PLC控制柜知識(shí)點(diǎn)

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PLC控制柜的組成部分

1、空開：一個(gè)總的空氣開關(guān),這個(gè)是整個(gè)柜體的電源控制。相信每個(gè)柜子都必須要有的一個(gè)東西。

2、PLC：這個(gè)要根據(jù)工程需要選擇。打個(gè)比方如果工程小可以直接就是一個(gè)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(shí)還可能需要冗余〔也就是兩套交替使用。

3、24VDC的電源：一個(gè)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(shí)需要來定是否要這個(gè)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(gè)比方,如果你PLC的輸出口帶電是24VDC的,但是你的控制回路里畫的圖需要PLC供的節(jié)點(diǎn)卻是220VAC的,那么你就必須在PLC輸出口加上一個(gè)繼電器,即指令發(fā)出時(shí)繼電器動(dòng)作,但后讓控制回路的節(jié)點(diǎn)接到繼電器的常開或常閉點(diǎn)上。也是根據(jù)情況選擇是否使用繼電器。

5、接線端子：這個(gè)肯定是每個(gè)柜子都必不可少的東西根據(jù)信號(hào)數(shù)量可以配置。如果只是一個(gè)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(duì)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?；蛘吣阋狿LC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(dòng)化和過程自動(dòng)化控制,實(shí)現(xiàn)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(diǎn),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(jì)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(shí)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(shí)際控制規(guī)摸大小,進(jìn)行組合,既可以實(shí)現(xiàn)單柜自動(dòng)控制,也可以實(shí)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(dòng)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(jí)：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(duì)濕度應(yīng)小于85%〔無凝露。遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源,防止震動(dòng)頻率為10-55HZ的頻繁或連續(xù)震動(dòng)。避免有腐蝕和易燃的氣體。

基本結(jié)構(gòu)

可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)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(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)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(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)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(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài),并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí),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(chǔ)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(duì)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(gè)CPU出現(xiàn)故障,整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。

三、存儲(chǔ)器

存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。

存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)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(qǐng)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(hào)。

五、功能模塊

如計(jì)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(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)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(gè)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(gè)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(huì)改變。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)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(shí),又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)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(chǔ)區(qū)中對(duì)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(duì)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(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化,而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)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(huì)對(duì)排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(gè)掃描周期才能對(duì)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(diǎn)。即使用I/O指令的話,輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新,程序直接從I/O模塊取值,輸出過程影像寄存器會(huì)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(duì)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí),才是可編程邏輯控制器的真正輸出。

功能特點(diǎn)：可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)。

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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)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(jì)算機(jī)知識(shí),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(dòng)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(shí)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(hào),調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實(shí)時(shí)監(jiān)控到被控系統(tǒng)實(shí)際值的大小及變頻器內(nèi)的多個(gè)參數(shù),實(shí)現(xiàn)報(bào)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(dòng)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(shí)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(hào),調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率。并可實(shí)時(shí)監(jiān)控到被控系統(tǒng)實(shí)際值的大小及變頻器內(nèi)的多個(gè)參數(shù),實(shí)現(xiàn)報(bào)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(dòng)方式及控制方式各有不同,具體應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇設(shè)計(jì)。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(jí)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(hào)由鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)、DCS或多沖量控制系統(tǒng)給出。

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(hào)由汽輪機(jī)自動(dòng)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(gè)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(gè)系統(tǒng)的控制核心。其主要的作用要體現(xiàn)以下幾方面：

①完成對(duì)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。

②完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制及PID調(diào)節(jié)的運(yùn)算。

③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。

④將PID運(yùn)算的數(shù)據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),作為調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率的控制信號(hào)。

⑤通過通信電纜及USS4協(xié)議完成對(duì)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

①可實(shí)時(shí)顯示設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

②通過觸摸向PLC發(fā)出指令和數(shù)據(jù),再通過PLC完成對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備的控制。

③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：將被控制系統(tǒng)〔水系統(tǒng)或風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際參數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號(hào)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(dòng)等。4、觸摸屏畫面設(shè)計(jì)觸摸屏畫面由ProTool等專用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),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(chǔ)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(jì)

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(duì)整個(gè)被控系統(tǒng)有大致的了結(jié)。

〔2控制畫面的設(shè)計(jì)

該種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(shí)際被控設(shè)備決定。

〔3參數(shù)設(shè)置頁面的設(shè)計(jì)

該畫面主要是對(duì)變頻器的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,同時(shí)還應(yīng)顯示參數(shù)設(shè)定完成的情況,實(shí)際制做時(shí)還應(yīng)考慮加密的問題。

〔4實(shí)時(shí)趨勢頁面的設(shè)計(jì)

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(shí)時(shí)狀態(tài)。

〔5信息記錄頁面的設(shè)計(jì)

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(jì)

該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數(shù)及實(shí)時(shí)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(jì)PLC程序由S7-200專用編程軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),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(duì)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(dòng)。

〔1邏輯功能的設(shè)計(jì)

這部分程序主要是完成各變頻器、水泵〔或風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)停止、聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖及自動(dòng)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。

〔2PID功能的設(shè)計(jì)

通過S7-200中的PID向?qū)Э赏瓿蒔ID調(diào)節(jié)程序,具體應(yīng)用時(shí)需根據(jù)實(shí)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(jì)

采樣元件使用標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí),應(yīng)注意采樣AD轉(zhuǎn)換后的具體數(shù)據(jù)是