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可編程控制器基礎(chǔ)電氣柜

1.0 可編程控制器概述

可編程控制器（programmable controller）為了與個人計算機（PC）加以區(qū)分，又簡稱為PLC（Programmable Logic Controller）。

1987年國際電工委會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義： “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。”

1.可編程控制器的由來

在市場經(jīng)濟中，成本與效率成了制造業(yè)的追求。為了適應(yīng)市場的需求，工業(yè)控制產(chǎn)品的更新?lián)Q代已經(jīng)勢在必行。在20世紀(jì)60年代，用于制造業(yè)的生產(chǎn)流水線主要是采用繼電器控制，但產(chǎn)品不是一成不變的，需要更改工藝或流程。這樣，修改一條生產(chǎn)線要更換大量的硬件和進行復(fù)雜的線路的改接，在一定程序上浪費了硬件、延長了施工周期、增加了成本。于是人們試圖研制一種新型的通用控制設(shè)備。1968年，美國通用汽車公司（GM）以客戶的名義對外提出了10項招標(biāo)指標(biāo)：

1. 編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；

　　2. 維修方便，hao是插件式；

　　3. 可靠性高于繼電器控制柜；

　　4. 體積小于繼電器控制柜；

　　5. 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；

　　6. 在成本上可與繼電器控制競爭；

　　7. 輸入可以是交流115V；

　　8. 輸出為交流115V/2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥；

　　9. 系統(tǒng)在擴展時，原有系統(tǒng)只要很小變更；

10. 用戶程序存儲容量至少能擴展到4K字節(jié)。

美國數(shù)字設(shè)備（DEC）公司中標(biāo)，于1969年美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界上第yi臺可編程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽車自動裝配線上使用并獲得成功。接著美國MODICON公司也研制出084控制，從此，這項新技術(shù)迅速在世界各國得到推廣應(yīng)用。1971年日本從美國引進這項技術(shù)，很快研制出第yi臺可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第yi臺可編程控制器。我國從1974年開始研制，1977年開始工業(yè)推廣應(yīng)用。

2.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域電氣柜

　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，控制方式大致可歸納為如下幾類：

①開關(guān)量的邏輯控制

　　這是PLC基本、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

②模擬量控制

　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

③運動控制

　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

④過程控制電氣柜

　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。

⑤數(shù)據(jù)處理

　　現(xiàn)代PLC具有運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

⑤通信及聯(lián)網(wǎng)電氣柜

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

3. PLC的構(gòu)成

　　從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

　?、?CPU的構(gòu)成

CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中shu的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。

模擬量：按信號類型分，銷售電氣柜，有電流型（4-20mA，0-20mA）、電壓型（0-10V，0-5V，-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。

　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。

　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其da數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受da的底板或機架槽數(shù)限制。

③電源模塊電氣柜

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

　?、艿装寤驒C架電氣柜

　　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。

我們在進行HMI與PLC通信的時候，都要解決一個問題，即HMI與PLC通xin連接的參數(shù)設(shè)置問題，這是很多學(xué)員會問到的一個問題，這也是我們學(xué)習(xí)的重dian。觸摸屏與PLC的通信又分為幾種，一種是HMI控制一臺本機PLC，；另一種是HMI控制一臺遠(yuǎn)程PLC。那么我們就先學(xué)習(xí)一下威綸通觸摸屏如何控制一臺本機PLC，即其參數(shù)應(yīng)該怎么設(shè)置。

首先我們要知道“本機PLC”是指什么？

所謂的“本機 PLC” 是指與本地 HMI 直接連接的 PLC。如果我們要控制本機 PLC 時，需要先新增這種類型的設(shè)備。操作方法如下：

1、點擊“編輯” 菜單的“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”， 在彈出的對話窗中點擊 “新增”，就可打開 “設(shè)備屬性”對話框。

2、在打開的“設(shè)備屬性”中進行設(shè)置本機PLC參數(shù)，我們要設(shè)置設(shè)備的名稱、所在位置、PLC類型、接口類型等，這里以PLC類型為MODBUS RTU為例進行設(shè)置，見下圖。

在這里我們要注意的是，PLC接口類型可以選擇 RS-232、RS-485 2W、RS-485 4W、以太網(wǎng)、USB 以及CAN Bus 。如果接口類型是RS-232、RS-485 2W、RS-485 4W，可以點擊對話框中的“設(shè)置”，可以“通訊端口設(shè)置”對話框，進行設(shè)定通訊端口參數(shù)，包括通訊端口、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗、停止位等。

如果接口類型是以太網(wǎng)的，可以點擊對話框中的“設(shè)置”，打開“IP 地址設(shè)置”對話框，我們要正確設(shè)定PLC的IP地址和端口號。假如我們對PLC類型選擇為S7-200 Smart Ethernet，接口類型默認(rèn)就是以太網(wǎng)的。

如果接口類型是USB，就不需再設(shè)定，檢查“設(shè)備屬性”內(nèi)的各設(shè)定值是否正確就可以了。在完成上述的各項設(shè)定后，在設(shè)備列表中可以發(fā)現(xiàn)新增了一個名稱為 “本機 PLC 1”的設(shè)備，這樣就完成了觸摸屏控制一臺本機PLC所要進行的參數(shù)設(shè)置。

以上就是威綸通觸摸屏控制一臺本機PLC，進行參數(shù)設(shè)置的幾個關(guān)鍵點，大家有沒有g(shù)et到呢？

電氣控制柜設(shè)計制作：結(jié)構(gòu)與工藝篇

PLC內(nèi)部許多具有不同功能的元件，這些元件是由電子電路和存儲器組成的。例如，輸入繼電器（X）是由輸入電路和輸入映像寄存器組成的，輸出繼電器（Y）是由輸出電路和輸出映像寄存器組成，定時器（T）、計數(shù)器 （C）、輔助繼電器（M）、狀態(tài)繼電器（S）、數(shù)據(jù)寄存器（D）、變址寄存器（Ⅴ、Z）等都是由存儲器組成的。

為了把它何與通常的硬件元件區(qū)分開，通常把這些元件稱為軟元件，安裝電氣柜，它們是等效抽象的模擬的元件，并非實際的物理元件。以工作過程來看，只注重元件的功能，按元件的功能給予名稱，并且每個元件都是有確定的地址編號。

1、輸入繼電器（X）；它與PLC的輸入端子相連，是PLC接收外部開關(guān)信號的大門，PLC通過輸入端子將外部信號狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器中。與輸入端子連接的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，在PLC程序中其動合觸點、動斷觸點很多很多。

例如：FX2NPLC的輸入繼電器采用八進制地址編號，批發(fā)電氣柜，如Xo~X7、X10~X17、X20~X27等。 PLC輸入信號的接線圖參考下面圖示。

如把啟動按鈕SB1信號和停止按鈕SB2信號送入到PLC，新密電氣柜，分別把其一端接到Xo求X1，另一端接到輸入端的CoM場，即可把對應(yīng)的按鈕開關(guān)信號送入PLC中。如果SB1按鈕為0FF狀態(tài)，則在PLC程序中的Xo的所有觸點都是保持原有狀態(tài)，即動合觸點保持?jǐn)嚅_，動斷觸點保持閉合。如果SB1按鈕為0N狀態(tài)，則在pLC程序中的X0的所有觸點都要動作，即動斷觸點斷開，動合觸點閉合。

2、輸出繼電器（Y）；輸出繼電器與PLC的輸出端子相連，它是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器是用來將PLC的輸出信號傳送給輸出單元，再由輸出單元來驅(qū)動外部負(fù)載。在PLC程序中有輸出繼電器的線圈及其觸點。 在程序中其線圈一般只出現(xiàn)一次，而其觸點可以不受限制。其地址編號與輸入繼電器類似，采用八進制地址編號，如Y0~Y7、Y10~Y17、Y20~Y27等。

當(dāng)PLC程序中的Y0線圈狀態(tài)接通為0N時，則程序中Y0的所有觸點就會動作，動合觸點閉合，動斷觸點斷開。并且在外圍電路（見上圖所示），Y0端子與C0M1端子會連通，則Y0所控制的負(fù)載HL1就會接通其工作電源而點亮。當(dāng)程序中Y0的線圈斷開為0FF時，程序中Y0的所有觸點保持原來狀態(tài)，動合觸點斷開，動斷觸點閉合。并且在外圍電路中，Y0端子與C0M1端子會斷開，則Y0所控制的負(fù)載HL1未接通，其工作電源控制的燈不亮。

學(xué)習(xí)PLC靠老師教一部分，主要靠自己動手，并且要系統(tǒng)的學(xué)習(xí)PLC的一系列知識。剛開始入門覺得有點難，等你嘗到它的其中樂趣時，就會樂不思蜀。學(xué)習(xí)時一步一個腳印，由淺而深，由簡單到復(fù)雜，技術(shù)沒有捷徑可走。