PLC存儲器類型及容量選擇PLC係統所用的存儲器基本上由PROM、E-PROM及PAM三種類型組成,存儲容量則隨機器的大小變化,一般小型機的大存儲能力低於6kB,中型機的大存儲能力可達64kB,大型機的大存儲能力可上兆字節。
開關量輸入/輸出通過標準的輸入/輸出接口可從傳感器和開關(如按鈕、限位開關等)及控制(開/關)設備(如指示燈、報好器、電動機起動器等)接收信號。軟件選擇在係統的實現過程中,PLC的編程問題是非常重要的。
PLC控制係統設計的一般步驟是什麼。設計PLC應用係統時,首先是進行PLC應用係統的功能設計,即根據被控對象的功能和工藝要求,明確係統要做的工作和因此的條件。然後是進行PLC應用係統的功能分析,即通過分析係統功能,提出PLC控制係統的結構形式,控制信號的種類、數量,係統的規模、布局。
後根據係統分析的結果,具體的確定PLC的機型和係統的具體配置。PLC控制係統設計可以按以下步驟進行。1.熟悉被控對象,制定控制方案分析被控對象的工藝過程及工作特點,了解被控對象機、電、液之間的配合,確定被控對象對PLC控制係統的控制要求。
2.確定I/O設備根據係統的控制要求,確定用戶所需的輸入(如按鈕、行程開關、選擇開關等)和輸出設備(如接觸器、電磁閥、信號指示燈等)由此確定PLC的I/O點數。3.選擇PLC選擇時主要包括PLC機型、容量、I/O模塊、電源的選擇。
4.分配PLC的I/O地址根據生產設備現場需要,確定控制按鈕,選擇開關、接觸器、電磁閥、信號指示燈等輸入輸出設備的型號、規格、數量;根據所選的PLC的型號列出輸入/輸出設備與PLC輸入輸出端子的對照表,以便繪制PLC外部I/O接線圖和編制程序。
5.設計軟件及硬件進行PLC程序設計,進行控制櫃(臺)等硬件的設計及現場施工。由於程序與硬件設計可同時進行,因此,PLC控制係統的設計周期可大大縮短,而對於繼電器係統先設計出全部的電氣控制線路後才能進行施工設計。
6.聯機調試聯機調試是指將模擬調試通過的程序進行在線統調。開始時,先不帶上輸出設備(接觸器線圈、信號指示燈等負載)進行調試。利用編程器的監控功能,採分段調試的方法進行。各部分都調試正常後,再帶上實際負載運行。
如不符合要求,則對硬件和程序作調整。通常只需修改部分程序即可,全部調試完畢後,交付試運行。經過一段時間運行,如果工作正常、程序不需要修改則應將程序固化到EPROM中,以防程序丟失。7.整理技術文件包括設計說明書、電氣安裝圖、電氣元件明細表及使用說明書等。
PLC控制係統中電氣控制原理圖的設計及繪制電氣控制原理圖是根據所要達到的控制過程需要的控制信號和被控制設備及控制要求繪制出來的,因此,繪制電氣控制原理圖首先要分析控制過程和控制要求,然後按的步驟來完成。
設計PLC的電氣控制原理圖,首先要了解輸入輸出信號的性質和相關要求,然後再根據所選用的PLC來合理地安排輸入輸出地址,後才能完成電氣原理圖的設計。1)輸入/輸出點數根據要實現的具體工作過程和控制要求理清有哪些輸入量,需要控制哪些對象,輸入量的個數即所需要的輸入點數,需要控制的對象需要的信號數即所需要的輸出點數。
2)PLC的輸入輸出地址分配表輸入輸出地址分配表是根據控制要求中需要的輸入信號和所要控制的設備來確定PLC的各輸入輸出端子分別對應哪些輸入輸出信號或設備所列出的表。如表1所示為PLC控制的四路搶答器的I/O地址分配表。
表1控制四路搶答器的PLCI/O地址分配表I/O地址分配表一般要根據輸入輸出信號的信息和相關要求及所選用的PLC型號來進行分配,關於輸出信號,需要了解所控制的設備的電源電壓和工作電流,然後按照所需電源的不同進行分組。
3)繪制電氣控制原理圖的要求在繪制電氣控制原理圖時,首先要求整體布局合理,一般是左邊為輸入回路,右邊為輸出回路,或者下邊為輸入回路,上邊為輸出回路,主要控制元件位於中間位置;其次要求所畫原理圖正確;再次所用元器件的圖形符號應符合中華人民共和國標準,要求對所用元件進行標注和說明,並對所有連線進行編號。
可編程序控制器的合理選擇機型的選擇我國市場上流行的有如下幾家PLC產品:1.施耐德公司,包括早期天津儀表廠引進莫迪康公司的產品,目前有Quantum、Premium、Momentum等產品;2.羅克韋爾公司(包括AB公司)PLC產品,目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等產品。
如YL-235A光機電一體化實訓裝置中所用的PLC為FX2N-48MR型,它的輸出分為五組,其中有四組是四個輸出端共用一個COM端,有一組是八個輸出端共用一個COM端。PLC機型選擇的基本原則是:在功能滿足要求的前提下,選擇可靠、維護使用方便以及性能價格比優的機型。
通常做法是,在工藝過程比較固定、環境條件較好的場合,建議選用整體式結構的PLC;其他情況則好選用模塊式結構的PLC;對於開關量控制以及以開關量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中,一般其控制速度無須考慮,因此,選用帶A/D轉換、D/A轉換、加減運算、數據傳送功能的低檔機就能滿足要求;而在控制比較復。
這樣,同一機型的PLC模塊可互為備用,便於備品備件的採購和管理;同時,其統一的功能及編程方法也有利於技術力量的培訓、技術水平的提高和功能的開發;此外,由於其外部設備通用,資源可以共享,因此,配以上位計算機後即可把控制各獨立係統的多臺PLC聯成一個DCS係統,這樣便於相互通信,集中管理。
根據不同的應用對象,表1列出了PLC的幾種功能選擇。表1PLC的功能及應用場合應該注意的是,同一企業應盡量做到機型統一。二、I/O的選擇成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點數分,可分為微型PLC(32I/O)、小型PLC(256I/O)、中型PLC(1024I/O)、大型PLC(4.69I/O)、巨型PLC(8195I/O)五種。
PLC與工業生產過程的聯係是通過I/O接口模塊來實現的。PLC有許多I/O接口模塊,包括開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊以及其他一些特殊模塊,使用時應根據它們的特點進行選擇。
(一)確定I/O點數根據控制係統的要求確定所需要的I/O點數時,應再增加10%∼20%的備用量,以便隨時增加控制功能。對於一個控制對象,由於採用的控制方法不同或編程水平不同,I/O點數也應有所不同。表2列出了典型傳動設備及常用電氣元件所需的開關量的I/O點數。
表2典型傳動設備及常用電氣元件所需的開關量的I/O點數(二)開關量I/O開關量I/O接口可從傳感器和開關(如按鈕、限位開關等)及控制設備(如指示燈、報好器、電動機起動器等)接收信號。典型的交流輸入/輸出信號為24∼240V,直流輸入/輸出信號為5∼240V。
盡管輸入電路因制造廠家不同而不同,但有些特性是相同的,如用於錯誤信號的抖動電路等。(三)模擬量I/O模擬量輸入/輸出接口一般用來感知傳感器產生的信號。這些接口的典型量程為-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,因而可接收低電平信號,如RTD、熱電偶等。一般來說,這類接口模塊可用於接收同一模塊上不同類型的熱電偶或RTD混合信號。(四)特殊功能I/O在選擇一臺PLC時,用戶可能會面臨一些特殊類型且不能用標準I/O實現的I/O限定(如定位、快速輸入、頻率等)。
有些特殊接口模塊自身能處理一部分現場數據,從而使CPU從繁重的任務處理中解脫出來。(五)智能式I/O當前,PLC的生產廠家相繼推出了一些智能式的I/O模塊。一般智能式I/O模塊本身帶有處理器,可對輸入或輸出信號作預先規定的處理,並將處理結果送入CPU或直接輸出,這樣可提高PLC的處理速度並節省存儲器的容量。
表3選擇PLC的I/O接口模塊的一般規則三、存儲器類型及容量選擇PLC係統所用的存儲器基本上由PROM、EPROM及RAM三種類型組成,存儲容量則隨機器的大小變化,一般小型機的大存儲能力低於6kB,中型機的大存儲能力可達64kB,大型機的大存儲能力可上兆字節。
綜上,表3歸納了選擇I/O模塊的一般規則。PLC的存儲器容量選擇和計算的種方法是:根據編程使用的節點數計算存儲器的實際使用容量。第二種為估算法,用戶可根據控制規模和應用目的,按照表4的公式來估算。
為了使用方便,一般應留有25%∼30%的裕量,獲取存儲容量的佳方法是生成程序,即用了多少字。表4同時給出了存儲器容量的估算方法。表4控制目的估算存儲器容量的方法四、編程器和外部設備的選擇在係統的實現過程中,PLC的編程問題是非常重要的。
用戶應當對所選擇PLC產品的軟件功能及編程器有所了解。通常情況下,小型控制係統一般選用價格便宜的簡易編程器,如果係統較大或多臺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,為了防止因幹擾、鋰電池電壓下降等原因破壞RAM中的用戶程序,可以選用EEP-ROM模塊作為外部設備。五、實例(一)利用三菱PLC實現對印刷機的控制印刷機的一套電氣設計屬於係統設計,為了使產品性能穩定,易於維護,採用以PLC為主控器的控制方案。
印刷機要求易於操作,精度高,輸入、輸出點較多,因此採用雙機通訊。上位機採用三菱的FX2N-80MR、FX2N-80MR自帶I/O接口,可以接40點輸入,40點輸出,主要負責主傳動的控制,各機組離合器的控制,以及氣泵,氣閥的控制等。
下位機採用三菱FX2N-64MR、FX2N-64MR可以接32點輸入,32點輸出,主要負責水輥電機的控制,主傳動的調速輸出,調版電機數據採集等。上位機與下位機採用RS485,通訊,通訊方便,可靠。同時選用了一臺三菱5.7寸觸摸屏,主要負責水輥電機速度顯示,調版顯示,以及整機故障顯示等。
(二)歐姆龍(OMRON)PLC在石油加工工業中的應用在石油加工工業中,大型旋轉機組是裝置設備的重要組成部分,重油催化裂化氣壓機組的聯鎖-自保係統從滿足工藝生產需求出發,考慮到性、可靠性、經濟性、可擴展性等因素,採用了OMRON公司生產的CPM2AH型PLC進行係統構建,CPM2AH自帶I/O接。
本係統運行可靠,維護方便,操作簡便直觀,大大提高了膠印機的檔次。六、結束語隨著科技的不斷進步,PLC的種類日益繁多,功能也逐漸增強。文章中盡管歸納了一些選用PLC的方法,但在實際工作中還要依據實際情況做出適當的調整,以便設計出滿足期望的工業控制係統。
對可編程序控制器控制係統的可靠性探討可編程序控制器(以下簡稱PLC)是在程序控制器和微機控制器的基礎上發展起來的微機技術和繼電器常規控制概念相結合的產物。從廣義上講,PLC是一種計算機係統,比一般計算機具有更強的與工業過程相連接的輸入輸出接口,並已成為自動化控制係統的基本裝置。
PLC已經廣泛應用於機械、冶金、化工、汽車、輕工等行業中,已基本取代了傳統的繼電器和接觸器的邏輯控制。用PLC來控制係統設備,其工作的可靠性要比單純繼電器和接觸器控制大大提高。就PLC本身而言,平均無故障時間一般已可達3~5萬小時;而三菱的F係列,據稱其平均無故障時間已達30萬小時。