調(diào)試電氣柜-河南電氣柜-繼飛機(jī)電 ：

1. 分析被控對(duì)象

分析被控對(duì)象的工藝過(guò)程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電之間的配合，確定被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過(guò)程分析控制要求。如需要完成的動(dòng)作(動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必須的保護(hù)和連鎖等)、操作方式(手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步等)

2. 確定輸入/輸出設(shè)備

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的輸入設(shè)備（如：按鈕、位置開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈等）。據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。

3. 選擇PLC

包括PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源的選擇。

4. 分配I/O點(diǎn)

分配PLC的I/O點(diǎn)，畫(huà)出PLC的I/O端子與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)表。（可結(jié)合第2步進(jìn)行）。

5. 設(shè)計(jì)軟件及硬件

進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件及現(xiàn)場(chǎng)施工。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短，而對(duì)于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制電路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。

其中PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟在上一課題中已進(jìn)行介紹。

其中硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工的步驟如下：

1) 設(shè)計(jì)控制柜及操作面板電器布置圖及安裝接線圖。

2) 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)各部分的電氣互連圖。

3) 根據(jù)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并檢查。

6. 聯(lián)機(jī)調(diào)試

聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過(guò)的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。

7. 整理技術(shù)文件

包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、電氣安裝圖、電氣元件明細(xì)表及使用說(shuō)明書(shū)等。

PLC的學(xué)習(xí)需要循序漸進(jìn)，理論結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)效率加倍。

PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 CPU

CPU由控制器和運(yùn)算器組成，它是plc的運(yùn)算和控制，起著主導(dǎo)核心作用。

CPU的任務(wù)有：

診斷電源和 PLC內(nèi)部工作狀態(tài)、編程的語(yǔ)法錯(cuò)誤。

接收存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。

接收輸入信號(hào)，送入數(shù)據(jù)寄存器并保存。

執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序，完成數(shù)據(jù)和信息的邏輯運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。

響應(yīng)各種外部設(shè)備(如編程器、上位機(jī)、打印機(jī)等)的工作請(qǐng)求。

2 存儲(chǔ)器

可分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器，用戶程序存儲(chǔ)器又包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：用于存放PLC生產(chǎn)廠商存儲(chǔ)的程序和指令，稱(chēng)為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序與PLC硬件組成和專(zhuān)用部件物性有關(guān)，用戶不能訪問(wèn)和修改該存儲(chǔ)器的內(nèi)容。

用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：主要存放用戶已編制好的程序或正在調(diào)試的應(yīng)用程序。用戶可擦除重新編程。

用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)：用于PLC工作過(guò)程中經(jīng)常變化，需要隨機(jī)存儲(chǔ)存取的一些數(shù)據(jù)。

3輸入、輸出接口

1）輸入接口模塊

接收和采集兩種類(lèi)型的輸入信號(hào)：

一類(lèi)是由按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器觸頭、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)傳送來(lái)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)。

一類(lèi)是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器等傳送來(lái)的模擬量輸入信號(hào)。

2）輸出接口模塊

連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置。

PLC的輸出接口類(lèi)型有三種：

接收和采集兩種類(lèi)型的輸入信號(hào)：

繼電器輸出接口電路

晶體管輸出接口電路

晶閘管輸出接口電路

繼電器輸出接口為有觸點(diǎn)輸出方式，適用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較低的交流或直流負(fù)載回路，其帶載能力較強(qiáng)，但壽命較短。晶體管輸出接口和晶閘管輸出接口為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，信號(hào)響應(yīng)迅速、壽命長(zhǎng)，可用于接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)頻率較高的負(fù)載回路，晶體管常用于直流電源負(fù)載控制回路，晶閘管常用于交流電源負(fù)載控制回路。

輸入、輸出接口有數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、輸出和模擬量輸入、輸出兩種形式。

數(shù)字量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字信號(hào)與PLC內(nèi)部信號(hào)的電平相互轉(zhuǎn)換。

模擬量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場(chǎng)的模擬信號(hào)與PLC內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。

輸入、輸出接口一般具有光電隔離和濾波，其作用是把PLC與外部電路隔離開(kāi)，以提高PLC的抗干擾能力。

3）IO模塊供電模塊

PLC的開(kāi)關(guān)量輸入接口按使用的電源不同有三個(gè)類(lèi)型：

直流12~24V輸入端；

交流100~120V或200~240V輸入端；

交直流12~24V輸入接口。

輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。

4 電源模塊

PLC一般使用220V單相交流電源，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成中央處理器、存儲(chǔ)器等電路工作所需的直流電，保證PLC正常工作。

整體機(jī)PLC內(nèi)部有一個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，此電源一方面可為CPU、I/O單元及擴(kuò)展單元提供直流5V工作電源，另一方面可為外部輸入元件提供直流24V電源。

對(duì)于整體機(jī)結(jié)構(gòu)的PLC，電源通常封裝在機(jī)箱內(nèi)部；

對(duì)于組合式PLC，有的采用單獨(dú)電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個(gè)模塊中。

5機(jī)架和擴(kuò)展接口

擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。

若PLC主機(jī)板（又稱(chēng)基本單元）的I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出設(shè)備的需要時(shí)，可用擴(kuò)展電纜將I/O擴(kuò)展單元與基本單元相連，達(dá)到靈活配置，增加I/O點(diǎn)數(shù)的目的。

6 編程軟件

作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。

有簡(jiǎn)易編程器、圖形編程器和計(jì)算機(jī)編程器。

簡(jiǎn)易編程器(又稱(chēng)手持編程器)，優(yōu)點(diǎn)是：價(jià)格便宜、攜帶方便。缺點(diǎn)是：只能聯(lián)機(jī)編程，且一般只能用助記符指令編程。多用于小型PLC。

圖形編程器可以是聯(lián)機(jī)編程，也可以是脫機(jī)編程；可以是梯形圖編程也可以是用助記符編程?？梢耘c打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備相連，并具有較強(qiáng)的監(jiān)控功能，但其價(jià)格較高，通常用于大、中型PLC系統(tǒng)的編程。

通用計(jì)算機(jī)編程，采用通用計(jì)算機(jī)，通過(guò)PLC的RS232串行外設(shè)通訊口(或RS422接口配以適配器)與計(jì)算機(jī)相連，利用PLC廠家提供的專(zhuān)用編程軟件，使用戶可以直接在計(jì)算機(jī)上采用梯形圖或助記符指令編程，并有較強(qiáng)的監(jiān)控能力。

第yi：PLC是可以工作在極其惡劣的電磁環(huán)境中的

我們都在宣傳片中見(jiàn)過(guò)三江源地區(qū)的藏羚羊，它們生活在極其惡劣的環(huán)境中。如果把我們內(nèi)地的普通山羊放到這里，不出三天，普通山羊恐怕就見(jiàn)?？怂沽恕?/p>

如果我們把計(jì)算機(jī)直接放到PLC工作的環(huán)境中，無(wú)需太久，這些計(jì)算機(jī)將死機(jī)甚至燒毀。

在ABB的早期工程中，我們就是把工業(yè)控制計(jì)算機(jī)直接放在變電站開(kāi)關(guān)柜中，用來(lái)實(shí)施測(cè)控和數(shù)據(jù)處理。然而，用不了多久，電源故障和硬盤(pán)故障，還有輸入輸出接口的故障就接踵而來(lái)，讓人煩不勝煩。直到我們用PLC替換下這些工控機(jī)，事情才算完。

這叫做抵御電磁騷擾EMC的能力，PLC可達(dá)三級(jí)甚至四級(jí)，而計(jì)算機(jī)能達(dá)到二級(jí)就算很不錯(cuò)了。

抵御EMC電磁騷擾，會(huì)有許多措施。例如隔離技術(shù)、接地技術(shù)等等都是。

第二：PLC的程序是一行行順序執(zhí)行的，它不會(huì)陷入死循環(huán)

我們?cè)诰帉?xiě)計(jì)算機(jī)程序時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)循環(huán)。如果一個(gè)循環(huán)子程序設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，或者條件引起了程序返回，有可能進(jìn)入到死循環(huán)中，系統(tǒng)當(dāng)然就死機(jī)了。

然而，PLC的程序是一條接一條順序執(zhí)行的，只有到了程序末尾才會(huì)回頭。在程序中任何部位，若條件滿足，可以實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，但程序還是一條接一條順序執(zhí)行。

如此一來(lái)，PLC幾乎不會(huì)死機(jī)。這也是PLC區(qū)別于普通計(jì)算機(jī)的根本特性。

基于此，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)PLC的可靠性極高，銷(xiāo)售電氣柜，這是普通計(jì)算機(jī)完全不能比擬的。

第三：冗余配置

所謂冗余配置，就是在控制過(guò)程中存在主機(jī)和從機(jī)，它們依靠握手線關(guān)聯(lián)，并共享資源和信息。

如果是計(jì)算機(jī)，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，切換到從機(jī)的時(shí)間較長(zhǎng)。但對(duì)于PLC，我們可以在機(jī)架上安排2套CPU作為主從控制，它們之間的轉(zhuǎn)換僅幾個(gè)時(shí)鐘周期即可完成。

例如我們的控制對(duì)象是汽輪機(jī)，它的轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)。我們不妨假定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就是工頻周期，也即每分鐘3000轉(zhuǎn)。如果我們對(duì)汽輪機(jī)實(shí)施DCS監(jiān)控，在現(xiàn)場(chǎng)層面我們只能選用帶冗余配套的PLC，河南電氣柜，絕bu可能使用計(jì)算機(jī)。一旦PLC的主機(jī)發(fā)生故障，它立刻就轉(zhuǎn)入從機(jī)控制，對(duì)于受控對(duì)象來(lái)說(shuō)幾乎感覺(jué)不到，但計(jì)算機(jī)就未必可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能了。

事實(shí)上，帶冗余配套的PLC系統(tǒng)就屬于規(guī)模較大的PLC。從題主的描述看，似乎連邊都沒(méi)沾上。

第四：PLC的程序特點(diǎn)

PLC的程序規(guī)模都不大，一般才幾千字節(jié)，能上萬(wàn)字節(jié)就算很大的程序了。

PLC有許多輸入輸出接口，以及各種類(lèi)型的變量，這些都需要專(zhuān)門(mén)設(shè)置地址，以便在程序中使用。

我們看下圖，此圖是用PLC國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3模塊化編程語(yǔ)言寫(xiě)成的：

圖1：某地鐵配電控制系統(tǒng)PLC的輸入接口參數(shù)定義程序和延遲判誤程序

在圖1中，調(diào)試電氣柜，我們?cè)谧髠?cè)看到了許多輸入?yún)⒘?，它們的末尾都有_s的標(biāo)識(shí)，這些就是開(kāi)關(guān)量輸入?yún)?shù)，它們不但有地址，還有名稱(chēng)。這是必須的，否則程序無(wú)法辨識(shí)和使用它們。

我們由圖1的程序看到，這種編程方法比所謂的C語(yǔ)言方便得多。事實(shí)上，每一個(gè)功能塊就相當(dāng)于一段C語(yǔ)言。例如TON模塊，它是延遲模塊，如果用C語(yǔ)言，怎么也要若干語(yǔ)句行，但這里僅僅只是一個(gè)程序模塊而已。何者更方便一看便知。

我們?cè)倏聪聢D：

圖2：PLC的16位字解析為單個(gè)開(kāi)關(guān)量的程序段

圖2中，程序開(kāi)頭的AND（與邏輯模塊）實(shí)施程序轉(zhuǎn)移。當(dāng)條件滿足時(shí)，AND啟動(dòng)子程序入口。

在圖2中，我們看到了UNPACK16模塊，它的任務(wù)是把一個(gè)16位的字解析為16個(gè)開(kāi)關(guān)量，供下一步程序使用。

我們很容易想到，這個(gè)UNPACK16模塊若用C語(yǔ)言來(lái)寫(xiě)，又會(huì)有何種形式？何者更方便？

我們看下圖：

圖3：數(shù)據(jù)交換的RS485接口定義和MODBUS通信管理

圖3是PLC對(duì)系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)交換的定義、數(shù)據(jù)采集和管理。圖中的一個(gè)個(gè)模塊就是處理MODBUS通信協(xié)議數(shù)據(jù)的，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集輪巡操作。

這些模塊用C語(yǔ)言該如何寫(xiě)？是不是會(huì)麻煩很多？

我們看到，PLC程序的便捷性是C語(yǔ)言無(wú)法比擬的。

第五：PLC的工作范圍

PLC的內(nèi)存不大，盡管它的可靠性很高，但PLC不能用于較大的計(jì)算。我曾經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)一個(gè)PLC程序，用于浮點(diǎn)數(shù)的乘法，麻煩得很，后不得不使用模塊配合查表來(lái)解決問(wèn)題。

PLC的內(nèi)部其實(shí)就是單片機(jī)，只不過(guò)整個(gè)PLC的單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的EMC測(cè)試，保養(yǎng)電氣柜，而操作系統(tǒng)和編程系統(tǒng)也進(jìn)行了優(yōu)化，方便我們這些編程者使用。

既然PLC只是一臺(tái)單片機(jī)系統(tǒng)，可想而知它與計(jì)算機(jī)不在同一個(gè)技術(shù)水平上。計(jì)算機(jī)能夠完成的工作，哪怕只是一篇WORD文檔的寫(xiě)作，用PLC絕bu可能完成。但PLC能夠輕松實(shí)現(xiàn)的控制功能，用計(jì)算機(jī)雖然也能勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)，但效果極差，且可靠性極低，尺寸也巨大。

如此看來(lái)，PLC與計(jì)算機(jī)的工作特性不一樣，適用的工作對(duì)象當(dāng)然也不一樣。

所以，題主拿計(jì)算機(jī)的C語(yǔ)言來(lái)比擬PLC的編程語(yǔ)言，并不合適。

另外，題主所謂的規(guī)模較大的PLC，這個(gè)定義不明確，也是沒(méi)有意義的。