PLC通信?

各位PLC高手,小弟现在遇到了PLC通信的麻烦,望各位不吝赐教!!先在这里谢过了!问题是这样的:单片机可以向PLC发送多个字节,PLC都能正确的接收到(用到RCV)。但是当PLC用XMT指令向单片机发送多个字节的时候,单片机只能正确的收到一个字节,其他是字节就会是乱码,PLC是用自由口通信。困扰了一个星期了还没解决!!!!
收藏
邀请回答
其他3条回答
鲢鱼

压力控制就一条回路的叫一次回路,控制该回路通/断的方式可能有多种。就像煮饭用的高压锅,压力达到设定极限,锅内就同外界连通,排气。如果,你在盖子上加一压力感应器,再安装一执行元件(如气缸)以及一个处理器,那么,通过后者的这个电气回路来控制锅盖起闭,锅盖起闭来控制锅内压力,这就是一个二次回路。。。气动应用上,可以这么理解,用一个气动回路控制另外一个气动回路的控制元件,达到间接控制的目的,这样的回路可以理解为二次回路。。。。。。。。。Technologysummary<BR>1前言:节约能源是企业提高经济效益的一个途径<BR>能源是国家基础工业,是当今国民经济发展的重要物质基础,是提高和改善人民生活的必要条件。合理的开发和利用能源,是衡量一个国家的经济发展和科学技术水平的重要标志。特别是日趋逼近的未来世界性能源危机,已引起各国政府的高度重视。因此节约能源,是我们刻不容缓的头等大事之一,对我们企业而言节能降耗是转变经济增长方式,提高经济效益的途径之一。<BR>锅炉在能源工业中具有重要的地位,电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等行业,以及工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。目前,中、大型煤粉锅炉的设计、控制、运行技术相对比较成熟,运行效率比较好。而中小型锅炉的控制、运行现状不尽人意,主要是运行效率低下,是能源消耗的大户。<BR>据资料统计,我国中小型锅炉数量已达50多万台,它们每年耗煤量已占全国原煤产量的三分之一。由于其运行效率低(一般比锅炉产品的鉴定效率低5~10%),平均运行效率只有60~80%,所以能源浪费很严重。因此提高中小型锅炉的运行效率,对于节能降耗,提高经济效益是大有潜力可挖的。<BR><BR>2提高中小型锅炉效率的措施与途径<BR>目前提高锅炉的运行效率的措施或途径大致可从如下几方面考虑:<BR>①改善送、引风机的效率、特性、利用变频调速技术代替节流调节;<BR>②改善锅炉用泵选型,发展立式水泵,提高水泵性能和效率;<BR>③合理运用一、二、三次风的配比与分布技术;<BR>④采用新型保温隔热层材料及设计,减少散热损失;<BR>⑤改善密封,减少空气泄漏;<BR>⑥应用循环流化床技术;<BR>⑦调整燃料结构,采用洗煤或型煤;<BR>⑧应用先进控制技术,提高控制水平。<BR>而对于一台生产在用的锅炉来说,通过应用先进控制技术,提高控制水平的办法是较快且较实用地方法之一。<BR><BR>3中小型煤粉锅炉的控制现状<BR>目前大多数的中小型锅炉的控制水平比较落后,自动化程度低,其主要突出的问题是:锅炉的运行很难做到平衡操作,不利于设备的安全生产;司炉工人劳动强度大,工作环境与操作条件差;更关键的是在于锅炉运行的热效率低,耗煤量大,浪费能源严重;由于稳定性差,燃烧不好,又造成环境污染严重。<BR>随着技术的发展,特别是计算机引入自动化控制领域,使锅炉计算机控制技术有了极大提高,锅炉的自动控制水平不断提高,计算机控制比起传统的模拟控制具有精度高、应用范围广、自动操作简单,性能优越,也越来越可靠的特点,但是由于没有从根本解决如何使计算机控制方案,适应于锅炉这一复杂对象的特点,尽管有许多锅炉上了计算机监控系统,也只不过停留在一些简单的显示与水位调节水平上,而真正实现锅炉的燃烧控制(或热负荷控制)的却很少。青碱公司130t/h就属于其中的一例,尽管原设计中有燃烧控制,但是由于技术手段有限,负荷控制一直未投用,只能通过操作工凭经验操作,遥控给粉量和送风、引风量来实现负荷量调节。由于操作工与操作工之间的操作水平与操作习惯有较大差异,所以,整个130t/h锅炉的运行稳定受到影响,锅炉的热效率波动相差甚大,长期运行不利于锅炉的安全,对能源是一个极大的浪费,不利于企业的综合效益的提高。<BR><BR>4130t/h锅炉新上系统简介<BR>青碱公司130t/h锅炉新上计算机监控系统,是在原有常规仪表系统不作任何改变的前提下,新增设了一些新测点和计算机系统,并且利用原来的遥控机构,增设了自动调节系统,这些新上调节系统主要是用于锅炉的燃烧控制。而原有的显示及主要的水位调节系统保持不变,原系统与新上计算机监控系统互为备用。<BR>新上计算机系统在原系统稳定的情况下,切入自动比较方便,锅炉原有的生产参数,几乎全部被引入计算机监控系统;一旦投入自动,操作人员只需根据外界的负荷变化需要量来改变负荷给定值即可。如果系统负荷变化大或相关设备不完好,则退出也比较方便,操作系统可完全或部分退出计算机自控系统,由原有的常规仪表来实现锅炉操作。<BR>4.1原有系统<BR>青碱公司130t/h锅炉型号为B&BW—130/3.82—M,属自然循环固态排渣煤粉炉,其设计效率为91.7%。<BR>原有的主要调节回路和联锁系统是:<BR>(a)水位三冲量调节回路,由KMM调节器完成;<BR>(b)主汽温度调节由DDZ—III调节仪表完成;<BR>(c)灭火保护联锁系统;<BR>(d)送风、引风与给粉联锁系统;<BR>(e)送风机风门遥控;<BR>(f)引风机风门遥控;<BR>(g)三次风门遥控;<BR>(h)给粉机转速遥控。<BR>4.2新设的调节系统与增设的新测点<BR>这次新系统主要有原常规仪表调节系统与新加的燃烧控制系统构成现在的计算机监控新系统。<BR>①新上的燃烧控制系统主要包括:<BR>(a)负荷模糊控制(给煤量控制)回路;<BR>(b)送风量模糊控制回路;<BR>(c)一次风压、二次风压模糊控制回路;<BR>(d)炉堂负压常规控制回路。<BR>②为完成以上新的控制回路,在原有的测点的基础上,又增加了如下新测点:<BR>(a)八个一次风粉管测风粉混合温度测点;<BR>(b)测量风流量用六支探针流量计:两个一次风流量;两个一、二次风流量;两个三次风流量;<BR>(c)炉堂四侧的炉堂出口烟气温度;<BR>(d)三个炉堂负压测点;<BR>(e)三个主蒸汽母管温度测点;<BR>(f)三个主蒸汽探针流量计;<BR>(g)七个主汽压力测点:三个主蒸汽母管压力和四个主蒸汽联箱压力。<BR>(h)送风机出口压力测点二个。<BR>(i)一次风压力测点二个。<BR>(j)锅炉原有的其它参数通过中间变换单元,通过PCL—813B采样板引<BR>入新的计算机系统,进行充分利用。<BR>4.3新上燃烧控制系统的控制方案简介<BR>目前,中小型煤粉炉控制系统效果不佳,主要体现在送风与给煤控制上。送风控制系统应与给粉控制相协调,维持燃烧处在最佳状态,但是,控制用相关的参数是难以直接测量的,一般的做法是用烟气含氧量来代表。<BR>目前中小型锅炉的烟气含氧量普遍采用的控制方案见图1。<BR>氧量设定++<BR>-+<BR>+送风量<BR>-<BR>给粉量烟气含氧量<BR><BR>图1:传统的中小型锅炉烟气含氧量控制方案<BR>这一方案的缺点是:烟气含氧量的最佳范围随煤种的变化、负荷的变化而变化,而中小型煤粉炉在运行中,这两个因素恰恰是多变的,所以,用图1中的控制方案,将烟气含氧量固定在某一范围内,很难保证始终使锅炉燃烧处于最佳状态。<BR>针对青碱公司130t/h锅炉的实际情况,结合简单易行的燃烧控制策略,本次技改对青碱公司130t/h锅炉作出了如下图2的系统控制方案:<BR>集汽联箱蒸汽压力<BR><BR><BR>给粉量给粉机<BR>转速<BR><BR>实测送风量<BR><BR>O2送风量送风门四个二<BR>开度次风压<BR><BR><BR>引风机一次风<BR>开度箱风压<BR><BR>炉膛负压<BR>烟气含氧量<BR><BR>图2:130t/h锅炉新系统控制方案(注:虚线表示实测信号)<BR>该方案的优点:利用计算机系统,从锅炉热效率的反平衡计算和炉膛能量平衡出发,通过改变送风量或其布局改变后,得到锅炉热效率的变化趋势,这里热效率是否提高的判据是:通过实测得到的炉膛出口烟气温度的变化,必须大于某个值。<BR>该方案分为四个控制回路:负荷模糊控制回路、一次风箱压力模糊控制回路、送风压力模糊控制回路和炉膛负压常规控制回路。<BR>⑴负荷模糊控制回路;见图3<BR>集汽联箱压力给定+<BR>-<BR>-<BR>实测集汽联箱压力<BR><BR>图3:负荷模糊控制回路框图<BR><BR>该回路由集汽联箱出口压力模糊控制器和负荷规则调节器组成,用以维持负荷达到给定值,从而达到调节负荷量的目的。<BR>集汽联箱压力模糊控制器的输入,是集汽联箱压力给定值和实测值的偏差,模糊控制根据该偏差及其变化率依据模糊控制规则,计算出给粉机转速变化量,该变化量对八台给粉机是相同的。风煤调节是通过负荷规则调节器实现“加负荷时,先加风后加煤;减负荷时,先减煤后减风”的控制规则。给粉机转速变化量送给风机控制器作为前馈。<BR>以上控制规则均在上位机实现。PLC只起数据传递的作用,当上位机故障时,PLC启动自身的简单PID算法。1#~4#PLC分别用于控制八台给粉机的转速。<BR>当集汽联箱压力给定值高于实测集汽联箱压力时,即锅炉需要增加负荷,模糊控制器指令负荷规则调节器首先通知送风控制回路增加送风量,然后增加给空机转速。<BR>当集汽联箱压力给定值低于实测集汽联箱压力时,即锅炉需要减少负荷,模糊控制器指令负荷规则调节器首先通知减少给粉机转速,然后通知送风控制回路减少送风量。<BR>⑵一、二次风压力控制回路,见图4<BR>一次风箱+二次风-+<BR><BR>压力给定-压给定++<BR><BR>实测一次实测二磨煤机<BR>风箱压力次风压状态前馈<BR>图4:一、二次风压力模糊控制回路框图<BR>一次风箱压力控制回路主要有两个作用,一是保证一次风箱压力维持在一定范围内;二是保证燃烧区四个角二次风量均匀。<BR>该控制回路是一个模糊串级控制器,其外环根据实测一次风箱压力与一次风箱压力给定值的偏差计算出二次风压给定值,内环根据实测二次风压力与二次风压力给定值的偏差控制二次风门开度,维持一次风箱压力稳定。<BR>由5#~8#PLC分别完成对甲、丁、丙、乙角二次风压的控制。当一次风箱压力给定值高于实测一次风箱压力时,控制减少二次风压力给定值;当一次风压力给定值低于实测一次风箱压力时,控制器增加二次风压力给定值;当二次风压力给定值高于实测二次风压力时,控制器增加二次风门开度;当二次风压力给定值低于实测二次风压力时,控制器减少二次风门开度。<BR>通过测量三次风压力,可以判断磨煤机的启停状态。当某台磨煤机启动时,迅速减少对应二次风门开度,当某台磨煤机停止时,迅速增加对应二次风门开度。<BR>⑶送风模糊控制回路:见图5<BR>给粉机转速变<BR><BR>优化氧送风压<BR>量给定++力给定<BR>--<BR><BR>实测氧量实测送风压力<BR>图5:送风模糊控制回路框图<BR>该控制回路基本与图1的方案相同,有所区别的是在于氧量的给定值不是固定不变的,而是由不断的在线寻优后得出的。<BR>送风控制回路采用的前馈串级控制,其外环由中央控制机完成采用PI控制器,根据氧量和给粉转速前馈计算出送风量给定值;内环由9#PLC完成,采用简单模糊控制,根据实测送风压与送风压力给定值的偏差控制送风门开度,维持烟气含氧量在优化的给定值范围内。<BR>当接到负荷规则调节器的增加送风量信号后,控制器根据给粉机转速的增加量,按比例增加送风压力;当接到负荷规则调节器的减少送风量的信号后,控制器根据给粉机转速的减少量,按比例减少送风压力。<BR>当氧量给定值高于实测氧量时,控制器增加送风压力给定;当氧量给定值低于实测氧量时,控制器减少送风压力给定。当送风压力给定值高于实测送风压力时,模糊控制器增加送风门开度;当送风压力给定值低于实测送风压力时,模糊控制器减少送风门开度。<BR>⑷氧量优化算法过程:流程见图6<BR>图6:氧量优化算法示意框图<BR>优化开始时,首先要判断当前状态是否稳定,判断项目包括:蒸汽联箱压力、一次风箱压力、送风压力是否稳定,以及是否在正常范围之内(不能接近超限),如果不满足,则优化就不能继续进行;若条件满足,则将燃烧控制系统锁定输出(炉膛负压控制回路除外)。接着将送风门开大,等待2分钟,并且在等待过程中要不断判断是否发生大的外扰(例如外界需要的蒸汽量发生很大的变化),若有大的外扰,则马上将控制系统解锁,本次优化终止,若没有大的外扰,则可以进行热效率判据算法,判断效率是否得到提高,若提高了,则记下当前的烟气含氧量。然后按试探寻优算法改变步长的大小和方向。如此循环下去,直至结束。<BR>⑸炉膛负压控制回路见图7:<BR><BR>送风门开度变化量<BR>炉膛负<BR>压给定++<BR>-+<BR><BR>实测炉膛负压磨煤机状态前馈<BR><BR>图7:炉膛负压控制回路框图<BR>负压控制回路就是要保证锅炉在运行过程中,始终保持在微负压状态,以保证其安全有效运行。<BR>该回路是由一个简单的PI控制器,在10#PLC中完成,维持炉膛负压在规定的范围内。PLC根据实测负压与负压给定值的偏差控制引风门的开度。当负压给定值高于实测负压时,控制器增加引风门的开度;当负压给定值低于实测负压时,控制器减少引风门的开度。当磨煤机启动时,迅速增加引风门开度。<BR>4.4该系统的硬件组成:<BR>①新增加的主要硬件见表1<BR>表1新增加的主要硬件表<BR>设备名称设备型号产地厂家数量<BR>工控机ICA2000CPUIntel公司1<BR>显示器(CRT)E110021"日本NEC1<BR>触屏MicroTouch1<BR>PLC1612A美国IPM公司10<BR>A/D板PCL—813B台湾ADVANTECH3<BR>D/A板PCL—727台湾ADVANTECH2<BR>继电器板PCL—725台湾ADVANTECH1<BR>通讯器PCL—747台湾Moxa1<BR>打印机LQ—1600kIIIEPSON1<BR>数字显仪XSD/A-30ADT20-11北京上海宝科825<BR>UPS500W/1000W山特公司2<BR>配电器SPD-1101M西安怡光8<BR>变送器CECC,CECY上海光华21<BR>隔离器SDL西安怡光8<BR>温度变送器SBWR/Z西安怡光6<BR>电量变送器FPV-VI-FIP203海盐普博电机公司8<BR>探针清华大学9<BR>仪表保护箱860×600×5008<BR>多路风压表YZD-8、4、2江苏锡山振华8<BR>通道式仪表盘KAT-33、31上海成套2<BR></P></BODY>

点击阅读全文
青鱼

电力线载波(PLC)通信是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的技术。然而,以下缺点导致PLC的主要应用——“电力上网”未能大规模应用。配电变压器对电力载波信号有阻隔作用;三相电力线间有很大信号损失(10~30dB);不同信号耦合方式对电力载波信号损失不同;电力线存在固有的脉冲干扰;电力线对载波信号造成高削减。技术问题未来有可能被克服,但是从目前国内宽带网建设的情况来看,留给PLC的时间和空间并不宽裕。家庭智能系统的研究给PLC带来了新的机遇。该系统以PC为核心实现家电的智能控制。因为数据仅在家庭范围传输,束缚PLC应用的五大困扰将不复存在,远程对家电的控制我们也能通过传统网络先连接到PC然后再控制家电方式实现。该系统中要求家电与PC通过电力线通信终端连接完成数据传输功能,该终端技术上要求能够在电力线环境下稳定传输数据,具有较强抗干扰能力。本文所介绍的系统通过扩频通信技术来克服干扰,采用SC1128设计电力载波通信控制终端,载波频率为250kHz,带宽为100kHz,4周波调相,数据速率1kb/s,可实现低压电力线的通信功能。电力载波modem芯片的选择国外较早对电力线载波通信技术进行了研究,多家公司推出了自己的电力线载波modem芯片。目前市场上先进的电力载波modem(调制/解调)芯片主要有Intellon公司的SSCP300芯片和Echelon公司的PLT-22芯片。其中SSCP300采用了扩频(Chirp方式)调制解调技术、现代DSP技术、CSMA技术以及标准的CEBus协议,可以称为智能modem芯片,体现了modem芯片的发展趋势。但SSCP300在国内电力线载波领域使用效果并不理想。其主要原因是该芯片是按北美地区的电网特性和频率标准设计的。而PLT-22主要针对工业控制网而设计,采用BPSK调制解调技术以及多种容错及纠错技术,所以目前在我国应用效果最理想。但它是Lonworks网络专用,而且价格太高,难以在民用市场大规模推广。在该系统中我们选择由北京智源利和微电子技术有限公司设计开发的电力线载波调制芯片SC1128,该芯片专门针对中国低压电网特性而设计,是一款适合中国低压电网特性的数据传输专用芯片。该芯片采用CMOS技术设计的数模混合专用电路,应用先进的扩频通信技术和调制解调技术,是面向低压电力线低速率通信市场需要的专用扩频modem芯片。相对前面介绍的两款芯片,SC1128价位较低,可以为民用市场所接受。由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术,该芯片应用在电力线通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能。其电路内部集成了扩频器、DAC和ADC、输出驱动器、输入信号放大器、工作电压检测器、看门狗电路、串/并接口电路,使得该芯片在多功能小型系统应用中可以降低系统的成本,提高系统的性能。其发射信号以两种形式输出:一种是经DAC后从正弦缓冲器输出,谐波成分少;另一种从高压开漏缓冲器输出。该芯片含有的输入信号放大器可对输入信号进行前置放大;内置看门狗电路监视系统程序的工作状态;内置电压监测器可监测电源电压的变化,并及时向系统发出报警信号;内置电子表电路(24小时制)可满足不同时间段计费率的要求(支持掉电工作);内置串行半双工同步传输通信接口,方便与MCU之间的控制命令和数据交换;采用63位扩频码,数据速率典型值为6.0kb/s(最大20kb/s);捕获门限值200~6290,由软件设定;内置64

点击阅读全文
草鱼

1、电力线通信宽带  PLC,俗称“电力线上网”,英文全名为PowerLineCommunication,主要是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。  [PLC实体图]PLC实体图PLC的英文全称是PowerLineCommunication,即电力线通信。通过利用传输电流的电力线作为通信载体,使得PLC具有极大的便捷性,只要在房间任何有电源插座的地方,不用拨号,就立即可享受4.5~45Mbps的高速网络接入,来浏览网页﹑拨打电话,和观看在线电影,从而实现集数据﹑语音﹑视频,以及电力于一体的"四网合一"!另外,可将房屋内的电话﹑电视﹑音响﹑冰箱等家电利用PLC连接起来,进行集中控制,实现"智能家庭"的梦想。目前,PLC主要是作为一种接入技术,提供宽带网络"最后一公里"的解决方案,适用于居民小区,学校,酒店,写字楼等领域。  广义电力线通信(PowerLineCommunication,简称PLC)技术早在六十多年前就应用在输电线路上,用于发电厂及变电站的调度指挥通信。  现在通常所说的PLC是指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图象等多媒体业务信号的一种通信方式,主要应用于家庭Internet“宽带”接入和家电智能化联网控制,即高速数据PLC。  PLC的技术原理  PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时,利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制,然后在电力线上进行传输,在接收端,先经过滤波器将调制信号滤出,再经过解调,就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。PLC设备分局端和调制解调器,局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时,来自用户的数据进入调制解调器调制后,通过用户的配电线路传输到局端设备,局端将信号解调出来,再转到外部的Internet。  PLC的优点  1.实现成本低由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路,所以不用进行额外布线,从而大大减少了网络的投资,降低了成本。  2.范围广电力线是覆盖范围最广的网络,它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC可以轻松地渗透到每个家庭,为互联网的发展创造极大的空间。  3.高速率PLC能够提供高速的传输。目前,其传输速率依设备厂家的不同而4.5M~45Mbps之间。远远高于拨号上网和ISDN,比ADSL更快!足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的PLC产品正在研制之中。  4.永远在线PLC属于"即插即用",不用烦琐的拨号过程,接入电源就等于接入网络!  5.便捷不管在家里的哪个角落,只要连接到房间内的任何电源插座上,就可立即拥有PLC带来的高速网络享受!  1、主要特点  ①结构灵活,不受环境的限制,有电即可组建网络,同时可以灵活扩展接入端口数量,使资源保持较高的利用率,在移动性方面可与WLAN媲美。  ②传输质量高、速度快、带宽稳定,可以很平顺的在线观赏DVD影片,它所提供的14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlugAV传输速度已经达到了200Mbps;为了确保QoS,HomePlugAV采用了时分多路访问(TDMA)与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问(CSMA)协议,两者结合,能够很好地传输流媒体。  ③范围广,无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙,但对于高层建筑来说,其必需布设N多个AP才能满足需求,而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最基础的网络,它的规模之大,是其他任何网络无法比拟的。由此,运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段,将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫,就可以实现因特网接入,电视频道接收节目,打电话或者是可视电话。  ④低成本。充分利用现有的低压配电网络基础设施,无需任何布线,节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞,避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏,同时也节省了人力。相对传统的组网技术,PLC成本更低,工期短,可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方,其包月使用费用一般为50-80元/月左右,这样的价格和很多地方的ADSL包月相持平。  ⑤适用面广。PLC作为利用电力线组网的一种接入技术,提供宽带网络“最后一公里”的解决方案,广泛适用于居民小区,酒店,办公区,监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体,使得PLC具有极大的便捷性,只要在房间任何有电源插座的地方,不用拨号,就立即可享受4.5~45Mbps的高速网络接入,来浏览网页﹑拨打电话,和观看在线电影,从而实现集数据、语音、视频,以及电力于一体的“四网合一”。[编辑本段]2、可编程控制器  1、PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:  PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路,也是一种和硬件结合很紧密的语言,在半导体方面有很重要的应用,可以说有半导体的地方就有PLC  PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。  国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:  「可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。  它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等  面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及  其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。」  PLC的特点  2.1可靠性高,抗干扰能力强  高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。  2.2配套齐全,功能完善,适用性强  PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。  2.3易学易用,深受工程技术人员欢迎  PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。  2.4系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造  PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。  2.5体积小,重量轻,能耗低  以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。  3。PLC基础知识  1.1PLC的发展历程在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。  4.PLC的应用领域  目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。  4.1开关量的逻辑控制  这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。  4.2模拟量控制  在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。  4.3运动控制  PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。  4.4过程控制  过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。  4.5数据处理  现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。  4.6通信及联网  PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。  5.PLC的国内外状况  在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC.  限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController(PLC)。  20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。  上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。  20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。  我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。  6.PLC未来展望  21世纪,PLC会有更大的发展。从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。  1.2PLC的构成  从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。  1.3CPU的构成  CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。  CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。  在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。  CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。  1.4I/O模块  PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。  常用的I/O分类如下:  开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。  模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。  除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。  按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。  1.5电源模块  PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VDC)。  1.6底板或机架  大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。  1.7PLC系统的其它设备  1.7.1  编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。也就是我们系统的上位机。  1.7.2人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。  1.8PLC的通信联网  依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。  PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC  之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口(MPI)的数据通讯、PROFIBUS  或工业以太网进行联网。  2PLC控制系统的设计基本原则  2.1最大限度的满足被控对象的控制要求。  2.2在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。  2.3保证控制系统安全可靠。  2.4考虑到生产的发展和工艺的改进在选择PLC容量时应适当留有余量。  3PLC软件系统及常用编程语言  3.1PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等,主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言,诊断机器故障。系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中,不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求,用PLC的程序语言编制的应用程序(也就是逻辑控制)用来实现各种控制。STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包,也就是用户程序,我们就是使用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制,以及逻辑程序执行结果的在线监视。  3.2PLC提供的编程语言  3.2.1标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言,它有以下特点  3.2.1.1它是一种图形语言,沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成,左右的竖线称为左右母线。  3.2.1.2梯形图中接点(触点)只有常开和常闭,接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。  3.2.1.3梯形图中的接点可以任意串、并联,但线圈只能并联不能串联。  3.2.1.4内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载,只能做中间结果供CPU内部使用。  3.2.1.5PLC是按循环扫描事件,沿梯形图先后顺序执行,在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。  3.2.2语句表语言,类似于汇编语言。  3.2.3逻辑功能图语言,沿用半导体逻辑框图来表达,一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。  4STEP7程序的使用  4.1创建一个项目结构,项目就象一个文件夹,所有数据都以分层的结构存在于其中,任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后,所有其他任务都在这个项目下执行。  4.2组态一个站,组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器,例如S7300、S7400等。  4.3组态硬件,组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板,地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。  4.4组态网络和通讯连接,通讯的基础是预先组态网络,也就是要创建一个满足你的控制方案的子网,设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。  4.5定义符号,可以在符号表中定义局部或共享符号,在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节,最好不要使用很长的汉字进行描述,否则对程序的执行有很大的影响。  4.6创建程序,用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一,一般可以采用线形编程(基于一个块内,OB1)、分布编程(编写功能块FB,OB1组织调用)、结构化编程(编写通用块)。我们最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用,很少采用线形编程。  4.7下载程序到可编程控制器,完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后,可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下(STOP或RUN-P),  RUN-P模式表示,这个程序将一次下载一个块,如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突,所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。  5WINCC程序的使用  5.1简介,WINCC是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术中性系统。具有控制自动化过程的强大功能,是基于个人计算机的操作监视系统,它很容易结合标准的和用户的程序建立人机界面精确的满足生产实际要求。WINCC有两个版本RC版(具有组态和开发环境)、RT版(只有运行环境),我们一般使用的是RC版。  5.2WINCC简单使用步骤  5.2.1变量管理,首先确定通讯方式安装驱动程序,然后定义内部变量和外部变量,外部变量是受你买的WINCC软件授权限制的最大授权64K字节,内部变量没有限制。  5.2.2画面生成,进入图形编辑器,图形编辑器是一种用于创建过程画面的面向矢量的作图程序。也可以使用包含在对象和样式库中的众多的图形对象来创建复杂的过程画面。可以通过动作编程将动态添加到单个图形对象上。  5.2.3报警记录设置,报警记录提供了显示和操作选项来获取和归档结果。可以任意地选择消息块、消息级别、消息类型、消息显示以及报表。为了在运行中显示消息,可以使用包含在图形编辑器中的对象库中的报警控件。  5.2.4变量记录,变量记录是用来从运行过程中采集数据并准备将它们显示和归档。  5.2.5报表组态,报表组态是通过报表编辑器来实现的。是为消息、操作、归档内容和当前或已归档的数据定时器或事件控制文档的集成的报表系统,可以自由选择用户报表的形式。  5.2.6全局脚本的应用,全局脚本就是C语言函数和动作的通称,根据不同的类型脚本被用于给对象组态动作并通过系统内部C语言编译器来处理。全局脚本动作用于过程执行的运行中。一个触发可以开始这些动作的执行。  5.2.7用户管理器设置,用户管理器用于分配和控制用户的单个组态和运行系统编辑器的访问权限。每建立一个用户,就设置了WINCC功能的访问权利并独立的分配给此用户。至多可分配999个不同的授权。  5.2.8交叉表索引,交叉索引用于为对象寻找和显示所有使用处,例如变量、画面和函数等。使用“链接”功能可以改变变量名称而不会导致组态不一致。  参考文献  [1]林小峰.可编程控制器原理及应用.北京:高等教育出版社,1994  [2]田瑞庭.可编程控制器应用技术.北京:机械工业出版社,1994  [3]张万忠.可编程控制器应用技术.北京:化学工业出版社,2001.12  [4]于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京:清华大学出版社.2004   7。PLC的基本结构  PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同.  a.中央处理单元(CPU)  中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。  为了进一步提高PLC的可*性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。  b、存储器  存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。  存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。  C、电源  PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。  3、PLC的工作原理  一.扫描技术  当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。  (一)输入采样阶段  在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。  (二)用户程序执行阶段  在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。  即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。  (三)输出刷新阶段  当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。  同样的若干条梯形图,其排列次序不同,执行的结果也不同。另外,采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然,如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略,那么二者之间就没有什么区别了。  一般来说,PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等,如下图所示,即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新等所有时间的总和。  当代PLC的发展  随着个人计算(PC机)和通讯技术的发展,现在PLC和DCS的设计结构越来越接近.基本构架都是操作站通过以太网接主站,主站通过现场总线接从站。出于安全性的考虑,冗余技术也不断发展,双冗余(如:GTCON2000)、三冗余(如:TRICON)、七冗余(航空领域)。从PLC主站CPU的运行方式上又分为冷备、热备和同步热备。冗余技术的发展使得PLC可以冲破低级芯片的限制,而大量应用尖端的电子技术,与PC机发展同步。由于个人计算机的飞速发展,PC机变得稳定而可靠。其接口的开放性,通讯和cpu的速度都使得它比原始设计思想下的PLC更适用于工控的要求。因此出现了软PLC的概念,又称为软逻辑。其构架是:在PC机上安装如Linux、WinCE等操作系统,而在操作系统中运行IEC1131的逻辑执行程序,作为PLC系统的主站(如:GTCON2000就是如此)。这种嵌入式的PLC使得工业控制可以应用各个领域的先进技术,突破了禁锢瓶颈,典型的软逻辑PLC结构为ARM嵌入Linux然后安装PLC解释程序(www.LinuxPLC.cn)。软PLC的另外一个发展分支是,直接在微软的个人计算机操作系统上运行类似PLC的软件,而用计算机取代PLC系统中的主站。运行软件PLC的计算机可以充分应用计算机的开放性接口和通讯速度,兼容性好。可以挂接板卡、USB设备、以太网设备、串行通讯设备。比较典型的应用方案是:组态王软逻辑通过串行通讯(现在也可用以太网)挂接研华的亚当模块。随着电子技术、通讯技术和软件技术的不断发展。这种构架将完全取代PLC和DCS成为主流形式。但目前PC机技术、操作系统和以太网还不能满足可靠性要求。  PLC的控制技术  PLC实现控制的过程一般是:  图1.1PLC典型开机流程    输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新--再输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新……永不停止地循环反复地进行着。  图1.1所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。  有了上述过程,用PLC实现控制显然是可能的。因为:有了输入刷新,可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区;经运行用户程序,输出映射区将得到变换后的信息;再经输出刷新,输出锁存器将反映输出映射区的状态,并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着,所以,输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上,略有滞后。当然,这个滞后不宜太大,否则,所实现的控制不那么及时,也就失去控制的意义。  为此,PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短,是PLC实现控制的基础。事实上,它的速度是很快的,执行一条指令,多的几微秒、几十微秒,少的才零点几,或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。  图1.1所示的过程是简化的过程,实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序,还要做些公共处理工作。  公共处理工作有:循环时间监控、外设服务及通讯处理等。  监控循环时间的目的是避免"死循环",避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用"看门狗"(Watchingdog)。只要循环超时,它可报警,或作相应处理.  外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作,或通过接口向输出设备如打印机输出数据.  通讯处理是实现PLC与PLC,或PLC与计算机,或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。  也就是说,实际的PLC工作过程总是:公共处理--I/O刷新--运行用户程序--再公共处理--……反复不停地重复着。  1.3可编程控制器实现控制的方式  用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外,计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下,需处理的控制先申请中断,被响应后正运行的程序停止运行,转而去处理中断工作(运行有关中断服务程序)。待处理完中断,又返回运行原来程序。哪个控制需要处理,哪个就去申请中断。哪个不需处理,将不被理睬。显然,中断方式与扫描方式是不同的。  在中断方式下,计算机能得到充分利用,紧急的任务也能得到及时处理。但是,如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢?优先级高的还好办,低的呢?可能会出现照顾不到之处。所以,中断方式不大适合于工作现场的日常使用。  但是,PLC在用扫描方式为主的情况下,也不排斥中断方式。即,大量控制都用扫描方式,个别急需的处理,允许中断这个扫描运行的程序,转而去处理它。这样,可做到所有的控制都能照顾到,个别应急的也能进行处理。  PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些,分析其基本原理,也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现--信息处理、I/O电路--空间、时间关系--扫描方式并辅以中断方式,作为一种思路加以研究,弄清了它,也就好理解PLC是怎样去实现控制的,也就好把握住PLC基本原理的要点了。  光通信技术  PLC(Planarlightwavecircuits):平面光波导技术,就是在基片上面利用集成电路工艺制作能够导光的光路。如同电子集成,它是光通信集成的基础。目前的PLC技术是在硅衬底上制备二氧化硅、铌酸锂、聚合物和磷化铟等。相应的制备工艺为PECVD、FHD、离子扩散、质子交换、旋涂等。  在PLC日益成为工厂自动化基本技术平台的时代,如何选用一部适用的PLC以达到真正需要,而又能符合经济效益,是一项重要课题。PLC本身强调的特色是:体积小、功能高、性能强、操作简便、程序设计简易、模块扩充有弹性、联机容易等。针对上述特色说明,选择符合功能需求与经济效益的PLC系统。本文虽然基于台达系列PLC论述,但是引用原则适合一般的选购选型设计。  PLC的其他意思  PLC,是PublicLimited(或limitedliability)Company的缩写,主要在英国英语中使用。指股份公开有限公司。如Lloyd'sBankPLC劳埃德银行。  PLC常用程序设计语言简介  PLC常用程序设计语言简介方源可编程控制器程序设计语言:  在可编程控制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言,它通常由一系列指令组成,用这些指令可以完成大多数简单的控制功能,例如,代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等,通过扩展或增强指令集,它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言,它可根据需要去执行更有效的操作,例如,模拟量的控制,数据的操纵,报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式,通过软连接的方式完成所要求的控制功能,它不仅在可编程序控制器中得到了广泛的应用,在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用,由于它具有连接方便、操作简单、易于掌握等特点,为广大工程设计和应用人员所喜爱。  根据可编程器应用范围,程序设计语言可以组合使用,常用的程序设计语言是:梯形图程序设计语言、布尔助记符程序设计语言(语句表)、功能表图程序设计语言、功能模块图程序设计语言、结构化语句描述程序设计语言、梯形图与结构化语句描述程序设计语言、布尔助记符与功能表图程序设计语言、布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。  1、梯形图(LadderDiagram)程序设计语言  梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言,程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中,描述事件发生的条件表示在左面,事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域,电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉,因此,由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎,并得到了广泛的应用。  梯形图程序设计语言的特点是:  (1)与电气操作原理图相对应,具有直观性和对应性;  (2)与原有继电器逻辑控制技术相一致,对电气技术人员来说,易于撑握和学习;  (3)与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是,梯形图中的能流(PowerFLow)不是实际意义的电流,内部的继电器也不是实际存在的继电器,因此,应用时,需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待;  (4)与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系,便于相互的转换和程序的检查。  2、布尔助记符(BooleanMnemonic)程序设计语言  布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似,采用布尔助记符来表示操作功能。  布尔助记符程序设计语言具有下列特点:  (1)采用助记符来表示操作功能,具有容易记忆,便于撑握的特点;  (2)在编程器的键盘上采用助记符表示,具有便于操作的特点,可在无计算机的场合进行编程设计;  (3)与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。  3、功能表图(SepuentialFunctionChart)程序设计语言  功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述,控制系统被分为若干个子系统,从功能入手,使系统的操作具有明确的含义,便于设计人员和操作人员设计思想的沟通,便于程序的分工设计和检查调试。  功能表图程序设计语言的特点是:  (1)以功能为主线,条理清楚,便于对程序操作的理解和沟通;  (2)对大型的程序,可分工设计,采用较为灵活的程序结构,可节省程序设计时间和调试时间;  (3)常用于系统的规模校大,程序关系较复杂的场合;  (4)只有在活动步的命令和操作被执行,对活动步后的转换进行扫描,因此,整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。  功能表图来源于佩特利(Petri)网,由于它具有图形表达方式,能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象,并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模,在模型的基础上能直接编程,所以,得到了文泛的应用。近几年推出的可编程控制器和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。关于佩特利(Petri)网的一些基本概念,我在以后有机会时再介绍给各位,以有助于对功能表图的进一步理解。  4、功能模块图(FunctionBlock)程序设计语言  功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能,不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端,通过软连接的方式,分别连接到所需的其它端子,完成所需的控制运算或控制功能。功能模块可以分为不同的类型,在同一种类型中,也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别,例如,输入端的数量、输入信号的类型等的不同使它的使用范围不同。由于采用软连接的方式进行功能模块之间及功能模块与外部端子的连接,因此控制方案的更改、信号连接的替换等操作可以很方便实现。  功能模块图程序设计语言的特点是:  (1)以功能模块为单位,从控制功能入手,使控制方案的分析和理解变得容易;  (2)功能模块是用图形化的方法描述功能,它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态,有较好的易操作性;  (3)对控制规模较大、控制关系较复录的系统,由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来,因此,编程和组态时间可以缩短,调试时间也能减少;  (4)由于每种功能模块需要占用一定的程序内存,对功能模块的执行需要一定的执行时间,因此,这种设计语言在大中型可编程控制器和集散控制系统的编程和组态中才被采用。  5、结构化语句(StructuredText)描述程序设计语言  结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的可编程序控制器系统中,常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。  结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的各种运算关系,完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似,但为了应用方便,在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。  结构化程序设计语言具有下列特点:  (1)采用高级语言进行编程,可以完成较复杂的控制运算;  (2)需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧,对编程人员的技能要求较高,普通电气人员无法完成。  (3)直观性和易操作性等性能较差;  (4)常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。部分可编程序控制器的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言,它与助记符程序设计语言相似,对程序的步数有一定的限制,同时,提供了与可编程序控制器间的接口或通信连接程序的编制方式,为用户的应用程序提供了扩展余地。  另外一个发展方向是PAD。[编辑本段]3、产品生命周期  PLC还有一种说法是:产品生命周期(productlifecycle)观念,简称PLC,是把一个产品的销售历史比作象人的生命周期一样,要经历出生、成长、成熟、老化、死亡等阶段。就产品而言,也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段。  1、产品开发期:从开发产品的设想到产品制造成功的时期。此期间该产品销售额为零,公司投资不断增加。  2、引进期:新产品新上市,销售缓慢。由于引进产品的费用太高,初期通常利润偏低或为负数,但此时没有或只有极少的竞争者。  3、成长期:产品经过一段时间已有相当知名度,销售快速增长,利润也显著增加。但由于市场及利润成长较快,容易吸引更多的竞争者。  4、成熟期:此时市场成长趋势减缓或饱和,产品已被大多数潜在购买者所接受,利润在达到顶点后逐渐走下坡路。此时市场竞争激烈,公司为保持产品地位需投入大量的营销费用。  5、衰退期:这期间产品销售量显著衰退,利润也大幅度滑落。优胜劣汰,市场竞争者也越来越少。  6:报废期:现在是很多的PLC都到了产品的升级换代时期了,要有一种更好的工业化控制的设备来替代!  PLC  abbr.  PublicLimitedCompany,股票上市公司  PLC  =PowerLoadingControl动力负载控制;  Power-LineCarrier电力线载波;  PreparativeLayerChromatography制备层色谱(法);  ProgrammableLogicController可编程序逻辑控制器;  ProgrammingLanguageCommittee程序设计语言委员会[美][编辑本段]PLC应用及使用中应该注意的问题  目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:  1.开关量逻辑控制取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。  2.工业过程控制在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。  3.运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。  4.数据处理PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。  5.通信及联网  PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。  三、PLC的应用特点  1.可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能——PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统将极高的可靠性。  2.配套齐全,功能完善,适用性强——PLC发展到今天,已经形成了各种规模的系列化产品,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。  3.易学易用,深受工程技术人员欢迎——PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。  4.系统的设计,工作量小,维护方便,容易改造——PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。[编辑本段]PLC死机的原因有哪些?  引起PLC死机的原因很多,软硬件的错误都可能引起死机。1、硬件方面  (1)I/O窜电,PLC自动侦测到I/O错误,进入STOP模式。  (2)I/O损坏,程序运行到需要该I/O的反馈信号,不能向下执行指令。  (3)扩展模块(功能型,如A/D)线路干扰或开路等。  (4)电源部分有干扰或故障。  (5)PLC的连接模块及地址分配模块出故障。  (6)电缆引起的故障。  2、软件方面  (1)触发了死循环。  (2)程序改写了系统参数区的内容,却没有初始化部分。  (3)保护程序启动:硬件保护、限制使用时间(针对货款收回)  (4)数据溢出,步长过大、看门狗(可修改DOG时间)动作。  PLC的维修与保养  一、保养规程、设备定期测试、调整规定  (1)每半年或季度检查PLC柜中接线端子的连接情况,若发现松动的地方及时重新坚固连接;  (2)对柜中给主机供电的电源每月重新测量工作电压;  二、设备定期清扫的规定  (1)每六个月或季度对PLC进行清扫,切断给PLC供电的电源把电源机架、CPU主板及输入/输出板依次拆下,进行吹扫、清扫后再依次原位安装好,将全部连接恢复后送电并启动PLC主机。认真清扫PLC箱内卫生;  (2)每三个月更换电源机架下方过滤网;三、检修前准备、检修规程(1)检修前准备好工具;(2)为保障元件的功能不出故障及模板不损坏,必须用保护装置及认真作防静电准备工作;  (3)检修前与调度和操作工联系好,需挂检修牌处挂好检修牌;  四、设备拆装顺序及方法  (1)停机检修,必须两个人以上监护操作;  (2)把CPU前面板上的方式选择开关从“运行”转到“停”位置;  (3)关闭PLC供电的总电源,然后关闭其它给模坂供电的电源;  (4)把与电源架相连的电源线记清线号及连接位置后拆下,然后拆下电源机架与机柜相连的螺丝,电源机架就可拆下;  (5)CPU主板及I/0板可在旋转模板下方的螺丝后拆下;  (6)安装时以相反顺序进行;  五、检修工艺及技术要求  (1)测量电压时,要用数字电压表或精度为1%的万能表测量  (2)电源机架,CPU主板都只能在主电源切断时取下;  (3)在RAM模块从CPU取下或插入CPU之前,要断开PC的电源,这样才能保证数据不混乱;  (4)在取下RAM模块之前,检查一下模块电池是否正常工作,如果电池故障灯亮时取下模块PAM内容将丢失;  (5)输入/输出板取下前也应先关掉总电源,但如果生产需要时I/0板也可在可编程控制器运行时取下,但CPU板上的QVZ(超时)灯亮;  (6)拨插模板时,要格外小心,轻拿轻放,并运离产生静电的物品;  (7)更换元件不得带电操作;  (8)检修后模板安装一定要安插到位  PLC主适用于小批量多变工艺型设备的控制核心,以缩短开发周期,快速适用于生产。

点击阅读全文

添加收藏

成功加入收藏夹! 您可以查看收藏夹