯拥捻樞蜻M(jìn)行，所以將它們合在一起編程更加簡單。n 梯形圖中使用跳轉(zhuǎn)指令使得自動(dòng)程序、手動(dòng)程序和回原位程序不會(huì)同時(shí)執(zhí)行。 n 由于在分部分程序設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮各部分之間的相互關(guān)系，因此只要將公用程序、手動(dòng)程序、自動(dòng)程序和回原位程序按照機(jī)械手程序總體結(jié)構(gòu)綜合起來即為機(jī)械手控制系統(tǒng)的PLC程序。n 模擬調(diào)試時(shí)各部分程序可先分別調(diào)試，然后再再進(jìn)行全部程序的調(diào)試，也可直接進(jìn)行全部程序的調(diào)試。n 虛線部分由PLC的基本單元加上模擬量輸入/輸出擴(kuò)展單元來承擔(dān)。即由PLC自動(dòng)采樣來自檢測元件或變送器的模擬輸入信號，同時(shí)將采樣的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，存在指

21、定的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)過PLC運(yùn)算處理后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 傳統(tǒng)的模擬量控制系統(tǒng)主要采用電動(dòng)組合儀表，常用的有DDZ-型和DDZ-型儀表。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，但體積大、功耗大、安裝復(fù)雜、通用性和靈活性較差、控制精度和穩(wěn)定性較差。另外，其控制運(yùn)算功能簡單，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的過程控制。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，新型的過程控制計(jì)算機(jī)不斷涌現(xiàn)，較為流行的有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）、可編程調(diào)節(jié)器（PSC）、集散控制系統(tǒng)（DCS）。 n 可編程調(diào)節(jié)器（PSC）是在DDZ-型儀表的基礎(chǔ)上，采用微處理器技術(shù)發(fā)展起來的第四代儀表。它的強(qiáng)大功能、靈活性、可靠性、控制精度、數(shù)字通訊能力是傳統(tǒng)的電動(dòng)組合儀表無法比擬的。n

22、 PSC與PLC都是智能化的工業(yè)裝置，各有特色。PLC以開關(guān)量控制為主，模擬量控制為輔；而PSC則以閉環(huán)模擬量控制為主，開關(guān)量控制為輔，并能進(jìn)行顯示、報(bào)警和手動(dòng)操作。n 在模擬量控制系統(tǒng)中采用PSC更適合于各種過程控制的要求。而PLC的可靠性、靈活性、強(qiáng)大的開關(guān)量控制能力和通訊聯(lián)網(wǎng)能力，在模擬量控制上也富有特色。 n 集散控制系統(tǒng)（DCS）是1975年問世的，它的是3C（computer、communications、control）技術(shù)的產(chǎn)物，它將順序控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、過程控制的模擬量儀表、過程監(jiān)控裝置有機(jī)地結(jié)合在一起，產(chǎn)生了滿足各種不同要求的DCS。n 而今天的PLC加強(qiáng)了模擬量控制

23、功能，多數(shù)配備了各種智能模塊，具有了PID調(diào)節(jié)功能和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)、組成分級控制的功能，也實(shí)現(xiàn)了DCS所能完成的功能。到目前為止，PLC與DCS的發(fā)展越來越近。n 就發(fā)展趨勢來看，控制系統(tǒng)將綜合PLC和DCS各自的優(yōu)勢，并把兩者有機(jī)地結(jié)合起來，形成一種新型的全分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 n 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）是由通用微機(jī)的推廣應(yīng)用而發(fā)展起來的，其硬件結(jié)構(gòu)和總線的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，在要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、系統(tǒng)模型復(fù)雜的領(lǐng)域占有優(yōu)勢。n 而PLC的標(biāo)準(zhǔn)化程度較差，產(chǎn)品不能兼容，故開發(fā)較為困難。但PLC的梯形圖編程很受不熟悉計(jì)算機(jī)的電氣技術(shù)人員歡迎，同時(shí)PLC

24、專為工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境設(shè)計(jì)的，可靠性非常高，被認(rèn)為是不會(huì)損壞的設(shè)備，而IPC在可靠性上還不夠理想。 n FX2N系列中有關(guān)模擬量的特殊功能模塊有：n FX2N-2AD（2路模擬量輸入）n FX2N-4AD（4路模擬量輸入）n FX2N-8AD（8路模擬量輸入）n FX2N-4AD-PT（4路熱電阻直接輸入）n FX2N-4AD-TC（4路熱電偶直接輸入）n FX2N-2DA（2路模擬量輸出）n FX2N-4DA（4路模擬量輸出）n FX2N-2LC（2路溫度PID控制模塊）等。 n 特殊功能模塊的編號n 特殊功能模塊的讀/寫指令 ml為特殊功能模塊的編號，ml=07；m2為該特殊功能模塊中緩沖寄存器

25、(BFM)的編號，m2=032767；n是待傳送數(shù)據(jù)的字?jǐn)?shù)，n=l32（16位操作）或l16（32位操作）。 n 編程舉例 例例1：FX2N-4AD模塊在0號位置，其通道CH1和CH2作為電壓輸入，CH3、CH4關(guān)閉，平均值采樣次數(shù)為4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器D1和D2用于接收CH1、CH2輸入的平均值。 n 編程舉例 例例2：FX2N-2DA模塊在1號位置，其通道CH1和CH2作為電壓輸出，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器D1和D2的內(nèi)容通過CH1、CH2輸出。n 程序如圖6-34所示，X000接通時(shí)，通道1（CH1）執(zhí)行數(shù)字到模擬量的轉(zhuǎn)換；X001接通時(shí)，通道2（CH2）執(zhí)行數(shù)字到模擬量的轉(zhuǎn)換。 在工業(yè)控制中，PID控制

26、（比例-積分-微分控制）得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)镻ID控制具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）不需要知道被控對象的數(shù)學(xué)模型。實(shí)際上大多數(shù)工業(yè)對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型是無法獲得的，對于這一類系統(tǒng)，使用PID控制可以得到比較滿意的效果。 2）PID控制器具有典型的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)簡單，參數(shù)調(diào)整方便。 3）有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性，根據(jù)被控對象的具體情況，可以采用各種PID控制的變種和改進(jìn)的控制方式，如 PI、PD、帶死區(qū)的PID、積分分離式PID、變速積分PID等。 隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID控制與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)PID控制器的參數(shù)自整定，使PID控制器具有經(jīng)久不衰的生命力。 n

27、1）使用PID過程控制模塊。這種模塊的PID控制程序是PLC生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)只需要設(shè)置一些參數(shù)，使用起來非常方便，一塊模塊可以控制幾路甚至幾十路閉環(huán)回路。但是這種模塊的價(jià)格昂貴，一般在大型控制系統(tǒng)中使用。如三菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模塊。n 2）使用PID功能指令。現(xiàn)在很多中小型 PLC都提供PID控制用的功能指令，如FX2N系列PLC的PID指令。它們實(shí)際上是用于PID控制的子程序，與A/D、D/A模塊一起使用，可以得到類似于使用PID過程控制模塊的效果，價(jià)格卻便宜得多。n 3）使用自編程序?qū)崿F(xiàn)PID閉環(huán)控制。有的PLC沒有有PID過程控制模塊和 PI

28、D控制指令，有時(shí)雖然有PID控制指令，但用戶希望采用變型PID控制算法。在這些情況下，都需要由用戶自己編制PID控制程序 PID指令是用來調(diào)用PID運(yùn)算程序，在PID運(yùn)算開始之前，應(yīng)使用MOV指令將參數(shù)（見表6-3）設(shè)定值預(yù)先寫入對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中。如果使用有斷電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器，不需要重復(fù)寫入。如果目標(biāo)操作數(shù)D有斷電保持功能，應(yīng)使用初始化脈沖M8002的常開觸點(diǎn)將其復(fù)位。 n 比例系數(shù)K p越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高；但是對于大多數(shù)系統(tǒng)，K p過大會(huì)使系統(tǒng)的輸出量振蕩加劇，穩(wěn)定性降低n 積分部分可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，但是積分作用的動(dòng)作緩慢，可能給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

29、帶來不良影響。積分時(shí)間常數(shù)T I增大時(shí)，積分作用減弱，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（穩(wěn)定性）可能有所改善，但是消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度減慢。n 微分部分是根據(jù)誤差變化的速度，提前給出較大的調(diào)節(jié)作用。微分部分反映了系統(tǒng)變化的趨勢，它較比例調(diào)節(jié)更為及時(shí)，所以微分部分具有超前和預(yù)測的特點(diǎn)。微分時(shí)間常數(shù)T D增大時(shí)，超調(diào)量減小，動(dòng)態(tài)性能得到改善，但是抑制高頻干擾的能力下降。n 選取采樣周期T S時(shí)，應(yīng)使它遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)階躍響應(yīng)的純滯后時(shí)間或上升時(shí)間。為使采樣值能及時(shí)反映模擬量的變化，T S越小越好。但是T S太小會(huì)增加CPU的運(yùn)算工作量，相鄰兩次采樣的差值幾乎沒有什么變化，所以也不宜將T S取得過小。 n 一般情況下檢修時(shí)

30、間以每6個(gè)月至一年1次為宜，當(dāng)外部環(huán)境條件較差時(shí)，可根據(jù)具體情況縮短檢修間隔時(shí)間。n PLC日常維護(hù)檢修的一般內(nèi)容 n 任何PLC都具有自診斷功能，當(dāng)PLC異常時(shí)應(yīng)該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。一般當(dāng)PLC發(fā)生異常時(shí)，首先請檢查電源電壓、PLC及I/O端子的螺絲和接插件是否松動(dòng)，以及有無其他異常。然后再根據(jù)PLC基本單元上設(shè)置的各種LED的指示燈狀況，以檢查PLC自身和外部有無異常。 n 下面以FX系列PLC為例，來說明根據(jù)LED指示燈狀況以診斷PLC故障原因的方法。 （POWERLED指示）n 當(dāng)向PLC基本單元供電時(shí)，基本單元表面上設(shè)置的POWERLED指示燈會(huì)亮。n 如果電源合上但POWERLED指示燈不亮，請確認(rèn)電源接線。另外，若同一電源有驅(qū)動(dòng)傳感器等時(shí)，請確認(rèn)有無負(fù)載短路或過電流。若不是上述原因，則可能是PLC內(nèi)混入導(dǎo)電性異物或其他異常情況，使基本單元內(nèi)的保險(xiǎn)絲熔斷，此時(shí)可通過更換保險(xiǎn)絲來解決。 （EPRORLED閃爍）n 當(dāng)程序語法錯(cuò)誤（如忘記設(shè)定定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的常數(shù)等），或有異常噪音、導(dǎo)電性異物混入等原因而引起程序內(nèi)存的內(nèi)容變化時(shí)，EPRORLED會(huì)閃爍，PLC處于STOP狀態(tài)，同時(shí)輸出全部變?yōu)镺FF。在這種情況下，應(yīng)檢查程序是否有錯(cuò)，檢查有無導(dǎo)電性異物混入和高強(qiáng)度噪音源。n 發(fā)生