控制系統(tǒng) 省賽獲獎

項目二：認識自動機的機電系統(tǒng)子任務(wù)2：可編程控制器PLC子任務(wù)3：PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用

（續(xù)）任務(wù)一:認識自動機的控制系統(tǒng)子任務(wù)2：可編程控制器PLC

PLC的基本概念-PLC的由來可編程控制器為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的，汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝，十分費時、費工、費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，提出了十項招標指標，即：1.PLC的由來子任務(wù)2：可編程控制器PLC1）編程方便，現(xiàn)場可修改程序；2）維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3）可靠性高于繼電器控制裝置；4）體積小于繼電器控制裝置；5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；6）成本可與繼電器控制裝置競爭；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，接觸器等；9）在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；10）用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。子任務(wù)2：可編程控制器PLC1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離2）各輸入端均采用R-C濾波器3）各模塊均采用屏蔽措施4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源5）對采用的器件進行嚴格的篩選6）良好的自診斷功能7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。2.PLC的主要特點（1）高穩(wěn)定性子任務(wù)2：可編程控制器PLC

PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。（2）豐富的I/O接口模塊子任務(wù)2：可編程控制器PLC為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)子任務(wù)2：可編程控制器PLC（4）編程簡單易學PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。（5）安裝簡單，維修方便PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。子任務(wù)2：可編程控制器PLC3.PLC的功能（1）邏輯控制（2）定時控制（3）計數(shù)控制（4）步進(順序)控制（5）PID控制子任務(wù)2：可編程控制器PLC（6）數(shù)據(jù)控制：PLC具有數(shù)據(jù)處理能力。（7）通信和聯(lián)網(wǎng)（8）其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。子任務(wù)2：可編程控制器PLC4.PLC的基本結(jié)構(gòu)子任務(wù)2：可編程控制器PLC（1）中央處理單元(CPU)

中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。子任務(wù)2：可編程控制器PLC（2）儲存器存放系統(tǒng)軟件的存儲器：系統(tǒng)程序存儲器；存放應(yīng)用軟件的存儲器：用戶程序存儲器；

PLC常用的存儲器類型：

1）RAM讀/寫存儲器

2）EPROM可擦除的只讀存儲器

3）EEPROM電可擦除的只讀存儲器子任務(wù)2：可編程控制器PLC（3）PLC存儲空間的分配PLC的存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：

1）系統(tǒng)程序存儲區(qū)

2）系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）

3）用戶程序存儲區(qū)子任務(wù)2：可編程控制器PLC5.PLC的工作原理

PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的：（1）繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。

子任務(wù)2：可編程控制器PLC（2）PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。

子任務(wù)2：可編程控制器PLC

為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式---掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。

子任務(wù)2：可編程控制器PLC子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用目前典型的PLC功能有下面幾點。

（1）順序控制：這是可編程控制器最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制。程控：在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液體、速度、電流和電壓等，稱為模擬量。可編程控制器有A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，這樣，可編程控制器可以作模擬控制用于程控。

（2）數(shù)據(jù)處理：一般可編程控制器都設(shè)有四則運算指令，用PLC可以構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)采集和處理、控制生產(chǎn)過程。較高檔次的可編程控制器都有位置控制模塊，用于控制步進電動機，實現(xiàn)對各種機械的位置控制。

（3）通信聯(lián)網(wǎng)：可編程控制器的通信模塊可以滿足通信聯(lián)網(wǎng)要求。

子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

恒壓供水項目方案技術(shù)要求(1)生活供水時，系統(tǒng)應(yīng)低恒壓值運行，消防供水時系統(tǒng)應(yīng)高恒壓值運行。(2)實現(xiàn)水泵的變頻起動，壓力變化過程中保證水泵從變頻到工頻的可靠、安全的切換。(3)三臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取“先啟先?！钡脑瓌t接入和退出。(4)在用水量小的情況下，如果一臺泵連續(xù)變頻運行時間超過3h，則需切換到下一臺泵，具有“倒泵功能”，避免某一臺泵工作時間過長。子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用恒壓供水項目方案技術(shù)說明一、S7200的中斷內(nèi)外中斷源共34個，分為三大類：通信中斷、輸入/輸出中斷和時基中斷。定時中斷常用于模擬量的定時采樣、轉(zhuǎn)換、PID控制。

2個定時中斷（1-255ms）：定時中斷0中斷號10定時時間特殊存儲器SMB34定時中斷1中斷號11定時時間特殊存儲器SMB35子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用二、4條中段指令全局性中斷允許ENI（禁止DISI）指令：全局地允許（禁止）所有被連接的中斷事件。1、允許中斷ENI（EnableInterrupt）2、禁止中斷DISI（DisableInterrupt）3、中斷連接指令A(yù)TCH（AttachInterrupt）：將中斷事件EVNT與中斷服務(wù)程序號INT相關(guān)聯(lián)，并使能該中斷事件。4、中斷分離指令DTCH（DetachInterrupt）：將中斷事件EVNT與中斷服務(wù)程序號INT相關(guān)聯(lián)切斷，并禁止該中斷事件。子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用PID指令算法：標準位置式三、S7200的PID指令PID控制器的輸出M(t)與輸入e(t)的關(guān)系式為：

M(t)一控制器的輸出量，M0為輸出的初始值；e(t)=sp(t)–pv(t)一誤差信號；KC

一比例系數(shù)；TI一積分時間常數(shù)；TD一微分時間常數(shù)。子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用四、控制框圖

子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用四、控制圖示意

子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用五、主電路

子任務(wù)3：PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用五、主電路

代碼名稱地址KM11泵工頻運行接觸器Q0.0KM21泵變頻運行接觸器Q0.1KM32泵工頻運行接觸器Q0.2KM42泵變頻運行接觸器Q