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PLC技術在工業自動化領域中的應用分析

時間:2014-09-23 來源:萬方數據 編輯:編輯部 點擊:次 字體設置: 大 中 小

1 PLC 的優點
 

　　1.1 可靠性高，抗*力強

　　可靠性是電氣設備的關鍵性能。 在 PLC 的設計和制造過程中， 由于采用了現代大規模集成電路技術和嚴格的生產工藝來制造內部電路，PLC 具有*的抗*力，使用 PLC 的平均*時間通常在 20 000 小時以上，這是一般的其他電氣設備做不到的。
 

　　1.2 配套齊全，功能完善，適用性強

　　雖然 PLC 的種類繁多， 但由于其產品的系列化和模塊化，且軟件包齊全， 用戶可靈活組成各種規模和要求不同的控制系統。除了邏輯處理功能外，現代 PLC 大多具有完善的數據運算能力，可用于各種控制領域。 近年來 PLC 的功能單元大量涌現，使PLC 的應用擴展到了位置控制、溫度控制、CNC 等各種工業控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用 PLC組成各種控制系統變得更加容易。
 

　　1.3 編程語言易學易用

　　PLC 一般采用易于理解和 掌握的梯形圖語言及面向工業控制的簡單指令編寫程序，易于為工程技術人員所接受。 梯形圖語言的圖形符號和表達方式與繼電器電路圖相當接近， 只用PLC 的少量開關 量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人打開了方便之門。
 

　　1.4 維護工作量小，維修方便

　　PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯 ，大大減少了控制設備的外部接線。 同時具有很強的自我診斷能力， 能隨時查出自身的故障，并顯示給技術人員，使技術人員能迅速檢查、判斷故障的原因。如果是 PLC 自身的原因，在維修時只需更換插入式模塊及其它易損壞的部件即可，既方便又減少了影響生產的時間，使維護也變得容易起來。
 

2 PLC 技術在工業自動化領域中的應用分析
 

　　2.1 開關量邏輯控制

　　這是 PLC zui廣泛的應用領域， 它取代傳統的繼電器控制，按照邏輯條件進行順序動作， 按照邏輯關系進行互鎖保護動作的控制。 PLC 應用于單機控制、多機群控制、自動生產線控制等。

　　
2.2 運動控制

　　運動控制主要指對工作對象的位置、速度及加速度所做的控制。 可以是單坐標，即控制對象做直線運動；也可是多坐標的，控制對象做平面、立體，以及角度變換等運動。 有時，還可控制多個對象，而這些對象間的運動可能還要有協調。 這對于提高控制精度、響應速度和能源利用率有著重要意義。

　　
2.3 過程控制

　　PLC 已廣泛地應用于連續過程控制領域。 過程控制是對電流、電壓、溫度、壓力等模擬量的閉環控制。 過程控制的目的就是根據有關模擬量的當前與歷史的輸入狀況， 產生所要求的開關量或模擬量輸出，使系統工作參數能按一定要求工作。 這是連續生產過程zui常用的控制。

　　
2.4 數據處理

　　信息控制也稱數據處理，是指數據采集、存儲、檢索、變換、傳輸及數表處理等。 隨著技術的發展，PLC 不僅可用于系統的工作控制，還可用于系統的信息控制。

　
2.5 通信與聯網

　　依靠*的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。 PLC 具有通信聯網的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、PLC 與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息， 形成一個統一的整體。工廠自動化網絡發展很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。有的企業將不同廠商的 PLC 設備連接到單層或多層網絡上， 相互之間進行數據通信，實現分散控制和集中管理，從而實現全車間甚至全廠的綜合自動化。

PLC順序控制程序設計方法

時間:2014-09-18 來源:萬方數據 編輯:編輯部 點擊:次 字體設置: 大 中 小

順序控制就是使系統能按一定的順序工作，常用于離散的生產過程控制。順序控制又可以分為確定順序控制和隨機順序控制，在生產機械運行中常為確定順序控制，控制對象工作過程或順序是確定的。用 PLC 進行順序控制是 PLC 的基本應用，也是PLC 的優勢所在，在生產機械的自動化控制領域中，PLC 順序控制系統的應用很廣泛。

　　
常用的生產機械順序控制系統運行時，設備按照生產工藝預先規定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間的順序，在生產過程中各個執行機構自動地有秩序地進行操作，且這些動作必須嚴格按照一定的先后次序執行。PLC 順序控制系統的輸入信號大多數是行程開關、接近開關、光電開關、干簧管開關、霍爾元件開關等位置檢測開關，有時也采用壓力繼電器、定時器等。

　　
FX 系列 PLC 順序控制程序的編程方法有很多，如狀態轉移圖和步進梯形圖編程、起動 - 保持 - 停止電路編程、置位和復位指令編程、移位指令編程等。本文以三菱的 FX 系列 PLC 為例，說明實現順序控制的常用四種程序設計方法。

1 狀態轉移圖和步進梯形圖編程

　　狀態編程就是將一個復雜的控制過程分解為若干個工作狀態，明確各狀態的任務、狀態轉移的條件以及轉移的方向，然后再依據總的控制順序要求，把這些狀態組合形成狀態轉移圖，zui后依一定的規則將狀態轉移圖轉繪為步進梯形圖程序。因此步進梯形圖和狀態轉移圖是一一對應的，在進行編程時，我們首先是要根據設備的工藝過程控制要求，繪出狀態轉移圖。

　　
狀態法編程思想其實就是將復雜的順序控制過程分解為若干個工作“狀態”，然后分別進行編程，zui后再組合成整體程序。這種編程方法可以使編程工作程序化和規范化，是 PLC 程序設計的重要方法。狀態轉移圖是狀態編程的工具，圖中包含了順序控制程序所需用的全部狀態及各狀態間的相互。對某一具體狀態來說，狀態轉移圖給出了該狀態的驅動任務、狀態轉移的條件和狀態轉移的方向。因此，狀態轉移圖可以非常清晰地表達出順序控制的整個工藝流程，形象直觀，可讀性很強，特別在復雜的順序控制程序中應用起來非常方便。

　
　例如，某 PLC 控制的送料小車，小車原位停止時壓下限位開關 SQ1（X0），按下啟動按鈕 SB（X2），Y2接通小車前進，當運行到料斗下方時壓下限位開關SQ2（X1），Y2 斷開小車停止，同時 Y0 接通料斗門打開給小車加料，延時 10 秒后關閉料斗，Y3 接通小車后退返回，當回到原位時壓下限位開關 SQ1（X0），Y3斷開小車停止，Y1 接通小車底門打開卸料，延時 8 秒后卸料結束，完成一次動作，并可以循環。

　　
該運料小車控制系統為典型的順序控制，采用狀態編程，其狀態轉移圖如圖 1 所示。 在負載驅動部分，Y1 前面加 X1 的常閉的作用是壓下限位開關后，能讓電動機的電源及時切斷，確保準確定位，從而保證運料小車工作的可靠性。小車運動控制狀態轉移圖可以轉換成對應的步進梯形圖，步進開始用STL 指令，其具有主控和跳轉功能，確保各狀態驅動嚴格按順序進行，步進結束用 RET 指令返回。

圖 1 狀態轉移圖

2 使用啟動- 保持 - 停止電路編程

　　
啟動 - 保持 - 停止電路是zui基本的 PLC 控制電路，有關斷優先和接通優先兩種形式，一般采用關斷優先控制，同時也可以衍生出許多常用控制電路程序。利用啟動 - 保持 - 停止電路思想，按照實際的控制邏輯，也可以很方便的設計出順序控制程序。

　　
例如某設備工作循環為：X1 接通后 Y1 接通—X2 接通后 Y2 接通，同時 Y1 斷開—X3 接通后 Y3 接通，同時 Y2 斷開—X4 接通后 Y1 接通，同時 Y3 斷開，自動循環。利用啟動 - 保持 - 停止電路設計的控制梯形圖如圖 2 所示，系統啟動后能一直按順序自動循環運行，若 X5 接通，則 Y0-Y3 都斷開，系統停止工作?？刂铺菪螆D利用常開常閉觸點、線圈等來實現輸出的順序接通控制，控制邏輯也很直觀，停止信號接通時，執行數據傳送指令 MOV，使 Y0-Y3 都清零斷開，實現設備停止。

 
圖2 起保停實現順序控制

3 使用置位和復位指令編程

　　利用置位指令 SET 和復位指令 RST 也可以實現順序邏輯控制，圖 3 所示的順序控制可以改為利用SET 和 RST 來實現。由于作用于輸出繼電器這類位元件時，SET 指令是實現接通并且保持，RST 指令是斷開并且保持。因此控制程序中就不再需要用輸出繼電器的常開觸點來自鎖，直接由觸點邏輯條件來控制輸出繼電器的復位和接通就可以，這種編程方法的順序轉換關系明確，程序也很容易理解，常用于控制系統中手動控制程序的設計。

圖3 位移位指令順序循環控制

4 使用移位指令編程

　　FX 系列 PLC 的移位指令常用的有循環移位指令和位移位指令。循環移位指令可以使數值或狀態實現自動循環移位變換，使用簡單，但是只能操作 16位或 32 位數據，使用受到限制。位移位指令使用靈活，可以對范圍內的任意位數據移位。用移位指令設計的梯形圖看起來簡潔，指令也較少，但對較復雜控制系統設計就不方便，在工業控制中較少使用，大多數應用于彩燈順序控制電路中。如圖 3 所示的控制程序，利用位移位指令實現了 Y0—Y11 共 10 個輸出繼電器的順序輪流接通。當 X0 接通時，Y0—Y11 正序輪流接通 1 秒；當 X0 斷開時，Y0—Y11 反序輪流接通 1 秒，且能循環。如果輸出接彩燈即可以實現彩燈的順序自動控制。

5 結束語

　　PLC 的順序控制程序設計方法很多，每種控制程序形式都有其優缺點，編程時可以根據具體控制對象特征來選用，zui終設計出優化、可靠的順序控制程序。