plc控制系統(tǒng)范文

導語：如何才能寫好一篇plc控制系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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一、前言

可編程控制器（plc）是以微處理器為基礎，綜合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)，面向控制過程、面向用戶，適應工業(yè)環(huán)境，操作方便的數(shù)字式電子裝置。它使用可以編程的記憶單元來存儲指令，執(zhí)行數(shù)字和邏輯運算，并通過數(shù)字量的輸入、輸出實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的控制。就PLC本身來說，在設計和制造過程中廠家已采取了多層次的抗干擾措施，具有一定的穩(wěn)定性和可靠性，但由于PLC的應用場合越來越廣，應用環(huán)境越來越復雜，所受的干擾也就越來越多。如來自電源波形的畸變；現(xiàn)場設備產(chǎn)生的電磁干擾；接地電阻的耦合；輸入元件的抖動等各種形式的干擾，都可能使系統(tǒng)不能正常工作。因此，研究PLC控制系統(tǒng)抗干擾信號的來源、成因及其抑制措施，對于提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性具有重要意義。

二、PLC控制系統(tǒng)的安裝和使用環(huán)境

PLC是專為工業(yè)控制設計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是，在PLC控制系統(tǒng)中，如果環(huán)境過于惡劣，或安裝使用不當，將會降低系統(tǒng)的可靠性。PLC使用環(huán)境溫度通常在0℃～55℃范圍內(nèi)，應避免太陽光直接照射，安裝位置應遠離發(fā)熱量大的器件，同時應保證有足夠大的散熱空間和通風條件。環(huán)境濕度一般應小于85%，以保證PLC有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場合，需將PLC封閉安裝。此外，如果PLC安裝位置有強烈的振動源，系統(tǒng)的可靠性也會降低，所以應采取相應的減振措施。

三、影響PLC控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾類型

1、輻射干擾。能產(chǎn)生空間輻射電磁場的設備均能影響到PLC的正常運行。如，大的電力網(wǎng)絡、電器設備的暫態(tài)過程、運行中的高頻感應加熱設備以及雷電等。若此時PLC置于其輻射場內(nèi)，其信號、數(shù)據(jù)線和電源線即可充當天線接受輻射干擾。此種干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產(chǎn)生的電磁場的大小、頻率有關(guān)。

2、傳導干擾

（1）來自電源的干擾。在工業(yè)現(xiàn)場中，開關(guān)操作浪涌、大型電力設備的起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等均能在電網(wǎng)中形成脈沖干擾。PLC的正常供電電源均由電網(wǎng)供電，因而會直接影響到PLC的正常工作。由于電網(wǎng)覆蓋范圍廣，它將受到所有空間的電磁干擾而產(chǎn)生持續(xù)的高頻諧波干擾。特別在斷開電網(wǎng)中的感性負載時產(chǎn)生的瞬時電壓峰值是額定值的幾十倍，其脈沖功率足以損壞PLC半導體器件，并且含有大量的諧波可以通過半導體線路中的分布電容、絕緣電阻等侵入邏輯電路，引起誤動作。

（2）來自信號傳輸線上的干擾。除了傳輸有效的信息外，PLC系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線總會有外部干擾信號的侵入。此干擾主要有兩種途徑：①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(wǎng)干擾；②信號線上的外部感應干擾，其中靜電放電、脈沖電場及切換電壓為主要干擾來源。由信號線引入的干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。若系統(tǒng)隔離性能較差，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動作甚至死機。

3、地電位的分布干擾。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。地電位的分布干擾主要是各個接地點的電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，從而引起地環(huán)路電流，該電流可能在地線上產(chǎn)生不等電位分布，影響PLC內(nèi)邏輯電路和模擬電路的正常工作。由于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(shù)據(jù)存貯，造成數(shù)據(jù)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，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。

4、PLC系統(tǒng)本身產(chǎn)生的干擾。產(chǎn)生這種干擾的主要原因是系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射。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。

四、抗干擾設計

1、選擇抗干擾性能好的設備。在選擇設備時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產(chǎn)品，其包括了電磁兼容性，尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術(shù)、隔離性能好的PLC系統(tǒng)；其次還應了解生產(chǎn)廠家給出的抗干擾指標，如共模抑制比、差模抑制比、耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環(huán)境中工作等；再次是靠考查其在類似工作中的應用實績。在選擇國外進口產(chǎn)品時要注意，我國是采用220V高內(nèi)阻電網(wǎng)制式，而歐美地區(qū)是110V低內(nèi)阻電網(wǎng)。由于我國電網(wǎng)內(nèi)阻大、零點電位漂移大、地電位變化大，工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾至少要比歐美地區(qū)高4倍以上，對系統(tǒng)抗干擾性能要求更高。在國外能正常工作的PLC產(chǎn)品在國內(nèi)工業(yè)中就不一定能可靠運行，這就要在采用國外產(chǎn)品時，按我國的標準（GB/T13926）合理選擇。

2、綜合抗干擾設計。主要考慮來自系統(tǒng)外部的幾種抑制措施，內(nèi)容包括：對PLC系統(tǒng)及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行隔離、濾波，特別是動力電纜應分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統(tǒng)。另外，還必須利用軟件手段，進一步提高系統(tǒng)的安全可靠性。

五、主要抗干擾措施

1、對電源干擾的抑制。PLC系統(tǒng)電源必須要與整個供電系統(tǒng)的動力電源分開，一般在進入PLC系統(tǒng)之前加隔離變壓器，并合理布置電源線，強電與弱電電纜要嚴格分開。電網(wǎng)干擾串入PLC控制系統(tǒng)主要通過PLC系統(tǒng)的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統(tǒng)具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現(xiàn)在對于PLC系統(tǒng)供電的電源，一般都采用隔離性能較好的電源，而對于變送器供電電源以及和PLC系統(tǒng)有直接電氣連接的儀表供電電源，并沒受到足夠的重視。雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數(shù)大，抑制干擾能力差，經(jīng)電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)）的配電器，以減少PLC系統(tǒng)的干擾。

2、對線間干擾的抑制。PLC控制系統(tǒng)線路中有電源線、輸入/輸出線、動力線和接地線，布線不恰當則會造成電磁感應和靜電感應等干擾，因此必須按照特定要求布線，如盡可能的等間距，以及避免線路繞圈等。不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敷設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠行敷設，以減少電磁干擾。

3、硬件及軟件抗干擾措施。信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進入控制系統(tǒng)，但由于干擾存在的隨機性，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時可以發(fā)揮軟件的靈活性與硬件措施相結(jié)合來提高系統(tǒng)的抗干擾能力。如，利用“看門狗”方法對系統(tǒng)的運動狀態(tài)進行監(jiān)控；數(shù)字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態(tài)零點，可防止電位漂移；采用信息冗余技術(shù)，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉(zhuǎn)，設置軟件保護等。

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【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng)；抗干擾；措施

PLC控制系統(tǒng)作為自動化生產(chǎn)中重要組成部分，其在工業(yè)生產(chǎn)中有重要的作用。PLC控制系統(tǒng)不僅具有較強的可操作性和可靠性，同時也能較好的適應外部惡劣環(huán)境，憑借其優(yōu)勢在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛應用。但是在其使用過程中，常會受到外界干擾，而使其不能更好的發(fā)揮作用。如何將PLC控制系統(tǒng)更好應用在現(xiàn)代化工業(yè)自動化生產(chǎn)中，已經(jīng)成為相關(guān)產(chǎn)業(yè)值得思索的事情。

1 PLC控制系統(tǒng)中的抗干擾源

1.1 受電源干擾

PLC系統(tǒng)是由電網(wǎng)進行供電的，然而電網(wǎng)覆蓋面積比較廣，在電網(wǎng)傳播過程中常會受到空間電磁的干擾，這樣就會使電壓、電流受到干擾，進而使電源受到干擾。特別是當大型設備、交流傳動裝置、電網(wǎng)短路的沖擊，會通過相應的電路將干擾傳到電源邊，進而影響PLC控制系統(tǒng)正常運行。

1.2 受接地干擾

PLC控制系統(tǒng)在接地不規(guī)范的情況下，也會出現(xiàn)引起相應的干擾。就PLC控制系統(tǒng)來說，接地是十分重要的，正常情況下，PLC控制系統(tǒng)能與交流地接線、系統(tǒng)接地線、保護接地線及屏蔽接地線進行連接。但是在實際應用的過程中，常會因為安裝和維護中的一些人為因素或非人為因素，而使與PLC控制系統(tǒng)線連接的地線出現(xiàn)一些漏洞，相應的電磁干擾會通過這些漏洞對PLC控制系統(tǒng)進行干擾。接地線安裝問題，也會因各個接地電壓不同而出現(xiàn)電位差，甚至會引起接地閉合環(huán)流電流，這些閉合環(huán)電流會在電磁場的感應下產(chǎn)生感應電流，感應電流和信號線路之間產(chǎn)生相應磁場的影響，而使PLC控制系統(tǒng)無法運行。

1.3 受信號采集干擾

PLC系統(tǒng)在運行過程中，常會受到電磁信號采集的干擾。對于PLC系統(tǒng)來說，在信號傳輸?shù)倪^程中總會有各種各樣的傳輸線，不管是輸入信號線，還是輸出信號線、控制線，在線路中都有直流、交流、模擬量等不同的信號傳輸。這些信號一旦受外界干擾，就會影響PLC控制系統(tǒng)的正常運行。信號采集干擾一般是信號線路受空間電磁的干擾而影響PLC系統(tǒng)正常運行，也可能是相應線路受變送器供電電源或信號儀供電電源的干擾，而使信號采集受到干擾，使PLC系統(tǒng)不能正常運行。

1.4 受空間輻射干擾

能夠產(chǎn)生空間輻射的因素很多，電力網(wǎng)絡、電力設備的暫態(tài)過程和高頻感應加熱設備都會引起空間輻射干擾，雷電、無線廣播也會引起空間輻射干擾，最終產(chǎn)生電磁輻射。對于空間電磁輻射來說，其分布是比較復雜的，一旦PLC控制系統(tǒng)在空間輻射范圍內(nèi)，就會受到相關(guān)輻射的干擾。一般情況下，PLC控制系統(tǒng)會受到兩個方面的空間輻射干擾，一是內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，一是由通信電路感應而產(chǎn)生的通信網(wǎng)絡輻射干擾。當PLC控制系統(tǒng)的輻射干擾受到現(xiàn)場設備產(chǎn)生的電磁或是設備產(chǎn)生的電磁場干擾時，就會影響PLC控制系統(tǒng)的正常運行。

2 PLC控制系統(tǒng)中的抗干擾措施

2.1 解決電源干擾措施

在PLC系統(tǒng)干擾源中，電源干擾是影響PLC系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵性因素。要想解決這一問題，就應該對電網(wǎng)中的干擾進行抑制。在選用變壓器的時候，就應該注意其容量要比實際需要的容量大1.5倍左右。在使用的過程中必須保證其屏蔽層是完好接地的，次級圈連接線要使用雙絞線，以減少電源線之間的干擾。PLC控制電源在條件允許的狀況下，可以在隔離變壓器之前，就加入相應的濾波器，但是這時的變壓器的初級和次級連接線使用的是雙絞線。只有經(jīng)過相應的濾波隔離后干擾才會漸漸的減弱，系統(tǒng)的可靠性才能增強。一般情況下，PLC控制系統(tǒng)采用的供電方式是以控制器I/O系統(tǒng)為主的。控制器和I/O系統(tǒng)都是由各自的隔離變壓器進行供電的，同時也是與相應的電路、電源分開的。一旦其中一部分電源出現(xiàn)故障，也能保證其他電源正常工作；一旦輸入、輸出供電中斷，相應的控制器也能繼續(xù)供電，同時保證系統(tǒng)的可靠性。供電質(zhì)量缺乏相應保證時，特別是暫時性的停電，控制器可以通過UPS進行不間斷的供電，也就是將控制器表面的變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)閁PS不間斷的穩(wěn)壓電源。對于那些不重要的設備，可以采用雙路供電系統(tǒng)，來提高相應系統(tǒng)的可靠性。

2.2 解決接地干擾措施

PLC系統(tǒng)在于相應地線連接的時候，不僅要注意其安全，同時也要注意其受電磁干擾的影響。在受到接地干擾的時候，就應該采取相應的措施，對干擾進行抑制。在選用接地線的時候，最好能選擇那些與PLC系統(tǒng)相符合質(zhì)量好的接地線，畢竟正確的選擇地線對PLC控制系統(tǒng)是有利的。同時在這里值得注意的一點就是接地方式與相應的輸入信號頻率是有一定關(guān)系的。當信號頻率低于一兆赫茲的時候，可以選用一點接地方式；當信號頻率高于十兆赫茲的時候，一般情況下，也是采用一點式接地方式，但是這種一點式方式必須保證所有地線的端子與最近的接地點是聯(lián)系在一起的，同時也要保證接地電阻不大于一百歐姆，以保證PLC控制系統(tǒng)的正常運行。

2.3 解決信號采集干擾措施

要想解決PLC控制系統(tǒng)信號采集干擾問題，就應該對PLC控制系統(tǒng)的動力線及信號線各自配線。當這些線必須在一個槽內(nèi)的時候，就應該對不同種類線進行分批捆扎，在條件允許的狀況下，最好分槽走線，畢竟分槽走線能將干擾抑制到最小。用信號隔離器來解決信號采集干擾也能達到應有的目的。信號隔離器不僅能通過PLC接收到相應信號，同時也能通過半導體器件對其進行調(diào)制、變換，經(jīng)過光感應器或磁感應器實現(xiàn)隔離轉(zhuǎn)換，最終可以對原來的信號進行調(diào)節(jié)，使其與接地電源之間保持獨立，進而有效的解決信號采集干擾問題，保障PLC系統(tǒng)的正常運行。

2.4 解決空間輻射干擾措施

當PLC系統(tǒng)受空間輻射干擾強烈的時候，可以通過設置接地電纜或是對PLC裝置進行屏蔽，來保護PLC系統(tǒng)的相關(guān)元件。對PLC裝置接地電纜或是對PLC裝置進行屏蔽作為解決空間輻射電磁干擾重要措施，對PLC系統(tǒng)有序運行有重要作用。在設置電纜或是對其進行屏蔽時，可以將到部分PLC中的CPU增加到一塊金屬板上，并將其焊在電路板的地線上，也可以將CPU作為一個金屬殼封裝的插件，以便更好的對空間輻射電磁干擾進行屏蔽。

3 結(jié)束語：

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，自動化控制技術(shù)也在不斷的發(fā)展中，特別是PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展，為現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了條件。 然而，在使用PLC控制系統(tǒng)的時候，總會受到一些限制性因素的干擾，而影響系統(tǒng)的正常運行。就目前來看，PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性已經(jīng)成為系統(tǒng)運行主要因素。要想使PLC控制系統(tǒng)更好的運行，就應該對PLC系統(tǒng)干擾源進行分析，在其設計和施工中采取相應的措施，解決相應干擾問題，以提高控制系統(tǒng)的性能。

參考文獻：

[1]李晉兵.PLC控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的應用[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟.2006 (16).

[2]楊海晶.PLC控制系統(tǒng)設計及抗干擾研究[J].考試周刊.2011.(01)．

[3]劉敏.PLC控制系統(tǒng)的電磁干擾及抗干擾措施[J].包鋼科技.2011.(01)．

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1.1鋪設電纜橋架時應注意的問題PLC控制系統(tǒng)的信號通過導線與現(xiàn)場各種變送器、傳感器一次檢測元件及執(zhí)行器相連接。在信號傳輸過程中，電纜橋架上的平行線之間互感、強電場會通過電纜間的分布電容相互產(chǎn)生竄擾，從而對系統(tǒng)形成干擾。采取以下措施可以避免或減小這種干擾。（1）高、低壓、儀表電纜要分橋架，各自用專用橋架敷設；避免信號線與動力電纜靠行敖設，以減少電磁干擾。（2）儀表系統(tǒng)電纜橋架和敷設強電電纜的橋架之間的距離一般應大于200mm，防止輻射干擾。（3）電纜橋架相交時盡可能保持水平直角或垂直交叉。

1.2正確選用電纜以及正確的接線方式（1）選用屏蔽電纜，尤其是模擬量、脈沖量（例如轉(zhuǎn)速）信號一定要采用單信號單電纜，不能采用多芯電纜。（2）220V交流電壓等級信號不能與24V直流等級信號（包括供電），不能共用一多芯電纜。（3）長距離信號的傳遞，應選用較大截面的導線，避免信號衰減，尤其是電壓信號、mv信號。（4）屏蔽電纜的屏蔽層不可多點接地，多個測點信號的屏蔽雙絞線與多芯對絞總屏電纜連接時，各屏蔽層應相互連接好，并經(jīng)絕緣處理。選擇適當?shù)慕拥靥巻吸c接地，避免形成環(huán)流。（5）電纜中不用的多余線芯，應該將室外端懸空，用絕緣膠布包好，另一端在儀表盤內(nèi)牢固地接在專用接地銅排上。（6）信號電纜的屏蔽層要接在專用接地銅排上，使用獨立的專用接地體，不與其它性質(zhì)的接地體共用接地體。（7）現(xiàn)場來的電纜，若現(xiàn)場未接一次元件，另一端也不應接在儀表盤的二次儀表（PLC或DCS）上。

1.3具有完整、良好的接地系統(tǒng)，并能在施工中正確、可靠接地接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施，目前在控制系統(tǒng)接地方面存在3個突出問題：（1）接地網(wǎng)制作成本高，難度大，很難滿足阻值要求，因而接地網(wǎng)數(shù)量不夠；（2）對控制系統(tǒng)缺乏全面了解，無法確定正確的接地方法；（3）對接地的重要性缺乏認識，不能做到可靠接地。接地是一個很復雜的技術(shù)專題，由于人們對它缺乏足夠的認識和了解，所以往往忽視了它的重要性和危害性。要保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的運行，“接地環(huán)路”問題是在系統(tǒng)信號處理過程中必須解決的問題。限于篇幅，這里不做深入討論，下面僅介紹具體做法。（1）對控制系統(tǒng)而言，應制作3個接地網(wǎng)：保護地、系統(tǒng)地、屏蔽地。保護地（又稱電氣地），專門用于連接儀表盤和盤內(nèi)各種儀表（包括PLC、DCS設備）的外殼。系統(tǒng)地（又稱信號地、邏輯地），連接24VDC電源的負端和信號的負端（俗稱冷端）。屏蔽地，專門用于連接屏蔽電纜的屏蔽層。嚴格按上述要求做到分類接地。（2）220V信號線的屏蔽層應接到保護地上，而不是屏蔽地。（3）如果沒有屏蔽地接地網(wǎng)，只可將24VDC信號屏蔽線接到信號地上。（4）注意接地連接的可靠性。連接件應采用導電性能好、不易生銹的黃銅件，可靠牢固連接，并進行防護處理，以防以后銹蝕。（5）對分別具有系統(tǒng)地和懸浮零（或稱懸浮地）的儀表之間的連接，應使用信號隔離器過渡，以防形成環(huán)流、抬高懸浮零點的電位，損壞具有懸浮零的儀表。（6）對具有特殊要求的儀表，特別是國外儀表要嚴格按照該儀表的接地要求進行接地連接，例如BENTLY系列軸運動監(jiān)測儀，要求屏蔽線連接在它的“COM”端，就不能按常規(guī)接到屏蔽地上。另外，還要注意站在控制系統(tǒng)的整體角度，考慮儀表之間的連接關(guān)系，以及可能造成的相互影響。（7）接地體埋設時，一定要注意與防雷接地體的距離保持在5米以上，防止發(fā)生反擊現(xiàn)象。（8）對于PLC控制系統(tǒng)，接地極的接地電阻小于2Ω，接地極埋在距建筑物10~15m遠處，而且PLC系統(tǒng)接地點必須與強電設備接地點相距10m以上。（9）當選擇測量裝置各個部分與大地浮置起來，要注意全機與地的絕緣電阻不能小于50MΩ，也能有效的抗除干擾。

1.4在輸入信號出現(xiàn)波動時，干擾主要來自以下三方面（1）不同儀表設備使用獨立電源,因接地形成電位差引起的地電流。（2）自然干擾，如雷電。（3）人為干擾，如對講機電磁波、電機電流形成的電磁場等。在各個過程環(huán)路中使用信號隔離方法，加一個信號隔離器后就可解決問題，隔離器能對干擾進行有效抑制。斷開過程環(huán)路，同時又不影響過程信號的正常傳輸，從而徹底解決接地環(huán)路問題。

2結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng);電器;運用

PLC控制系統(tǒng)是集合多方面學科研究的成果，是極具綜合性的工業(yè)控制系統(tǒng)，大多運用于電器產(chǎn)業(yè)，研究表明，在PLC控制系統(tǒng)下，電氣設備的安全性和可操作性得到大幅度的提升，縮短了生產(chǎn)時間，大大提高了生產(chǎn)效率，相對于舊產(chǎn)品有著不可替代的作用。

1 關(guān)于PLC控制系統(tǒng)

PLC的全稱是Programmable Logic Controller，字面上理解為可編程邏輯控制器，其原理是在其內(nèi)部儲存程序內(nèi)運用能夠編程的儲存器，實現(xiàn)控制，計數(shù)運算，定時等的操作系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)主要由數(shù)字的編入和編出來實現(xiàn)對電氣設備的控制。

PLC技術(shù)也可以說是運用于工業(yè)設備的特殊計算機，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)依然由和計算機相似的電源，CPU，接口線路，輸入和輸出電路，儲存器五個部分組成。中央處理器在整個系統(tǒng)中主要是負責數(shù)學和邏輯運算，并且在系統(tǒng)中是中央控制的重要部分。處理器則負責儲存各類數(shù)據(jù)和程序。接口線路是PLC與外部設備連接的借口，與外部設備相連接的主要途徑。其中輸入輸出電路的作用分別是，輸入電路主要負責對輸入系統(tǒng)中的信號進行轉(zhuǎn)換與隔離，在被轉(zhuǎn)換和隔離的電信號進行輸入后輸出電路對其電平信號進行無限放大，以此讓設備運行。電源，是設備動行的重要組成部分。

PLC技術(shù)在多年的發(fā)展后，逐漸改變了傳統(tǒng)的電氣運作模式，其自動化的操作技術(shù)無疑給無數(shù)企業(yè)帶來了翻天覆地的變化。從PLC發(fā)展趨勢中不難看出，PLC技術(shù)所獨有的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，可以完全實現(xiàn)對所有工作點的統(tǒng)一操控和統(tǒng)一監(jiān)控，實現(xiàn)了電氣類設備的統(tǒng)一控制和管理，此技術(shù)的運用真正實現(xiàn)了大型電氣設備的開放，統(tǒng)一和數(shù)字化的要求。同時傳統(tǒng)的繼電器內(nèi)邏輯控制電路的時間和中間繼電器被被PCL技術(shù)替代后，簡化了內(nèi)部控制，提高了電氣設備的安全性和有效性。

2 在電器設備中編入PLC控制程序

在電氣設備中編入控制程序的步驟需要注意的方面：

（1）評估控制任務。在電氣中使用PLC控制技術(shù)之前，PLC技術(shù)是否適合電氣設備，運用何種PLC系統(tǒng)，PLC的運行方式等問題是需要進行評估的。同時，PLC技術(shù)的安全性，系統(tǒng)規(guī)模，系統(tǒng)處理速度，和在設計系統(tǒng)過程中的難易程度都關(guān)系到設備的綜合性能。

（2）PLC系統(tǒng)的型號。在整個的控制系統(tǒng)中，PLC機是至關(guān)重要的部分，科學合理的PLC機型，對設備的可操作性和設計成本都有很大影響。所以在PLC機型的選擇上對型號，容量，電池的輸入輸出等方面都要嚴加考慮。

（3）I/O模塊點數(shù)。被控制對象與PLC的信號關(guān)系，信號的性質(zhì)，也影響到輸入和輸出量，因此需要對控制系統(tǒng)的儲存量進行估計，同時輸入和輸出量是決定I/O模塊點數(shù)的關(guān)鍵。

（4）系統(tǒng)的設計。在控制系統(tǒng)的設計過程中有兩個方面是需要注意的，硬件方面的控制器，抗干擾器，電路連接設計等，軟件方面主要是控制程序的編寫，控制程序內(nèi)包括對硬件和軟件程序的控制。

（5）系統(tǒng)的測試。在PLC控制系統(tǒng)設計完畢之后還需對系統(tǒng)進行測試，此過程分為兩步，1是對系統(tǒng)的模擬測試，2是與電氣設備聯(lián)機后進行測試。在模擬調(diào)試的過程中可以再系統(tǒng)外接入開關(guān)，發(fā)出信號，在輸出端觀察運行情況。在模擬測試完成后可進行聯(lián)機測試，此過程中需要阻截外部信號輸入，測試內(nèi)部各層次和階段的執(zhí)行情況，檢查電路運行情況，要保證PLC操作系統(tǒng)與設備的最佳使用狀態(tài)。

3 電氣設備中的PLC控制技術(shù)

（1）硬件選擇。在電源選擇中要確保輸出電流大于I/O模塊，處理器模塊等方面的消耗電流之和。機型的選擇過程中要考慮可操作性和功能性，控制系統(tǒng)的類型和所選擇的機型決定了設備的功能模塊。

（2）系統(tǒng)的控制元件。儲存器的空間，系統(tǒng)的初始化程序，總程序和子程序，輔助程序的設定，設備的應急措施等。

（3）I/O模塊。在I/O模塊的設定過程中，需要由模擬測試，聯(lián)機測試的輸入和輸出的測試結(jié)果進行分析比對，最后編入合適的輸入與輸出。

（4）系統(tǒng)的安裝與測試。由PLC配線圖，將所設計的PLC控制系統(tǒng)的接觸器，熔斷器，轉(zhuǎn)換開關(guān)等裝配到配線板上進行安裝。安裝完畢后，對設備的軟件和硬件進行測試，觀察設備實際運行狀況，若設備在實際運行中出現(xiàn)問題，必須暫停設備，找到問題根源，檢查是否在設備中是普遍性問題，找到解決措施，確認問題解決后，方可提交技術(shù)文件交付使用。

4 PLC技術(shù)的實例分析

PLC控制技術(shù)的所涉及到的領(lǐng)域這里以4個例子進行說明和比較。

（1）數(shù)控系統(tǒng)。在PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)后，在重工業(yè)行業(yè)引發(fā)了重要關(guān)注，例如在機床制造業(yè)中融入了PLC技術(shù)，使機床，磨床等傳統(tǒng)手動操作的重型器械實現(xiàn)了數(shù)字化的操作，在提高了操作的準確性，降低廢品率，提升工作效率，同時也提高了工人操作過程中的安全性。

（2）交通控制。在交通系統(tǒng)中，PLC技術(shù)控制了整個交通系統(tǒng)的所有運行模式，在PLC模式下，例如電子監(jiān)控不必時時用人力進行操作，交通信號燈可以用編程模式進行操作，降低了信號燈失誤率，提升了車輛行駛過程中的安全性，提高了城市的運轉(zhuǎn)效率。

（3）中央空調(diào)的控制。在PLC技術(shù)運用于中央空調(diào)技術(shù)后，降低了人為操作的過程，提高了使用效率，由于由核心系統(tǒng)進行控制，在裝置出現(xiàn)問題后也能及時找出故障位置，也方便維修和管理。

（4）有色冶金行業(yè)。在整個有色冶金行業(yè)中，包括了散料的輸送設備、冶金傳熱設備、混合攪拌設備、固體分離設備、干燥設備等，其中的每一個步驟中在過去大多由人工進行操作，不僅效率低，而且成本高，危險性大。在PLC技術(shù)進入冶金業(yè)后，PLC的感應系統(tǒng)，在冶金過程中對溫度的準確監(jiān)控，對冶金工程的干燥時間的把握都有至關(guān)重要的作用，降低了生產(chǎn)成本，也大大提高了生產(chǎn)效率。

5 結(jié)語

工業(yè)是推動社會進步的一個重要指標，在PLC技術(shù)引進工業(yè)化的生產(chǎn)過后，實現(xiàn)電氣業(yè)，重工業(yè)的數(shù)字化生產(chǎn)，在促進城市化建設方面也有顯著影響。而在提高了生產(chǎn)效率的同時，其方便快捷的系統(tǒng)維護也是我們不可忽視的優(yōu)點。所以可以相信PLC技術(shù)的會隨著社會的進步，運用越來越廣。

參考文獻：

[1]石寶德，張士偉.PLC技術(shù)在機械電氣控制裝置中的應用[J].湖南農(nóng)機，2011，38（11）.

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關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；網(wǎng)絡化控制

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

引言

新時期隨著我國科學技術(shù)水平的不斷提高，PLC控制技術(shù)被廣泛運用到社會生產(chǎn)領(lǐng)域，而且其在應用過程中逐漸體現(xiàn)出了越來越重要的作用和價值，但是PLC控制技術(shù)在實際應用中容易受到工作環(huán)境內(nèi)存在的電磁干擾，這對PLC控制技術(shù)在應用中的穩(wěn)定性、可靠性產(chǎn)生了極大影響，需要我們引起我們的重視。

1、PLC控制系統(tǒng)概述

PLC控制系統(tǒng)最初源于國外工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應用，直譯過來為“可編程邏輯控制器”。PLC控制系統(tǒng)的應用環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，PLC在該領(lǐng)域的實踐應用范圍最為廣泛。PLC控制系統(tǒng)的主要作用就是用來對工業(yè)生產(chǎn)進行過程把控，保障工業(yè)生產(chǎn)過程中各類機械設備的有序運行。

2、PLC控制技術(shù)的優(yōu)勢分析

PLC控制系統(tǒng)在實際應用中具有功能齊全、設計周期短、程序編寫簡單以及抗干擾能力強等特點，在科學技術(shù)高速發(fā)展的今天，PLC控制技術(shù)具備了運用模擬量的方式進行計算，同時其也具備了邏輯運算、輸入以及輸出等多種功能，同時也可以根據(jù)生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)嶋H需求實現(xiàn)顯示、記錄、通信、計數(shù)以及定時等多項功能，在智能操作系統(tǒng)的配合下也可以實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)人機之間的對話，且在對設備進行控制方面，PLC在各類控制系統(tǒng)中具有相對較高的水平。PLC控制系統(tǒng)在編寫程序過程中，可以使用功能圖、梯形圖、高級編程語言以及語句指令表等，所以沒有此方面經(jīng)驗的操作人員可以通過短期培訓便可以掌握編寫程序的基本方法，而且操作人員通過培訓后所編寫的程序基本可以滿足PLC系統(tǒng)運行需求。PLC控制系統(tǒng)在使用輸入、輸出功能時是使用獨立的電源，并且在運行過程中采用了電光隔離技術(shù)，利用循環(huán)掃描的方式可以有效避免內(nèi)部干擾源對其的干擾，PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部采用路由類型作為監(jiān)視器，這對保障PLC系統(tǒng)的正常運行及功能有著重要作用。PLC控制系統(tǒng)在設計過程中將其內(nèi)部模塊都進行了防輻射處理，每個電子器件的選擇都十分嚴謹，同時，為了提高PLC控制系統(tǒng)的整體功能性，在設置過程中使其系統(tǒng)自帶自我診斷、檢測故障的功能，當機器在運行過程中一旦發(fā)生故障，PLC系統(tǒng)將會自動發(fā)出故障警報訊號，這對提高PLC控制系統(tǒng)在使用中的穩(wěn)定性、安全性以及可靠性有著重要作用。

3、新一代PLC技術(shù)現(xiàn)狀

3.1、網(wǎng)絡化能力增強

所謂網(wǎng)絡化的能力增強是使得可編的程序控制器在傳統(tǒng)的領(lǐng)域有所發(fā)展，加大了原來的使用范圍。從引入的工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場的總線、無線網(wǎng)絡以及英特爾等各種技術(shù)運用后，PLC在工業(yè)上的應用已經(jīng)突破以往。經(jīng)典的可編程序控制器網(wǎng)絡上的結(jié)構(gòu)分為信息管理層次、設備控制層次、過程控制層次。在信息管理層中，工業(yè)化生產(chǎn)以太網(wǎng)擴大展開，讓原先的控制和信息管理任務合二為一。設備的管控中，對現(xiàn)場引入了總線，從而使得工業(yè)生產(chǎn)過程中的儀表監(jiān)測、變頻器控制、MCC控制柜都能直接地與可編程序控制器PLC連接。在過程控制層中，首先是管理機界面的改革，使得可編程序控制器PLC實現(xiàn)不同地區(qū)的編程、管控、診斷，從而實現(xiàn)整個車間或者說整個廠區(qū)的大范圍控制。

3.2、多任務的執(zhí)行作用增加

多任務執(zhí)行功能就是在一個系統(tǒng)中，可編程序控制器同時配備幾個CPU的模板，從而使得每一個CPU模板能獨立分開地執(zhí)行各自的任務，同時管控執(zhí)行任務過程中相關(guān)的I/O模板。在原有的功能系統(tǒng)上增加其多任務運行的作用，使得其網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)更加全面地適應市場的需求。

3.3、集成化軟件模式的發(fā)展

據(jù)統(tǒng)計，PLC可編程序控制器生產(chǎn)系統(tǒng)硬件的費用在逐年降低，PLC系統(tǒng)集成化、軟件化的投入費用在逐年上升。現(xiàn)階段成形的可編程序控制器的編程、操作的界面、運行控制、設備微調(diào)、故障的診斷處理、通信等集成化功能已融為一體。

3.4、PLC網(wǎng)絡化的高速處理功能

PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化后，高速的處理功能越來越明顯，其中包括運算法則在內(nèi)的高速化運行、設備外部數(shù)據(jù)的交換速率加快、編程設施的處理任務高速化以及外部設備對指令反映的高速化。可編程序控制器PLC在其內(nèi)核的設計部分，增加通信的功能，可以通過沒有源頭的總線對系統(tǒng)中遇到的阻礙進行解決。在內(nèi)部允許多個處理器進行無限制的運作，屆時也給高度分布的控制系統(tǒng)提供解決方案。

3.5、技術(shù)滲透性

PLC技術(shù)滲透性的可編程序控制器網(wǎng)絡化是為了適應工業(yè)化發(fā)展的時代需求。工廠控制系統(tǒng)與企業(yè)信息建設日益結(jié)合。技術(shù)滲透的目的是使得工廠在不同的品牌控制器上實現(xiàn)可編程序、分布式控制系統(tǒng)之間能得到有效的數(shù)據(jù)交換。事實上，對多任務系統(tǒng)的實現(xiàn)、網(wǎng)絡化能力提升、軟件集成化發(fā)展，促進了PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化和信息技術(shù)的融合發(fā)展。

3.6、可編程序控制器PLC微型化

與傳統(tǒng)的微型PLC控制系統(tǒng)相比，現(xiàn)在的微型可編程序控制系統(tǒng)除了點數(shù)字量為I/O，體積小，能直接安裝在機身內(nèi)部，還具有網(wǎng)絡化性能和人工控制的接口與大型可編程序控制器功能相似的作用。

4、提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施

4.1、應用成熟技術(shù)

在PLC控制系統(tǒng)設計時使用與PLC類似的系統(tǒng)設計方法進行設計，在探索和實踐過程中摸索出成熟的PLC控制系統(tǒng)操作可行性的體系，同時要求設計人員成熟的掌握并熟練的使用。總的來說，在設計PLC控制系統(tǒng)時，成熟技術(shù)占有的比重達到75%以上。因為控制系統(tǒng)投入運營后，基本無法進行繁瑣的改進，在PLC控制系統(tǒng)設計時如果存在問題則此問題可能不會被發(fā)現(xiàn)從而造成安全隱患，從而造成非常嚴重的后果。

4.2、采用高質(zhì)量元器件

在PLC控制系統(tǒng)工作時，輸入信號元件以及輸出執(zhí)行元件是主要的影響因素，因此為了保證控制系統(tǒng)可靠性的高要求，必須選擇高質(zhì)量的元器件。而元器件的可靠性分為固有和使用兩種，其中固有可靠性是由元器件的設計以及制造過程確保的；而使用可靠性則是由設計者選擇的正確性以及使用的正確性來保證的。

4.3、采取有效地抗干擾措施

在工業(yè)控制現(xiàn)場，由于之前提到的電磁干擾問題，必須合理安裝布線、隔音處理電源等，從清除或者抑制電磁干擾，保障PLC控制系統(tǒng)的可靠性，以便設備可以在電磁環(huán)境中正常工作。同時采用遠離技術(shù)，將弱信號線與強信號線進行疏離開來，進而減小電磁對于控制系統(tǒng)的干擾。

5、系統(tǒng)發(fā)展網(wǎng)絡化的趨勢

PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化已經(jīng)日趨成熟，其中有兩個比較大的趨勢：一是PLC控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化，不再像傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，迅速向外開放模式發(fā)展。其中各大品牌的PLC系統(tǒng)，除了有自己企業(yè)的特色的PLC網(wǎng)絡化系統(tǒng)。在設備完成程序任務之時，還能夠和上一部分抹計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)連接，實現(xiàn)信息的兩面交流，使得整個系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡成為整體。二是在現(xiàn)場的技術(shù)總線上得到推廣。通過一根傳輸作用的介質(zhì)，比如說雙絞線、同軸電纜、光纜等，把現(xiàn)場安裝的智能設備，比如說傳感器、儀表檢測、智能型的電磁閥，按照同一個通信規(guī)范進行信息內(nèi)部相互的傳輸，這樣就構(gòu)成工業(yè)現(xiàn)場的網(wǎng)絡化控制。這樣的網(wǎng)絡化控制和原始單純的PLC遠程控制相比，配置上更為靈活，內(nèi)容更為廣闊，性價比更高。

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)化的進程中PLC控制系統(tǒng)逐漸被使用，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動化。在工程實踐中，PLC一般用來組成生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)。PLC的運用使其相對于傳統(tǒng)繼電器-接觸系統(tǒng)來說，其控制的設備系統(tǒng)工作可靠性大大提高。隨著社會的不斷發(fā)展，PLC技術(shù)會不斷的進步，我們需要重視起來，從而更好的促進工業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]林旭鴻.PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡化控制探析[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2014,34:70-72.

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關(guān)鍵詞：電梯；PLC控制系統(tǒng)；MCGS組態(tài)軟件；變頻調(diào)速；高層建筑 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）35-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.005

當前，我國建筑事業(yè)大力發(fā)展，各個城市的高層建筑如雨后春筍，電梯是高層建筑不可替代的一部分，大大方便了人們的生活。電梯屬于機電一體化設施，主要涉及到機械和電氣兩個專業(yè)。其電氣部分主要包括兩個系統(tǒng)，分別為控制系統(tǒng)和拖動系統(tǒng)。過去的繼電器控制系統(tǒng)存在笨重、觸電復雜、可靠性低等缺陷。PLC（Programmable Logic Controller）全稱為可編程邏輯控制器，具有使用便捷、功能靈活、能耗低、噪聲小、可靠性高、占地面積小、維護方便等諸多優(yōu)點，在保證電梯運行安全的前提下，也大大提高了乘客乘坐電梯的舒適度。MCGS（Monitor and Control Generated System）為通用監(jiān)控系統(tǒng)，其可以和PLC進行通訊，可以對獲取的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行處理，通過各種形式將處理結(jié)果形象清晰地顯示出來。應用范圍廣，是電梯控制系統(tǒng)檢驗的一個理想工具。

1 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運行原理

1.1 電梯控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

電梯控制系統(tǒng)組成部分主要包括組態(tài)軟件、PLC、數(shù)據(jù)傳輸模塊等。組態(tài)軟件是一種可在Windows系統(tǒng)上運行的組態(tài)軟件，能夠方便地生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，可通過數(shù)據(jù)報表、曲線、動畫等多種形式顯示采集結(jié)果，實現(xiàn)工況監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、故障報警等多種功能。PLC負責所有現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和電梯全部控制任務。計算機的主要功能為創(chuàng)建人機交互界面，具體包括數(shù)據(jù)收發(fā)、參數(shù)設置、進程控制、信息顯示等。電梯在投入運行過程中，組態(tài)軟件實時地監(jiān)控PLC工作狀況，確保界面顯示信息的準確性和有效性，也保證了控制命令能夠及時地被傳遞給PLC進行系統(tǒng)控制。

1.2 電梯控制系統(tǒng)運行原理

電梯工作主要存在兩種狀態(tài)，即運行和停止。PLC在電梯運行時利用軟硬件對電梯進行實時控制。由于信號輸入具有很大的隨機性，PLC程序需要被重復進行一遍遍的掃描以保證響應的及時性。當電梯或PLC接受到停止命令后，程序執(zhí)行即刻停止。

2 電梯PLC控制系統(tǒng)設計

2.1 電梯PLC控制要求

我們通過控制對象的要求如數(shù)字、模擬信號、聯(lián)網(wǎng)需要等以及I/O點數(shù)來選擇PLC。本系統(tǒng)應用于一個4層的電梯樓。

電梯開關(guān)門要實現(xiàn)自動控制。該功能設計包括了開門、關(guān)門動作及其時間設置，從電梯運行的一般需要考慮，我們將開門時間設置為5.5s，關(guān)門時間設置為5s。如果在5s內(nèi)未收到關(guān)閉信號，電梯門將無法關(guān)閉，此時電梯重新執(zhí)行打開命令。電梯啟動加速、制動減速和自動停車應實現(xiàn)自動控制。當某層發(fā)出呼梯請求命令時，電梯加速，而當電梯即將到達目的層時，電梯減速，減速后執(zhí)行自動命令。電梯能夠在超載時報警并停止啟動。另外，電梯需配合消防繼電器進行消防運行管理。于電梯運行前必須做好檢查工作，若正在檢修，必須待檢修工作完成后方可投入運行。電梯選層遵循以下要求：各層乘客可以在電梯口通過按“上”或“下”按鈕發(fā)送乘梯請求。在電梯內(nèi)部設置了4個樓層的指示開關(guān)按鈕S1、S2、S3、S4，按鈕分別配置4個指示燈L1、L2、L3、L4。4個行程開關(guān)分別為SQ1、SQ2、SQ3、SQ4。另外，電梯不會去執(zhí)行反方向的呼叫請求，即電梯上升時不會立即對下樓的請求進行響應，反之亦然。

2.2 PLC軟硬件設計

我們通過控制對象的要求如數(shù)字、模擬信號、聯(lián)網(wǎng)需要等以及I/O點數(shù)來選擇PLC。本系統(tǒng)應用于一個4層的電梯樓。硬件系統(tǒng)主要由電梯、PLC及變頻器組成。

I/O具體分配情況參見表1、表2所示：

根據(jù)表1和表2的內(nèi)容可以獲取PLC接線圖，系統(tǒng)實現(xiàn)的功能描述如下：

首先，乘客按下呼叫請求按鈕，電梯啟動并到達目的層停下、響鈴、電梯門與轎廂門同時開啟，與此同時，計時器開始計時；乘客走進電梯，電梯未檢測超重；計時器計時到5.5s，期間，計時未被中斷（電梯紅外為探測到障礙物或沒有人按下延時按鈕等），電梯關(guān)閉；乘客按下想要去的樓層，電梯啟動，到達目的層，響鈴，開門，與此同時，計時器開始計時。計時器若未被中斷，計時到5.5s，則電梯關(guān)閉。電梯在啟動過程中，若收到同向的請求乘梯的信號則響應請求命令，到命令發(fā)出樓層停止；若收到反相請求信號，則暫時不響應，等到電梯反回來時，即同向時再響應，以最近為優(yōu)先。電梯門設置壓力和紅外傳感器，若關(guān)門時受到壓力或檢測到障礙物，則重新打開門計時5s后再關(guān)門。

由以上描述，可以看出PLC控制的流程圖具體如圖1所示：

圖1 電梯PLC控制流程示意圖

2.3 變頻調(diào)速設計

電梯的速度直接影響到乘客的舒適度。電梯的速度控制一直是電梯控制的一項重要工作，也是重難點所在。我們選擇西門子MM440交流變頻器對電梯的速度進行調(diào)控。我們首先在PLC寄存器中寫入理想的給定速度曲線，電梯在實際運行時，可以通過查表，找出理想曲線對應的速度數(shù)值，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，再將模擬信號輸入變頻器控制器頻率達到控制電梯速度的目的。西門子MM440交流變頻器具有如下特點：（1）將斜坡的上升和下降時間適當調(diào)長以減輕乘客啟動的沖擊感，提高變速的平滑度和乘坐的舒適度；（2）選擇工頻為快車頻率以提高系統(tǒng)工作效率，但適當降低其爬行頻率，以減輕電梯停止的失重感；（3）設定零速為0ft。

電梯是一個啟停頻率很高的設備，變頻調(diào)速設計的好壞決定了電梯的運行效率和舒適度。最佳狀態(tài)即所謂的“無速停車包閘”，指的是電梯能夠在平層的剎那速度剛好降至0。這要求降速信號有一定的準確性，按照距目標層距離的大小對速度曲線進行精準矯正。該設計采用了旋轉(zhuǎn)編碼器對電梯具置進行監(jiān)測，計算電梯行駛過的距離，配合加速點，進行控制命令的發(fā)送。

2.4 組態(tài)軟件設計

組態(tài)軟件主要用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，能夠方便地生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，可通過數(shù)據(jù)報表、曲線、動畫等多種形式顯示采集結(jié)果，實現(xiàn)工況監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、故障報警等多種功能。MCGS是一款優(yōu)秀的組態(tài)軟件，其具有很強的實用性，能夠?qū)崟r監(jiān)控電梯的運行情況，界面清晰易懂，畫面表現(xiàn)方式豐富。先進的數(shù)據(jù)采集功能和信息處理能力，網(wǎng)絡功能強大，報警功能完備，安全可靠，方便維護。支持很多硬件設備，可擴展性好，并行執(zhí)行多種任務，管理功能強大等。

該設計首先進行通訊設備的選擇，于MCGS組態(tài)軟件中添加FX2-80MRPLC并對其屬性進行了設置。通過對MCGS中數(shù)據(jù)設備通道連接的合理設定，便能夠成功將組態(tài)軟件和PLC連接起來。根據(jù)MCGS的實際需要，通過正確的驅(qū)動程序驅(qū)動PLC串口，讓計算機響應PLC。于軟件的操作界面上創(chuàng)建一個動畫界面。對不同控件屬性進行設定，模擬實際情況對控件進行控制，以檢測PLC的控制性能的實際工作效果。MCGS主要包括三個窗口，分別為主控窗口、用戶窗口及設備窗口，其可以對各種各樣對象進行組態(tài)調(diào)控，形成生動的界面，方便對信息的可視化

處理。

3 結(jié)語

PLC變頻控制系統(tǒng)能夠大大提高系統(tǒng)的可靠性和電梯運行安全度，表現(xiàn)出體積小、操作方便、運行效果好、安全可靠等諸多優(yōu)點。該設計不僅實現(xiàn)了電梯的自動控制，還對電梯速度進行了準確的調(diào)控，顯著提高了乘坐人員的舒適度。MCGS和PLC能夠很好地配合起來對電梯的運行控制情況進行模擬和評價，具有重要的意義。總之，PLC由于其本身的諸多優(yōu)點，使其成為電梯系統(tǒng)控制的一個不錯的選擇。

參考文獻

[1] 葉彬強，余麗瓊，吳寶華.PLC編程技術(shù)[J].兵工自動化，2005，（3）.

[2] 孟雷.基于PLC的電梯模型控制系統(tǒng)及組態(tài)監(jiān)控設計[D].蘇州大學，2010.

[3] 梁麗秀.基于PLC的電梯控制系統(tǒng)設計[J].科技致富向?qū)В?011，（12）.

[4] 金海F.基于PLC的四層電梯控制系統(tǒng)的設計[D].內(nèi)蒙古大學，2011.

[5] 許少衡，張廷鋒，莫文貞.基于PLC電梯控制系統(tǒng)設計的創(chuàng)新實驗[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011，（3）.

篇7

【關(guān)鍵詞】PLC控制系統(tǒng)；機型；I/O；存儲容量；專用模塊配置

1、引言

隨著PLC功能的不斷增強，通信網(wǎng)絡化的實現(xiàn)以及功能模塊的專用化，使得PLC的應用場合愈加多樣性，它所控制的系統(tǒng)也越來越復雜。硬件系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的重要組成部分，其設計是否科學合理直接關(guān)系著整個控制系統(tǒng)運行的可靠性與經(jīng)濟性，因此必須給予足夠的重視，從各方面綜合考慮并按照一定的步驟循序進行。

2、選擇適合的PLC機型

選用PLC機型應考慮性能結(jié)構(gòu)、I/O點數(shù)、存儲容量以及特殊功能等方面來綜合衡量。目前生產(chǎn)PLC的廠家很多，品牌也很多。具體可以根據(jù)控制要求的復雜程度、控制精度、（估計）控制程序的存儲容量、輸入和輸出的I/O點數(shù)、電氣性能指標和用戶要求等加以選擇。一般來說，大多廠家生產(chǎn)的PLC系列產(chǎn)品，可供挑選的余地都比較大。除此之外，技術(shù)人員對哪個廠家產(chǎn)品的了解和掌握程度，也是選擇機型的重要參考依據(jù)。

對于開關(guān)量控制的小系統(tǒng)，若控制速度要求不高，I/O點數(shù)需求不多時，一般可選用一臺（或多臺）微型或小型機型的PLC來完成其控制任務。例如對原有控制系統(tǒng)的改造、完善或改進原設備的某方面功能等。這種系統(tǒng)一般沒有PLC之間的通信問題。如果控制容量小，可選OMRON公司的CPM2*系列產(chǎn)品或西門子公司的S7-200系列的PLC，只要性能與任務相適用即可。例如小型泵的順序控制、單臺機械的簡單操作控制等，這些一般都可選用微型或小型機型；若控制容量，被控設備分散，可選用中、小型機的PLC，例如OMRON公司的CJ1系列和CS1系列；若控制系統(tǒng)不是很龐大，一般不需要選擇大型機。因為目前中型機的PLC性能，例如OMRON公司的CS1系列，其功能應該說足夠強大了，大多能滿足控制系統(tǒng)的需求，多臺PLC可以采用網(wǎng)絡連接來實現(xiàn)通信。大型機除了價格高之外，在編程、調(diào)試等方面都不方便，一旦發(fā)生故障，影響面也大。

3、選用適當?shù)腎/O點數(shù)和基本I/O模塊

I/O點數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標。因此，首先要根據(jù)系統(tǒng)的控制規(guī)模，確保有足夠的I/O點數(shù)，并考慮10%～15%的I/O點數(shù)作為余量，以備后用。另外，一些高密度輸入模塊對輸入點數(shù)的使用有限制，一般同時接通的輸入點數(shù)不得超過總輸入點的60%；對輸出點的驅(qū)動能力也有限制，有的PLC每點輸出電流的大小隨所加負載電壓的不同而異。一般PLC的允許輸出電流隨環(huán)境問題的升高而有所下降。選型時要考慮這些問題。

除了I/O點數(shù)之外，還要考慮I/O模塊的工作電壓（直流或交流）以及外部接線方式。對于輸入模塊主要考慮兩點，一是根據(jù)現(xiàn)場輸入信號與PLC輸入模塊距離的遠近，來選擇工作電壓。一般24V以下屬低電平，其傳輸距離不宜太遠。例如12V電壓模塊一般不超過12m。距離較遠的設備，應選用較高的電壓模塊比較可靠。二是高密度的輸入模塊，如32點輸入模塊，能允許同時接通的點數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般同時接通的點數(shù)不得超過總輸入點數(shù)的60%。輸出模塊有繼電器、晶體（場效應）管和晶閘管三種方式。對于開關(guān)頻繁、功率因數(shù)低的感性負載，可選用晶閘管（交流）和晶體管（直流）輸出，但其過載能力低，對感性負載斷開瞬間的反向電壓，必須采取抑制措施。繼電器輸出模塊價格最便宜，在輸出變化不太快、開關(guān)不要求頻繁的場合，應優(yōu)先選用。在選用輸出模塊時，不但要看一個點的驅(qū)動能力，還要看整個模塊的滿負荷能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值，不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流。對功率較小的集中設備，如普通機床，可選用低電壓高密度的基本I/O模塊；對功率較大的分散設備，如料廠設備，這時可選用高電壓低密度（即用端子連接）的基本I/O模塊。

4、估算用戶存儲容量

用戶應用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)。如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理、程序結(jié)構(gòu)等。因此，在程序設計之前只能粗略對用戶的存儲容量進行大致估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如表4-1所示。

對用戶程序的總存儲容量，可以按照表中所需要的存儲字數(shù)加以來之后，再留出總步數(shù)的25%作為備用量。對缺乏經(jīng)驗的設計者，選擇PLC內(nèi)存容量時，留有裕量要大些。

5、專用功能模塊的配置

除了開關(guān)信號之外，工業(yè)控制中還要對溫度、壓力、物位（或液位）、流量等過程變量以及運動控制變量等，進行檢測和控制。在這些專用場合，輸入和輸出容量已經(jīng)不是關(guān)鍵參數(shù)，更重要的是考慮它們的控制功能。目前各PLC廠家都提供了許多專用功能模塊，其中模擬量的輸入/輸出模塊、溫度模塊等是非常普及的，這些模塊具有A/D和D/A變換功能，可以適合現(xiàn)場控制的需要。此外，還有一些專用情況，如位置控制、脈沖計數(shù)以及網(wǎng)絡通信等，都需要與其它外部設備進行專用接口連接。因此，有不少廠家也開發(fā)了相應的專用功能模塊，用于對專用任務的處理。但這些目前這些專用模塊的價格都比較高，只有在比較復雜的控制系統(tǒng)中才加以配置。有關(guān)專用功能模塊的應用，可參見PLC的產(chǎn)品手冊。

選用專用功能模塊時，只要能滿足控制功能的要求就可以了，要避免大材小用。在有些專用場所，特別是驅(qū)動大功率負載時，還需要根據(jù)實際需要自己設計相應的驅(qū)動電路；對于慢過程的大系統(tǒng)，通常需要各設備之間有互鎖控制。對于實時控制的高速系統(tǒng)，原先由于PLC的速度慢，很難于滿足要求，現(xiàn)在采用OMRON公司的CS1系列PLC是比較適宜的。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：隨動系統(tǒng)；永磁同步低速電動機；自整角機；PLC A/D模塊

中圖分類號：TP275 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 14-0071-01

對于自整角機隨動控制系統(tǒng)，在以往是通過機械結(jié)構(gòu)傳動來控制的，本項目通過機電一體化隨動控制系統(tǒng)來改變機械位置或角度。這樣的裝置耗能少、工作效率高。

一、角位移隨動系統(tǒng)的現(xiàn)狀與總體設計原理

（一）角位移隨動系統(tǒng)的現(xiàn)狀

目前的角位移隨動控制系統(tǒng)，如數(shù)控機床的刀具給進和工作臺的定位控制，工業(yè)機器人的工作動作，工業(yè)自動導引的運動，國防上的雷達跟蹤、導彈制導、火炮瞄準等。在現(xiàn)代計算機集成制導系統(tǒng)（CIMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等領(lǐng)域，位置隨動系統(tǒng)得到越來越廣泛的應用。位置隨動系統(tǒng)可以分為兩類，開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。相對于閉環(huán)控制系統(tǒng)而言，開環(huán)控制系統(tǒng)設計更加簡單，但其在跟隨精度上可能不如閉環(huán)控制系統(tǒng)。但對于一般系統(tǒng)而言開環(huán)系統(tǒng)足矣。

（二）總體設計原理

本設計的角位移隨動系統(tǒng)采用開環(huán)設計，首先，通過兩臺同步電機分別對兩根軸驅(qū)動，兩根軸分別帶動三相對接的兩臺自整角機的轉(zhuǎn)子，當兩根軸的轉(zhuǎn)速不同時，輸出交流誤差電信號，并將此交流電信號經(jīng)過相敏解調(diào)器轉(zhuǎn)換為直流電信號，再輸入PLC的AD模塊，最后通過PLC驅(qū)動電機改變轉(zhuǎn)速，消除轉(zhuǎn)動誤差，使兩根軸達到同步隨動的效果。

二、自整角機的選用及其工作原理

（一）自整角機介紹

自整角機是利用自整步特性將轉(zhuǎn)角變?yōu)榻涣麟妷夯蛴赊D(zhuǎn)角變?yōu)檗D(zhuǎn)角的感應式微型電機，在伺服系統(tǒng)中被用作測量角度的位移傳感器。自整角機還可用以實現(xiàn)角度信號的遠距離傳輸、變換、接收和指示。兩臺或多臺電機通過電路的聯(lián)系，使機械上互不相連的兩根或多根轉(zhuǎn)軸自動地保持相同的轉(zhuǎn)角變化，或同步旋轉(zhuǎn)。

（二）自整角機選用

基于本系統(tǒng)的工作特點：兩臺自整角機的勵磁繞組沒有連接在一起，一臺自整角機的勵磁繞組加上勵磁電壓，另一臺自整角機的勵磁繞組懸空。那么當兩臺自整角機的轉(zhuǎn)角存在差值是，輸出的是電壓信號的形式，電壓信號從另一臺自整角機的勵磁繞組輸出。該電壓信號與轉(zhuǎn)角的差值存在一定的函數(shù)關(guān)系。可以看到，這樣的連接方式下自整角機的工作特點是轉(zhuǎn)角存在差值時，能輸出與轉(zhuǎn)角差值對應的電壓信號。

（三）控制式自整角機工作原理

控制式自整角機發(fā)送機的勵磁繞組由單相交流電源勵磁，其三相整步繞組和自整角變壓器的整步繞組對應相接。自整角機發(fā)送機的轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)角度，自整角機變壓器偏轉(zhuǎn)角度，當時輸出的電壓為零；當時，在輸出繞組中的輸出電壓為,其中失調(diào)角，即發(fā)送機與自整角變壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角偏差，為最大輸出電壓的有效值。可見，通過控制式自整角機能夠在圖中右端的自整角變壓器繞組中輸出關(guān)于兩個轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角偏差正弦關(guān)系的交流電信號。接著，就是將此交流電信號轉(zhuǎn)換為直流電信號。

三、相敏解調(diào)器的選用及其工作原理、接線

在伺服系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的執(zhí)行元件常采用直流伺服電機，且上述輸出的為交流電信號，因此采用相敏解調(diào)器才能實施有效控制。目前，能實現(xiàn)此功能的相敏整流可以用二極管、三極管或集成運放等組成。根據(jù)電路的工作原理，可分為開關(guān)式、模擬乘法器式和集成芯片等幾種。基于這幾種的共同效果，從小巧簡潔方便、經(jīng)濟的角度，本系統(tǒng)選用了由國營691廠生產(chǎn)的LZX1芯片，除此之外還有美國AD公司生產(chǎn)的AD630芯片和MOTOROLA公司生產(chǎn)的MC1496、MC1596等都能達到系統(tǒng)要求。

LZX1芯片工作原理，它由一個包括方波發(fā)生器和斬波管在內(nèi)的相敏解調(diào)器和運算放大器組成。經(jīng)過運算放大器輸出的直流電壓不僅與輸入交流信號電壓幅值成正比，而且與輸入交流信號的相位有如下關(guān)系：，其中k為整流系數(shù)；為輸入交流電壓幅值；θ為輸入電壓與參考電壓間的相位差。正如圖4，即為芯片斬波器和運算放大器的輸入/輸出波形，很好的反應了LZX1芯片輸出直流信號各時刻波形。下面介紹此芯片的使用接線。

C1為消振電容，容值一般為51pF，耐壓值為63V；C2為濾波電容，一般選用容值為0.1μF、耐壓160V的電容；2腳為參考電壓輸入端，由交流轉(zhuǎn)換器繞組輸入一個與輸入信號電壓Usr頻率一致的參考電壓，使得獲得的直流電壓Usc的正負極性與Usr的正反相位相對應；1、5腳為交流信號輸入端；9、10腳為直流信號輸出端；8、13端使用正負15V的直流電源供電以使芯片工作；最后，還需在輸入處接入電阻以使輸入電壓限定在芯片工作范圍內(nèi)（實際為6V）。那么，經(jīng)過了LZX1芯片后，即獲得了PLC AD模塊所需的直流電信號。

四、PLC選用及程序

在PLC的選用上，本系統(tǒng)選用了FX1S-14MR型號，基于其小巧功能完善的特點，并加入了AD轉(zhuǎn)換模塊以達到本系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換的要求。

五、驅(qū)動電機

永磁低速同步電機是一種無減速齒輪裝置，由電機直接得到低轉(zhuǎn)速的新型同步電機。

他們具有以下特點：（1）封閉式結(jié)構(gòu)，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，工作可靠，使用壽命長，無需維護，尤其適合在某些特殊條件下使用。（2）啟動逆轉(zhuǎn)以及不同負載時輸入電流比較穩(wěn)定，可以在頻繁的啟動停止以及逆轉(zhuǎn)的條件下工作，即使堵轉(zhuǎn)一不易燒壞。（3）啟動，停止和逆轉(zhuǎn)的相應時間非常短，一般10-50毫秒以內(nèi)，因此可以作為伺服電機使用，配合脈沖電源供電還可以作為步進電機使用。（4）若使用變頻電源供電，將能獲得不同的同步轉(zhuǎn)速，如需更低速還可配專用齒輪箱和專用變頻器。（5）具有自鎖力矩，廣泛應用于儀器儀表，舞臺燈光，醫(yī)療機械及機床進給，閥門驅(qū)動等。

參考文獻：

[1]張莉松,胡祐德,徐立新編.伺服系統(tǒng)原理與設計[M].北京：北京理工大學出版社,2006,4.

[2]金鈺,胡祐德,李向春編.伺服系統(tǒng)設計指導[M].北京理工大學出版社,2002,6.

[3]巫傳專,王曉雷.控制電機及其應用[M].電子工業(yè)出版社,2008.8.

篇9

關(guān)鍵詞：PLC，控制系統(tǒng)抗干擾措施

 

可編程控制器（ProgrammableLogic Controller）簡稱PLC它是將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、通訊技術(shù)和微機技術(shù)相融合，專為工業(yè)控制而設計的專用控制器。由于PLC本身所具有的一系列優(yōu)點，因此在工業(yè)控制領(lǐng)域中的普及范圍越來越廣，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多，其結(jié)構(gòu)型號、性能、容量、指令系統(tǒng)，編程方法等各不相同，適用場合也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC 對于提高其在控制系統(tǒng)中的應用有著重要作用。應用PLC首先要詳細分析被控對象、控制過程與要求，熟悉了解工藝流程后列出控制系統(tǒng)的所有功能和指標要求．與繼電器控制系統(tǒng)和工業(yè)控制計算機進行比較后加以選擇。PLC 最適合于控制對象的工業(yè)環(huán)境較差，而安全性、可靠性要求特別高，系統(tǒng)工藝復雜，輸入輸出以開關(guān)量為多，用常規(guī)的繼電器接觸器難以實現(xiàn)，工藝流程又要經(jīng)常變動的對象和現(xiàn)場。其次要確定控制范圍，一般講，能夠反映生產(chǎn)過程的運行情況，能用傳感器進行直接測量的參數(shù)；用人工進行控制工作量大，操作復雜容易出錯或操作過于頻繁，人工操作不容易滿足工藝要求的往往由PLC控制。盡管PLC自身具備良好的抗干擾能力，但在實際應用中各種類型PLC大多處在惡劣電磁環(huán)境中,在實際應用中常遇到PLC因干擾而不能正常工作的情形,所以在PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力仍然是設計系統(tǒng)不容忽視的問題。

1 PLC 的選擇

1） PLC機型的選擇

PLC機型的選擇主要是指在功能上如何滿足需要，并且充分利用系統(tǒng)資源。選擇機型前，首先要對被控制系統(tǒng)進行初步估計：有多少開關(guān)量輸入，電壓分別為多少，有多少開關(guān)量輸出，輸出功率為多少；有多少模擬量輸人和模擬量輸出；是否有特殊控制要求，如高速計數(shù)器（HC）；現(xiàn)場對控制器響應速度有何要求；機房與現(xiàn)場分開還是在一起等。

在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格最優(yōu)的機型。通常的做法是：在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其他情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC；對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的，一般其控制速度無須考慮，因此選用帶A/D轉(zhuǎn)換，D/A轉(zhuǎn)換，加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求；而控制比較復雜，控制功能要求比較高的，可根據(jù)控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。應該注意的是，同一個企業(yè)應盡量做到機型統(tǒng)一，這樣同一個機型的PLC模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理；同時，其統(tǒng)一的功能及編程方法也有利于技術(shù)力量的培訓、技術(shù)水平的提高和功能的開發(fā)；此外，由于其外部設備通用，資源可以共享，并集中管理。

2） 輸入/輸出端口（I/O）的選擇

PLC與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的，PLC有許多I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入、輸出模塊、模擬量輸人模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊，使用時應根據(jù)它們的特點進行選擇。

（1） 確定l/O點數(shù)。不同的控制對象所需要的陽點數(shù)不同，一些典型的傳動設備及常用的電氣元件所需PLC的I/O點數(shù)是固定的，如一個帶磁環(huán)雙作用氣缸需用2個輸入點；一個按鈕需一個輸入點；一個指示燈占用一個輸出點等。但對于同一個控制對象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，I/O點數(shù)也應有變化。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需的I/O點數(shù)時，應再增加10％一20％的備用量，以便拓展控制功能。

（2） 開關(guān)量I/O。開關(guān)量I/O接口可以從傳感器和開關(guān)（如按鈕、行程開關(guān)等）及控制設備（如指示燈、電動機啟動器等）接收信號。典型的交流I/O信號為24～240V，直流I/O信號為5～240V。輸入電路因PLC品牌不同略有差別，但有些特性是相同的，如用于消除錯誤信號的抖動電路等。

（3）模擬量I/O。模擬量I/O接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號。這些接口可用于測量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設備。其典型量程為-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造廠家在PLC上設計有特殊模擬接口，因而可以接收低電平信號，如RTD、熱電偶等。

3） 存儲器類型及容量選擇

PLC系統(tǒng)所使用的存儲器由ROM和RAM組成，存儲容量則隨機器的大小變化，最大存儲能力：一般小型機最大存儲能力低于6KB，中型機的最大存儲能力可達64KB，大型機的最大存儲能力可上兆字節(jié)。使用時可根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲需要來選用合適的機型。必要時也可專門進行存儲器的擴充設計。

4） 電源模塊選擇

在系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，PLC的編程問題是非常重要的。用戶應當對所選擇PLC產(chǎn)品的軟件功能及編程器有所了解。小型控制系統(tǒng)一般選用價格便宜的簡易編程器（如LOGO），如果系統(tǒng)較大或多臺PLC共用，可以選用功能強，編程方便的圖形編程器。如果有個人計算機，可以選用能在個人計算機上運行的編程軟件包。同時，為了防止因干擾、電池電壓下降等原因破壞RAM中的用戶程序，可以選用E2PROM模塊作為外部設備。論文參考網(wǎng)。

對于結(jié)構(gòu)為模塊式的PLC，電源模塊和額定電流必須大干或等于主機、I/O模塊、專用模塊等總的消耗電流之和。當使用專用機架時．從主機架電源模塊到最遠一個擴展機架的線路壓降必須小于0.25V。

5） 程序設計

根據(jù)控制對象的控制任務完成前述階段后就可以進行控制系統(tǒng)的流程設計，畫出控制系統(tǒng)的流程圖，進一步說明各個控制信息之間的關(guān)系，然后具體安排I/O的配置，并對I/O進行地址編號。I/O地址編號確定后，再畫出I/O端子和現(xiàn)場信號接線圖，進行系統(tǒng)設計即可將硬件設計和程序編寫二項工作平行進行，編寫程序的過程就是軟件設計過程。用戶編寫的程序在總裝統(tǒng)調(diào)前需要進行模擬調(diào)試。用裝在戶LC 上的模擬開關(guān)模擬輸入信號的狀態(tài)，用輸出點的指示燈模擬被控對象，檢查程序無誤后便把PLC接到系統(tǒng)里，進行總裝統(tǒng)調(diào)，如果統(tǒng)調(diào)達不到指標要求則可對硬件和軟件作調(diào)整，全部調(diào)試結(jié)束后，一般將程序固化在有長久記憶功能的EPROM中長期保存。

2 PLC系統(tǒng)的干擾源

PLC的干擾源比較復雜，分類方法較多，常見的有按性質(zhì)分或按來源分。

按性質(zhì)可分為共模干擾和差模干擾兩大類。共模干擾主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應的共態(tài)(同方向) 電壓迭加所形成。共模電壓有時較大,特別是采用隔離性能差的配電器供電時,變送器輸出信號的共模電壓普遍較高,有的可高達130V以上。共模電壓通過不對稱電路可轉(zhuǎn)換成差模電壓,直接影響測控信號,造成元器件損壞,這就是一些系統(tǒng)I/O模件損壞率較高的主要原因。這種共模干擾可為直流,亦可為交流。差模干擾主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓,這種干擾直接疊加在信號上,直接影響測量與控制精度。論文參考網(wǎng)。

按來源可分為內(nèi)部干擾和外部干擾。內(nèi)部干擾主要由系統(tǒng)內(nèi)部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)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。這都屬于PLC 制造廠對系統(tǒng)內(nèi)部進行電磁兼容設計的內(nèi)容,比較復雜,作為應用部門無法改變,可不必過多考慮。外部干擾主要有來自空間的輻射干擾、來自電源的干擾、來自信號線引入的干擾、來自接地系統(tǒng)混亂時的干擾等。來自空間的輻射干擾主要是由電力網(wǎng)絡、電氣設備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達、高頻感應加熱設備等產(chǎn)生的,通常稱為輻射干擾,其分布極為復雜,若PLC 系統(tǒng)置于射頻場內(nèi),就會受到輻射干擾。

3 抗干擾措施

1） 硬件措施

（1）屏蔽：對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。

（2）濾波：對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。

（3）電源調(diào)整與保護：對CPU這個核心部件所需的＋5V 電源，采用多級濾波，并用集成電壓調(diào)整器進行調(diào)整，以適應交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。

（4）隔離：在CPU與I/O電路間，采用光電隔離措施，有效隔離I/O間的電聯(lián)系，減少故障誤動作。

（5）采用模塊式結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)有助干在故障情況下短時修復。論文參考網(wǎng)。因為一旦查處某一模塊出現(xiàn)故障，就能迅速更換，使系統(tǒng)回復正常工作，也有助于加快查找故障原因。

2） 軟件措施

（1）故障檢測：PLC本身有很完善的自診斷功能，但在工程實踐中，PLC的I/O元件如限位開關(guān)、電磁閥、接觸器等的故障率遠遠高于PLC的本身故障率，這些元件出現(xiàn)故障后，PLC一般不會察覺出來，不會立即停機，這會導致多個故障相繼發(fā)生，嚴重時會造成人身設備事故，停機后查找故障也要花費大量時間。

（2）信息保護和恢復：當偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時，不破壞PLC內(nèi)部的信息，一旦故障條件消失，就可以恢復正常繼續(xù)原來的工作。所以，PLC在檢測故障條件時，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲器信息被沖掉，一旦檢測到外界環(huán)境正常后，便可恢復到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的程序工作。

（3）提高輸入信號的可靠性：由于電磁干擾、噪聲、模擬信號誤差等因素的影響，會引起輸入信號的錯誤，引起程序判斷失誤，造成事故，例如按鈕的抖動、繼電器觸點的瞬間跳動都會引起系統(tǒng)誤動作，可以采用軟件延時去抖。對于模擬信號誤差的影響可采取對模擬信號連續(xù)采樣三次．采樣間隔根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換時間和該信號的變化頻率而定，三個數(shù)據(jù)先后存放在不同的數(shù)據(jù)寄存器中，經(jīng)比較后取中間值或平均值作為當前輸入值。在硬件和軟件方面采取各種措施后,大大提高。

4 結(jié)束語

目前，隨著各種技術(shù)的迅猛發(fā)展，PLC的種類日益繁多．功能也逐漸增強，在產(chǎn)品規(guī)模上向大小兩個發(fā)展。在實際工作中還要根據(jù)實際情況對PLC的選用做出適當調(diào)整以及根據(jù)具體情況選用適當?shù)目垢蓴_措施，以便滿足期望的工業(yè)控制系統(tǒng)。

參考文獻

[1] 陳宇,段鑫.可編程序控制器基礎及編程技巧[M].廣州:華南理工大學出版社,2002.

[2 ]陳琳. 可編程控制器應用技術(shù)[M] . 北京:化學工業(yè)出版社,2005.

[3 ]郭銀景,呂文紅,唐富華,楊陽. 電磁兼容原理及應用教程[M] . 北京:清華大學出版社,2004.

[4 ]寥常初. 可編程控制器的編程方法與工程應用[M] . 重慶:重慶大學出版社,2004.

篇10

【關(guān)鍵詞】PLC；溫度控制；PID；溫度傳感器

1 溫度控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中加熱爐的溫度控制系統(tǒng)在實際應用中是相當廣泛的，而溫度參數(shù)是工業(yè)控制中的被控參數(shù)之一，對物料或產(chǎn)品的加熱處理，是工業(yè)生產(chǎn)當中的一個重要工序，對生產(chǎn)物料或加工產(chǎn)品進行實時的溫度控制與調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)的加熱爐體的溫度控制系統(tǒng)，主要通過使用繼電器來控制加熱，其控制柜的接線比較復雜，而且系統(tǒng)的運行故障率比較高，再加上耗電量也比較大，在現(xiàn)代復雜的工業(yè)生產(chǎn)過程，不能采用比較傳統(tǒng)的繼電器控制方式來控制溫度。

經(jīng)過工業(yè)革命的技術(shù)發(fā)展，可編程控制器PLC可以完美代替繼電器來控制工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫度。PLC是一個集成的控制器，它本身就具有自動處理模擬信號、數(shù)字信號和工業(yè)網(wǎng)絡的處理能力，正因為這個優(yōu)點，PLC在我國的溫度控制系統(tǒng)加熱生產(chǎn)中得到大幅的應用與實現(xiàn)，所以PLC逐漸能夠在過程控制中得到應用。PLC能夠應用在遠程的控制系統(tǒng)與現(xiàn)地控制系統(tǒng)，同時具有應用面相當廣，可靠性也相當高，編程相當簡單的特點。PLC具有開關(guān)量控制輸出也就是具有繼電器控制功能的特點，同時具備各種模擬信號的采集，以及各種高功能模塊的數(shù)據(jù)輸入與控制，將開關(guān)量信號與模擬量信號綜合為一體，實現(xiàn)遠程控制，開環(huán)控制，閉環(huán)控制等控制能力，能夠適應各種復雜生產(chǎn)工藝與自動化生產(chǎn)線。PLC在配合人機界面的操作界面的應用，在實現(xiàn)工業(yè)自動化生產(chǎn)中加熱爐的溫度控制系統(tǒng)將起到關(guān)鍵的作用，實現(xiàn)與滿足加熱控制工藝的需要。

2 溫度控制系統(tǒng)設計

本文溫度控制系統(tǒng)設計的控制參數(shù)是溫度，溫度的采集是有時間滯后的因素。溫度會隨著爐體的加熱隨時發(fā)生改變，溫度變化通過溫度傳感器接入系統(tǒng)的控制器。本系統(tǒng)設計采用松下品牌PLC來控制系統(tǒng)的加熱與溫度采集，溫度傳感器接入到PLC控制器的輸入模塊，將溫度信號轉(zhuǎn)化成電信號，再經(jīng)過PLC數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并保持到PLC存儲器中，通過軟件編程與用戶在人機界面上設定的目標溫度值進行對比，數(shù)字量輸出模塊按一定方式輸出控制量，然后接通固態(tài)繼電器控制爐體加熱器的通斷，進而控制爐體的升溫加熱。系統(tǒng)的人機界面通過其串口可以與松FP2系列進行實時數(shù)據(jù)通信，能夠?qū)崟r顯示加熱控制系統(tǒng)的溫度數(shù)值。本文溫度控制系統(tǒng)設計包括以下幾個設計步驟：硬件選型設計、軟件編程設計、參數(shù)整定等。

2.1 硬件選型設計

溫度控制系統(tǒng)設計的硬件選型是設計控制系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。在設計溫度控制之前要根據(jù)該系統(tǒng)的受控對象、參數(shù)和控制要求，選擇合適系統(tǒng)的控制器、控制方式、溫度傳感器和適合用戶的操作界面等等。本系統(tǒng)CPU型號選FP2-C2L作為系統(tǒng)的核心控制器模塊，與溫度輸入模塊進行數(shù)據(jù)交換。溫度的實時監(jiān)控則選用松下的模擬量輸入模塊FP2-AD8X，溫度傳感器選擇S型熱電偶輸入可以檢測加熱爐體1300度以內(nèi)的溫度，熱電偶傳感器接到模擬量輸入模塊，模擬量信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字量信號傳輸?shù)絇LC，經(jīng)過處理后數(shù)據(jù)保存到CPU的數(shù)據(jù)存儲器WX通道中。固態(tài)繼電器選用臺灣陽明，型號為SSR-F40LA，溫度輸入模塊采集的溫度送到PLC后會與系統(tǒng)設計的目標值進行對比并進行PID調(diào)節(jié)，PID控制器數(shù)字輸出轉(zhuǎn)化成占空比輸出，實現(xiàn)加熱器的加熱升溫。前面的數(shù)字量輸出模塊可以選用16個開關(guān)量輸出的FP2-Y16T。溫度控制系統(tǒng)中的人機界面選用經(jīng)濟實用的威綸7寸屏TK6070IP，松下PLC控制器與威綸人機界面的通訊方式采用串口無協(xié)議通訊自助完成數(shù)據(jù)交換，松下PLC能夠時刻讀取的加熱爐體的溫度數(shù)據(jù)，威綸人機界面將顯示加熱爐體的溫度數(shù)值。本系統(tǒng)的硬件設計架構(gòu)如圖1所示：

圖1

2.2 軟件編程設計

PLC的軟件編程設計，首先PLC上電后應該執(zhí)行初始化內(nèi)存寄存器，通過R9013特殊繼電器初次上電掃描執(zhí)行產(chǎn)生初始化脈沖進行程序初始化。實時將溫度通道WX的溫度值寫入到DT寄存器中，同時PID控制指令F355各PID參數(shù)設定值指定給DT寄存器，寫入相應的寄存器，使程序啟動后系統(tǒng)開始對加熱爐體進行溫度PID采集控制。溫度傳感器即本系統(tǒng)使用S型熱電偶傳感器將爐體測量的實際溫度經(jīng)過接入溫度模塊AD8X單元后產(chǎn)生一個電信號，溫度模塊經(jīng)過模擬量輸入通道CH0的模數(shù)轉(zhuǎn)換后成為對應的數(shù)字量，PLC內(nèi)存會得到實際的溫度值為寄存器通道WX除以10的商。這樣PLC內(nèi)部的PID過程控制會自動計算出實際溫度值與溫度目標值的偏差值在一定周期內(nèi)輸出一定占空比通斷固態(tài)繼電器，接通爐體的加熱器，實現(xiàn)PLC系統(tǒng)自動進行內(nèi)部PID過程控制和自動加熱控制溫度。

3 PID的參數(shù)整定

軟件編程中PLC內(nèi)部的PID參數(shù)整定也是溫度控制系統(tǒng)的重要內(nèi)容。PLC的PID參數(shù)包括溫度過程控制中的比例P參數(shù)，積分I時間參數(shù)，微分D時間參數(shù)的數(shù)值。在廣泛的PID調(diào)節(jié)器工程應用中，PID參數(shù)整定方法主要有兩類，一類是理論計算法，一類是工程整定法。理論計算法當然是通過理論計算得出被控對象的PID參數(shù)值，而工程整定法則是通過實際工程控制調(diào)節(jié)各參數(shù)。從而我們就利用了工程整定法進行PID現(xiàn)場自動整定方式，對本加熱爐體進行一次PLC內(nèi)部過程控制的自整定PID參數(shù)。

本系統(tǒng)能夠通過PLC自身的PID運算指令F355進行完成PID參數(shù)自整定控制。這種控制方式是根據(jù)加熱爐體的實際溫度、溫度傳感器的響應速度及系統(tǒng)的滯后特性等工藝特性曲線，由PLC自動計算出與加熱器匹配的調(diào)節(jié)參數(shù)，自動約束加熱器的加熱功率，進而對加熱爐體進行溫度工藝調(diào)節(jié)，并能夠在升溫過程進行優(yōu)化。首次使用加熱系統(tǒng)前需要對系統(tǒng)進行一次PID參數(shù)自整定升溫過程，根據(jù)此系列的PLC參數(shù)設置方法，需要將F355參數(shù)控制模式改成H8000自整定控制模式，進行升溫控制，達到穩(wěn)定狀態(tài)后，完成整個自整定過程后參數(shù)會自動反映到PID參數(shù)區(qū)域，通過修改這三個參數(shù)后直接寫入到溫度控制系統(tǒng)的實際加熱中，系統(tǒng)實現(xiàn)在用戶設定溫度目標值的準確控溫。

經(jīng)過系統(tǒng)進一步的參數(shù)測試，溫度控制系統(tǒng)的可能會因為加熱器或者熱電偶的原因會產(chǎn)生系統(tǒng)一定溫度波動，這種情況需要更進一步進行參數(shù)調(diào)整，再對系統(tǒng)重新進行一次PID參數(shù)自整定。

【參考文獻】

[1]努爾哈孜?朱瑪力.可編程序控制器在電爐溫度控制系統(tǒng)中應用的研究[J].新疆大學學報，2006，13（2）：267-268.（下轉(zhuǎn)第320頁）

（上接第318頁）[2]宋樂鵬.基于PLC控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)[J].可編程控制器與工廠自動化，2007（5）：70-71、76.