PLC存储器类型及容量选择PLC系统所用的存储器基本上由PROM、E-PROM及PAM三种类型组成,存储容量则随机器的大小变化,一般小型机的大存储能力低于6kB,中型机的大存储能力可达64kB,大型机的大存储能力可上兆字节。
开关量输入/输出通过标准的输入/输出接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制(开/关)设备(如指示灯、报好器、电动机起动器等)接收信号。软件选择在系统的实现过程中,PLC的编程问题是非常重要的。
PLC控制系统设计的一般步骤是什么。设计PLC应用系统时,首先是进行PLC应用系统的功能设计,即根据被控对象的功能和工艺要求,明确系统要做的工作和因此的条件。然后是进行PLC应用系统的功能分析,即通过分析系统功能,提出PLC控制系统的结构形式,控制信号的种类、数量,系统的规模、布局。
后根据系统分析的结果,具体的确定PLC的机型和系统的具体配置。PLC控制系统设计可以按以下步骤进行。1.熟悉被控对象,制定控制方案分析被控对象的工艺过程及工作特点,了解被控对象机、电、液之间的配合,确定被控对象对PLC控制系统的控制要求。
2.确定I/O设备根据系统的控制要求,确定用户所需的输入(如按钮、行程开关、选择开关等)和输出设备(如接触器、电磁阀、信号指示灯等)由此确定PLC的I/O点数。3.选择PLC选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择。
4.分配PLC的I/O地址根据生产设备现场需要,确定控制按钮,选择开关、接触器、电磁阀、信号指示灯等输入输出设备的型号、规格、数量;根据所选的PLC的型号列出输入/输出设备与PLC输入输出端子的对照表,以便绘制PLC外部I/O接线图和编制程序。
5.设计软件及硬件进行PLC程序设计,进行控制柜(台)等硬件的设计及现场施工。由于程序与硬件设计可同时进行,因此,PLC控制系统的设计周期可大大缩短,而对于继电器系统先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。
6.联机调试联机调试是指将模拟调试通过的程序进行在线统调。开始时,先不带上输出设备(接触器线圈、信号指示灯等负载)进行调试。利用编程器的监控功能,采分段调试的方法进行。各部分都调试正常后,再带上实际负载运行。
如不符合要求,则对硬件和程序作调整。通常只需修改部分程序即可,全部调试完毕后,交付试运行。经过一段时间运行,如果工作正常、程序不需要修改则应将程序固化到EPROM中,以防程序丢失。7.整理技术文件包括设计说明书、电气安装图、电气元件明细表及使用说明书等。
PLC控制系统中电气控制原理图的设计及绘制电气控制原理图是根据所要达到的控制过程需要的控制信号和被控制设备及控制要求绘制出来的,因此,绘制电气控制原理图首先要分析控制过程和控制要求,然后按的步骤来完成。
设计PLC的电气控制原理图,首先要了解输入输出信号的性质和相关要求,然后再根据所选用的PLC来合理地安排输入输出地址,后才能完成电气原理图的设计。1)输入/输出点数根据要实现的具体工作过程和控制要求理清有哪些输入量,需要控制哪些对象,输入量的个数即所需要的输入点数,需要控制的对象需要的信号数即所需要的输出点数。
2)PLC的输入输出地址分配表输入输出地址分配表是根据控制要求中需要的输入信号和所要控制的设备来确定PLC的各输入输出端子分别对应哪些输入输出信号或设备所列出的表。如表1所示为PLC控制的四路抢答器的I/O地址分配表。
表1控制四路抢答器的PLCI/O地址分配表I/O地址分配表一般要根据输入输出信号的信息和相关要求及所选用的PLC型号来进行分配,关于输出信号,需要了解所控制的设备的电源电压和工作电流,然后按照所需电源的不同进行分组。
3)绘制电气控制原理图的要求在绘制电气控制原理图时,首先要求整体布局合理,一般是左边为输入回路,右边为输出回路,或者下边为输入回路,上边为输出回路,主要控制元件位于中间位置;其次要求所画原理图正确;再次所用元器件的图形符号应符合中华人民共和国标准,要求对所用元件进行标注和说明,并对所有连线进行编号。
可编程序控制器的合理选择机型的选择我国市场上流行的有如下几家PLC产品:1.施耐德公司,包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品,目前有Quantum、Premium、Momentum等产品;2.罗克韦尔公司(包括AB公司)PLC产品,目前有SLC、MicroLogix、ControlLogix等产品。
如YL-235A光机电一体化实训装置中所用的PLC为FX2N-48MR型,它的输出分为五组,其中有四组是四个输出端共用一个COM端,有一组是八个输出端共用一个COM端。PLC机型选择的基本原则是:在功能满足要求的前提下,选择可靠、维护使用方便以及性能价格比优的机型。
通常做法是,在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合,建议选用整体式结构的PLC;其他情况则好选用模块式结构的PLC;对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中,一般其控制速度无须考虑,因此,选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求;而在控制比较复。
这样,同一机型的PLC模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理;同时,其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发;此外,由于其外部设备通用,资源可以共享,因此,配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个DCS系统,这样便于相互通信,集中管理。
根据不同的应用对象,表1列出了PLC的几种功能选择。表1PLC的功能及应用场合应该注意的是,同一企业应尽量做到机型统一。二、I/O的选择成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分,可分为微型PLC(32I/O)、小型PLC(256I/O)、中型PLC(1024I/O)、大型PLC(4.69I/O)、巨型PLC(8195I/O)五种。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。PLC有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
(一)确定I/O点数根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时,应再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。
表2典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数(二)开关量I/O开关量I/O接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制设备(如指示灯、报好器、电动机起动器等)接收信号。典型的交流输入/输出信号为24~240V,直流输入/输出信号为5~240V。
尽管输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的,如用于错误信号的抖动电路等。(三)模拟量I/O模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+11V、4~20mA或10~50mA。
一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口,因而可接收低电平信号,如RTD、热电偶等。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。(四)特殊功能I/O在选择一台PLC时,用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定(如定位、快速输入、频率等)。
有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据,从而使CPU从繁重的任务处理中解脱出来。(五)智能式I/O当前,PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的I/O模块。一般智能式I/O模块本身带有处理器,可对输入或输出信号作预先规定的处理,并将处理结果送入CPU或直接输出,这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。
表3选择PLC的I/O接口模块的一般规则三、存储器类型及容量选择PLC系统所用的存储器基本上由PROM、EPROM及RAM三种类型组成,存储容量则随机器的大小变化,一般小型机的大存储能力低于6kB,中型机的大存储能力可达64kB,大型机的大存储能力可上兆字节。
综上,表3归纳了选择I/O模块的一般规则。PLC的存储器容量选择和计算的种方法是:根据编程使用的节点数计算存储器的实际使用容量。第二种为估算法,用户可根据控制规模和应用目的,按照表4的公式来估算。
为了使用方便,一般应留有25%~30%的裕量,获取存储容量的佳方法是生成程序,即用了多少字。表4同时给出了存储器容量的估算方法。表4控制目的估算存储器容量的方法四、编程器和外部设备的选择在系统的实现过程中,PLC的编程问题是非常重要的。
用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。通常情况下,小型控制系统一般选用价格便宜的简易编程器,如果系统较大或多台PLC共用,可以选用功能强、编程方便的图形编程器。如果有个人计算机,可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。
同时,为了防止因干扰、锂电池电压下降等原因破坏RAM中的用户程序,可以选用EEP-ROM模块作为外部设备。五、实例(一)利用三菱PLC实现对印刷机的控制印刷机的一套电气设计属于系统设计,为了使产品性能稳定,易于维护,采用以PLC为主控器的控制方案。
印刷机要求易于操作,精度高,输入、输出点较多,因此采用双机通讯。上位机采用三菱的FX2N-80MR、FX2N-80MR自带I/O接口,可以接40点输入,40点输出,主要负责主传动的控制,各机组离合器的控制,以及气泵,气阀的控制等。
下位机采用三菱FX2N-64MR、FX2N-64MR可以接32点输入,32点输出,主要负责水辊电机的控制,主传动的调速输出,调版电机数据采集等。上位机与下位机采用RS485,通讯,通讯方便,可靠。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏,主要负责水辊电机速度显示,调版显示,以及整机故障显示等。
(二)欧姆龙(OMRON)PLC在石油加工工业中的应用在石油加工工业中,大型旋转机组是装置设备的重要组成部分,重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统从满足工艺生产需求出发,考虑到性、可靠性、经济性、可扩展性等因素,采用了OMRON公司生产的CPM2AH型PLC进行系统构建,CPM2AH自带I/O接。
本系统运行可靠,维护方便,操作简便直观,大大提高了胶印机的档次。六、结束语随着科技的不断进步,PLC的种类日益繁多,功能也逐渐增强。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法,但在实际工作中还要依据实际情况做出适当的调整,以便设计出满足期望的工业控制系统。
对可编程序控制器控制系统的可靠性探讨可编程序控制器(以下简称PLC)是在程序控制器和微机控制器的基础上发展起来的微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。从广义上讲,PLC是一种计算机系统,比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口,并已成为自动化控制系统的基本装置。
PLC已经广泛应用于机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中,已基本取代了传统的继电器和接触器的逻辑控制。用PLC来控制系统设备,其工作的可靠性要比单纯继电器和接触器控制大大提高。就PLC本身而言,平均无故障时间一般已可达3~5万小时;而三菱的F系列,据称其平均无故障时间已达30万小时。