PLC在工业控制中的应用..doc

目 录 1. 引言 1 2. PLC概述 1 3. PLC的设计原则与步骤 2 3.1 对控制需求进行分析： 2 3.2 确定输入/输出设备、选取合适CPU： 3 3.3 I/O合理分配，并绘制连接图： 4 3.4 程序设计、模拟调试，安装； 5 4. PLC在工业控制中的应用 6 4.1 开关量控制 6 4.2 模拟量控制 7 4.3 PLC对系统的集中控制 8 4.4 PLC对电动机变频调速的控制 8 5. PLC在工业自动化控制系统中的分析与发展 8 PLC在工业控制中的应用 ? 【内容摘要】 【关键词】 1 引言 PLC指的是可编程控制器，它以微处理器为核心，通过数据传输、数据处理和运算等动作，实现逻辑控制功能。传统的工业控制是通过继电器来实现的，而如今的PLC是综合了计算机技术、自动化技术与继电器逻辑控制概念而开发的一代新型工业控制器。随着科技的不断发展，PLC也不断地采用新技术增强系统开放性并融入了控制组态软件之中[1]，使得PLC在各个工业自动化领域中得到广泛应用与迅猛发展。 2 PLC概述 PLC是一种将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体的数字运算电子系统[2]，具有可靠性高、抗干扰性强、灵活多变、容易掌握等诸多优点。它可以取代传统的继电器完成开关量的控制。PLC控制系统主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备及电源等部分，根据编程、显示、与其他辅助设备（变频器等）传输数据等需求还可添加辅助设备。大体结构框架如下： 中央处理器主要用于对数据进行分析，并对键入的用户程序和数据等信息进行接收、存储和处理；存储器是对系统程序或者用户程序进行存储和修改；输入/输出接口与外界设备进行连接，进行数据或信号的接收和发送；电源则对系统进行供电。 3 PLC的设计原则与步骤 PLC控制之所以取代原有的单一继电器控制，最明显的优势就是PLC通常采用的是循环扫描的工作方式，这种工作方式主要分为三个部分：输入采样部分、用户使用程序执行部分以及输出刷新部分。CPU通过输入输出模块及功能模块周期性的内部处理、通信、输入处理、执行程序和输出处理，整个循环扫描时间为几毫秒到几十毫秒不等。这样的控制方式可靠性高、通用性强、编程简单、体积小、安装便捷、后期的维护修改简单。下面我们以120x14D橡胶挤出机控制设计为例，介绍工业控制中PLC控制系统设计过程。 3.1 对控制需求进行分析： 在进行控制系统设计前，先按照与用户签订的技术协议进行整理分析。通常先确定控制系统主要由PLC系统、人机界面、变频器调速系统组成以及其之间的通讯方式；其次确定PLC系统共设置主站及从站的数量及其通讯方式；根据挤出机的工艺要求细化PLC系统需采集的输入信号以及实现控制的输出信号（如温控、压力显示、阀的调节等）。 3.2 确定输入/输出设备、选取合适CPU： 根据上述输入/输出信号的统计，选择输入模块及输出模块，并做好预留以便后期功能增加之备用；CPU一般按照结构形式可分为整体模式与模块式，按照输入和输出的点数可分为小型、中型和大型。 对于本设计中单个挤出机的控制，除了主机部分，没有其他复杂结构，可选择小型的CPU，即CPU模块自带输入输出点。该项目选用的CPU是AB的1769-L23E-QB1B设置在机头旁边的主操作台内（如下图），1769-L23x系列是一种一体化的控制器，专用于小型设备级控制应用。该模块配有内置的16输入16输出的数字量、2输入模拟量和高速计数器 I/O 组合。这样既节省空间又降低成本，控制的独立性得到很好的体现。与其他的从站可以通过网络传输数据。  根据设计操作需要，现场操作人员除了在主操作台上能够控制启、停、急停等动作外，还需在供胶机旁边能够操作控制按钮，方便操作人员在喂料的时候能够一边观察胶料情况一边控制，及时调整。所以需在供胶机旁设置从站控制箱控制生产线启停（如下图）。 对于PLC系统在硬件上的选取，需要遵循电气工程独有的特点，不但能够满足控制需求，还需考虑经济性、合理性、避免浪费。需要进行选择的硬件主要包括机型选择、输入模块、输出模块和点数的选择、存储容量选择及特殊功能模块选择等。输入模块、输出模块及点数不但能够进行现阶段合理工作，同时还能够进行未来的升级操作；存储容量则根据现场所需要存储的数据容量选取，可适当扩大。 3.3 I/O合理分配，并绘制连接图： 根据输入信号传感器的位置合理分配I/O模块，由于120x14D挤出机只有一台挤出机一台供胶机组成，所以设计为一个主站一个从站，主站CPU设置在靠近机头的操作台位置，从站设置在供胶机操作箱内。主站与从站的通讯通过以太网通讯。这样通过一个8口的交换机，还可以与生产线其它设备灵活实现各主站、从站、各电机变频器及人机界面（触摸屏）的通讯。这