plc控制系统（通用9篇）
电科班
一、摘要
随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为宣传自己企业的形象和产品,均采用广告手法之一:霓虹灯广告屏来实现这一目的.当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告均可以见到,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多中彩色的灯管,另一种为光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果。这些灯的亮灭,闪烁时间及流动方向等均可以通过PLC来达到控制的要求。
随着P
LC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。
PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。
PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：
(一)合理的结构型式，(二)
安装方式的选择，(三)相应的功能要求，(四)响应速度要求，(五)系统可靠性的要求，(六)机型尽量统一。
二
.控制系统介绍及控制要求
本控制系统只要是用于控制霓虹灯和边框流水灯的按顺序的闪烁。它能让你在不用人控制的情况下，进行灯的自动闪烁，达到宣传的目的。如图1，八个字能按顺序地进行亮灭，并且边框的灯能同时地隔位闪烁。
1.霓虹灯广告屏示意图
利用s7-200控制由8根灯管，24只流水灯，每4只灯为一组广告牌。，如下图所示：
图1
2.控制要求：
（1）该广告屏中间8根灯管亮灭的时序为：第1根亮→2亮→3亮→……→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→……→1按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8根开始亮，顺序点亮7→6→……→1，时间间隔1s，显示5s，再从1→2→……→8按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，然后重复运行，周而复始。
（2）24只流水灯，4个一组分成6组，从Ⅰ→Ⅱ→……→Ⅵ按1s时间间隔依次向前移动，且点亮时每相隔1灯为亮，即从Ⅰ“、”亮→Ⅱ“、”亮，同时Ⅰ“、”灭→Ⅲ““、”亮，同时Ⅱ“、”灭……，如此移动一段时间（如30s）后，再反过来移动一段时间：Ⅵ“、”亮
→Ⅴ“、”亮，同时Ⅵ“、”灭，……如此循环往复。
（3）系统有单步/连续控制，有起动和停止按钮。
（4）起动时，灯管和流水灯同时起动，关闭时，可同时也可分别关闭。
（5）要求有移位指令的应用
（6）在控制要求1中，若要求将全亮后显示10s改为以0.5s间隔同时闪烁5s，试修改程序。
三.工作原理
1.I/O分配
根据控制要求，PLC控制霓虹灯广告显示屏的输入，输出地址如下表所示，其中SB1为启动开关,SB2为停止开关,SB3为单步连续选择开关SB4为不进按钮开关.Q0.0～Q0.7控制霓虹灯用的发光管模拟显示，Q1.0～Q2.1控制6组流水灯泡。如表1
输入接点
输入开关名称
I0.0
启动按钮SB1
I0.1
停止按钮SB2
I0.3
单步/连续开关SB3
I0.4
步进按钮开关SB4
输出接点
输出名称
Q0.0
灯管1
Q0.1
灯管2
Q0.2
灯管3
Q0.3
灯管4
Q0.4
灯管5
Q0.5
灯管6
Q0.6
灯管7
Q0.7
灯管8
Q1.0
L1.L3流水灯
Q1.1
L2.L4流水灯
Q1.2
L5.L7流水灯
Q1.3
L6.L8流水灯
Q1.4
L9.L11流水灯
Q1.5
L10.L12流水灯
Q1.6
L13.L15流水灯
Q1.7
L14.L16流水灯
Q2.0
L17.L19流水灯
Q2.1
L18.L20流水灯
Q2.2
L21.L23流水灯
Q2.3
L22.L24流水灯
2.PlC型号的选择
由于共由20个端口输出，并且用是交流点的，所以我选择用FX2N-48MR-001.FX2N-48MR-001的主要的技术参数：输入继电器的24点，输出继电器由24点。电源电压为AC100-240V
50/60Hz。
3.硬件接线图
图
4．时序图
5.流程图
6.梯形图及程序
0.1启动
LD I0.1
EU
MOVB 16#1, MB0
MOVW 16#FF, VW0
S M1.0, 1
MOVB 16#81, VB2
I0.2总停止
LD I0.2
MOVB 16#0, MB0
MOVW 16#0, VW0
R M1.0, 2
MOVB 16#0, VB2
8路灯管单独停止
LD I0.2
MOVB 16#0, MB0
MOVW 16#0, VW0
24l路循环灯管单独停
LD I0.3
R M1.0, 2
MOVB 16#0, VB2
8路灯管控制,Q0----7（QB0）为8路灯管输出控制点
LD SM0.0
LPS
A M0.0
LPS
A SM0.5
EU
RLW VW0, 1
LPP
AW= 16#FF00, VW0
EU
RLB MB0, 1
LRD
A M0.1
LPS
TON T37, 100
A T37
A SM0.5
EU
RRW VW0, 1
LPP
AW= 16#FF, VW0
EU
RLB MB0, 1
LRD
A M0.2
LPS
TON T38, 20
A T38
A SM0.5
EU
RRW VW0, 1
LPP
AW= 16#FF00, VW0
EU
RLB MB0, 1
LRD
A M0.3
LPS
TON T39, 50
A T39
A SM0.5
EU
RLW VW0, 1
LPP
AW= 16#FF, VW0
TON T40, 20
LPP
A T40
MOVB 16#1, MB0
LD SM0.0
LPS
A SM0.5
MOVB VB1, QB0
LPP
AN SM0.5
A M0.1
AN T37
MOVB 16#0, QB0
24路循环灯控制，由于2个灯同时亮，所以每2个共用一个输出点。QB1单数灯管，QB2双数灯管（双数的灯管安装顺序与单数灯管相反，即Q1.0-----Q1.5对应灯管1,3-------21,23，Q2.0-----Q2.5对应灯管24.22-------4,2,这样可以省掉一些程序）
LD SM0.0
LPS
A M1.0
LPS
A SM0.5
EU
RLB VB1, 1
LRD
AN M1.1
TON T42, 300
LRD
A T42
EU
S M1.1, 1
LRD
A M1.1
TON T43, 300
LPP
A T43
EU
R M1.1, 1
LRD
AN M1.1
MOVB VB1, QB1
MOVB 16#0, QB2
LPP
A M1.1
MOVB VB1, QB2
MOVB 16#0, QB1
7.主电路
四、设计心得
本程序是用STL图所写的，在启动按钮按下以后，有两步程序同时运行，一个是霓虹灯字的亮灭，一个是四周边框流水灯的亮灭。霓虹灯字的亮灭：在按下启动按钮以后，八个字会按要求亮灭，主要是计时器控制的，在S20和S21中，S20是灯的正序亮反序灭，S21是灯的反序亮正序灭。流水灯的亮灭，状态就比较多了，我是把每一中亮的情况都纳入一个状态的，所以有6中状态，然后在循环，在30秒过后，会由正序的亮转换成反序的亮。反序的亮30秒都又转换成正序的两，这个30秒我是用计数器控制的，因为每一个循环是6秒，那30秒就是5次，计到5次都才会进行正反序的转换。
经过这次的课程设计，使得我对PLC的掌握进一步的增强，加深了对PLC它们的理解，并对PLC产生了浓厚的兴趣，但是我也深深的知道自己的不足之处，比如说对应用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序复杂程度。多在学习过程中不能想通的问题，在PLC调试过程中，终于得以解决。可以看出它对理论教学起到了必要的补充和额拓宽作用，对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才必不可少。在这次的课程中，我发现PLC在工业控制中的作用很大，它能使人的控制转变成电脑的控制，大大地降低了产品的成本，很大地提高生产效率。
在此过程中我还发现到修改完善程序的重要性。当时编完一个程后感觉是正确的。就是这样还要仔细检查自己的程序。考虑到各种可能发生的情况。
经过这次课程设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。相信通过这次课程设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。
五、参考文献
1．史国生主编
《电气控制与可编程控制器技术》
北京:
化学工业出版社
2005.2
2．尹宏业主编
《PLC可编程控制器教程》
北京：航空工业出版社
1997
3．廖常初主编
《PLC编程及应用
》
北京：机械工业出版社
2002
4．张万忠主编
《可编程控制器应用技术》
北京：
化学工业出版社
2002
5．张凤珊主编
《电器控制及可编程控制器》
北京：中国轻工业出版社
关键词：组态技术,全真模拟,PLC,输煤控制系统
输煤系统不仅是电厂不可或缺的原料供给系统, 还是制约电厂生产运营效率与质量的重要环节, 更是电厂生产运营各环节中设备数量最多、生产线最长、工作环节最恶劣以及劳动强度最大的环节, 是易发、频发设备故障甚至人身伤亡事故的环节, 是生产管理困难且安全运行要求极高的环节。因此, 实现输煤自动化是电厂企业提高生产效率与质量水平的必要条件, 需要各科研院所、电厂企业等相关人员进行持续、深入的研究和探索。
1 组态技术概述
组态技术是一种借助组态软件带有的工具与方法对某任务过程进行模拟的技术。在组态技术出现前, 对任务过程进行模拟需要使用Visual Basic等编写程序, 工作量大, 而且周期长, 还难以完全避免错误。在组态技术出现后, 依靠组态软件强大的数据采集、处理、存储和图形、信息处理以及通讯等功能, 能够对工业对象的具体动作和特性进行映射, 对电子信号进行动画处理, 控制功能可以满足电厂等工业生产管理的需要。下文将结合Kingview 6.5应用的实例探讨全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统的具体构成和相应的软件设计。
2 PLC电厂输煤控制系统的构成
系统构成包括硬件、软件、通讯协议3个方面:
在硬件构成方面, 系统采用三菱公司生产的FX系列PLC, 上位PC机作为监控中心, 通过编程口与PLC之间进行通讯。上位机与下位机之间的通讯可以根据实际情况选择适合的端口, 由于上位机是RS-232C串行接口标准, 下位机编程口是RS-422标准, 需要使用相应的接口适配器。
在软件构成方面, 主要包括安装在上位机中的FXGPWIN与Kingview 6.5, 前者是编程软件, 后者是组态仿真软件。FXGPWIN能够输入、注释、修改、编译PLC程序并监控运行状态, 还可以设置各项参数。Kingview 6.5能够全真模拟PLC控制对象, 被控对象能够接受控制信号并按照控制程序在计算机屏幕上将控制的全部内容以动画的形式予以显示, 还可以通过数值输入、按钮等方式主动向PLC发布命令和参数。
在通讯协议方面, RS-232C协议定义了端口连接方式和数据传输方式, 上位机与下位机的通讯必须在硬件互联的基础上, 按照通讯协议进行通讯程序的编写, 确保数据位、停止位等数据传送格式完全相同, 实现软件上的一致。
3 PLC电厂输煤控制系统的软件设计
软件设计包括PLC控制设计、仿真画面设计两个方面:
在PLC控制方面, 需要在掌握电厂输煤系统实际要求的基础上, 设计PLC输入与输出分配表和系统控制程序。第一, 电厂输煤系统实际要求, 以输煤系统由输煤皮带机、叶轮给煤机各两台和犁煤器、碎煤机滚动筛以及带式除铁器等组成为例, 为保证该套输煤系统的可靠运行, 需要同时具有手动与自动控制方式, 使用选择开关对两种控制方式进行切换, 输煤系统中各个设备的运作需要遵循既定的程序, 并确保出现设备故障时能够自动停车、及时发出警报。另外, 在设备启停过程中, 需要设置一定的时间间隔, 例如本例中需要统一设定10s的启动延时, 而停机延时需要根据设备具体情况来定;第二, PLC输入与输出分配表, 输入端口中只有自动与手动的切换开关使用转换开关, 除此之外都使用自动复位点动按钮, 输出设备中只有带式除铁器与报警灯使用电磁铁控制, 除此之外都是用接触器控制。具体内容如XO端口为自动启动功能、X6端口为带式除铁器手动启动功能、X20端口为报警消除功能、Y6端口为犁煤机动作功能;第三, 系统控制程序主要指的是启停控制程序, 需要电厂输煤系统在PLC控制下依照一定的顺序进行依次启停, 以完成输煤过程。根据输煤系统的实际要求, 需要按照逆序启动, 从犁煤机开始启动, 直到一号叶轮给煤机最后启动, 各设备启动间隔十秒时间, 在停止时, 由一号叶轮给煤机开始停止, 直到犁煤机最后停止, 停止时间间隔除带式除铁器与碎煤机滚动筛之间、二号叶轮给煤机与二号带式输煤机之间为20s间隔, 其余为10s间隔。
在仿真画面设计方面, 为实现全真模拟PLC控制对象, 本系统定义了32个变量, 包括X0-X21、Y0-Y7 26个离散型变量和Y10等6个内存整型变量。当使用自动档并按下“自动启动”时, 输煤系统将在PLC控制下依次启动犁煤机等设备, 仿真画面将显示煤粒经一号叶轮给煤机等设备的输送过程, 当按下“自动停止”时, 输煤系统将在PLC控制下依次停止一号叶轮给煤机等设备。如果任何一台设备出现故障, 将在PLC控制下发出警报, 未启动设备将继续保持停止, 已启动设备将立即停止运转, 直至故障消除并复位报警灯、按下“自动启动”后, 输煤系统才会恢复正常运行。
4 结论
综上所述, 借助Kingview 6.5软件的PLC输煤控制系统不仅能够全真模拟PLC控制对象, 还能够替代实物接受PLC的控制信号并向其发出命令, 实现与PLC的数据传输。基于组态技术的全真模拟PLC控制对象的PLC电厂输煤控制系统, 能够直观、具体的显示输煤系统控制的过程与结果, 不仅便于程序编制、现场调试等工作, 还能够以较少的投入开发出性能更好的PLC输煤控制系统。
参考文献
[1]孙晓峰.基于PLC的输煤程控系统改造[J].自动化应用, 2010 (2) .
[2]王占彬.PLC控制网络在火力发电厂输煤控制系统的应用[J].中国电力教育, 2009 (S1) .
[3]张金姣.基于组态技术的PLC电厂输煤控制系统的仿真[J].湖北工业大学学报, 2009 (4) .
[4]甘焱.火力发电厂输煤控制系统浅谈[J].红水河, 2010 (3) .
关键词：S7-200；CPU224；PLC；小型冷库系统；梯形图；顺序功能图
中图分类号： TB657.1：TP273 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）23-131-2
0 引言
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置[1]。PLC及其有关的外围设备都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计[2]。
本小型冷库PLC控制系统是按照PLC控制系统的设计基本原则，将电气控制的小型冷库控制系统用PLC控制系统设计出来，此系统用S7-200 CPU 224[3]作为控制核心，合理地进行了输入输出点数的分配，并用STEP 7-MicroWIN[1]设计出符合控制要求的梯形图，通过西门子PLC仿真软件仿真调试出指令表，并在此设计系统中包含了输入输出点分配表，顺序功能图，PLC外部接线图。
1 主电路系统设计
本小型冷库采用22kW压缩式制冷机一台，采用水冷式冷凝器，冷却水泵一台和玻璃钢冷却塔一座。水泵电动机功率为4kW，冷却塔风机电动机功率为1.1kW。主接线图中M1为冷却泵电动机，M2为冷却塔风机电动机，M3为压缩机电动机。三相交流电源经低压断路器QS引入，住为此主电路的总开关，三台电动机单向连续运转，分别由接触器KM1、KM2、KM3控制。热继电器FR1、FR2、FR3分别对三台电动机做过载保护，熔断器FU1、FU2、FU3分别对三台电动机做短路保护。根据此控制要求，设计出此小型冷库控制系统电气控制主接线图见图1，根据分析可知在此主电路系统中需要PLC输入点7个。输出点3个。
2 控制电路系统设计
①按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。②按下M1的启动按钮SB2，接通KM1和KA1的线圈，线圈吸合并自锁，M1启动运转。
③为保护压缩机开机后，不会因为冷凝器散热条件不好，导致制冷剂温度计相应的压力过高而造成故障，制冷机组开车顺序必须先启动冷却泵和冷却塔风机，然后才能启动压缩机。同理，若冷却泵和风机停止工作时，压缩机也应该停止。此要求的实现方法是激昂冷却泵电动机中间继电器KA1、风机电动机中间继电器KA2的敞开出头串接在压缩机电动机接触器KM3线圈的电路中，从而实现顺序连锁保护。④压缩机气动控制回路为1→SA手动→FR3→KP→KA3→KA1→KA2→KM3线圈→0，KM3线圈吸合，压缩机电动机M3启动运转制冷。冷酷温度降为预选上限温度，上限温控中间继电器KA4线圈通电并自锁，SA处于自动档，库温继续下降，直到预设下限温度，显现温控中间继电器KA5线圈通电吸合，KA4线圈断电释放，KM3线圈断电，压缩机停止运行，随着制冷机的停止，库温升高，达到设定上限温度，温度控制器降温空上限继电器KA4线圈通电吸合，重复温控过程，使温度在上限与下限温度之间，满足冷藏需要。⑤由上述的控制要求知道在此控制电路系统的PLC设计中需要输入点8个。
3 信号电路系统设计
由控制变压器供出6.3V信号电压，供给3个红色指示灯、3个绿色指示灯分别指示冷却泵、冷却塔风机与压缩机的停止与正常工作，1个只是压力故障指示灯。由此可知道此信号电路系统的PLC设计中需要输出点7个[4]。
4 输入输出点分配
输入输出点分配表见表1。
5 梯形图设计
①压力继电器动作的开关在此系统中采用按钮控制模拟压力继电器的压力是否达到整定值，将按钮按下表示达到。在此使用的是按钮SB7，PLC中的输入点为I1.3，Network 1中表示刀开关控制总电路在Network 7中对压缩机吸排气压力正常模拟，同时Network 8报警响铃。Network 12表示压力故障指示。Network 10冷却泵正常工作指示，Network 11冷却泵停止工作指示。②上限温度与下限温度的达到与否通过按钮控制模拟其状态，按下相应按钮表示达到上限温度或下限温度。在此采用按钮SB5、SB6来分别表示达到上限温度和下限温度，在Network4中进行达到上限温度模拟，在Network 5中进行达到下限温度模拟。PLC中的输入点为I1.1和I1.2。按下I1.1表示达到上限温度，M0.3的常闭触点断开使Q0.2断开，压缩机停转，同时M0.3的常开触点闭合，为接通M0.4做准备，压缩机停转，制冷结束，库温升高，按下I1.2模拟达到下限温度，接通M0.4，同时通电延时型定时器T37接通开始计时，设定时间为10S，10S后，T37的常开触点闭合，M0.4的常闭触点使MO.3断开，M0.3的常闭触点使Q0.2接通，压缩机重新开始运转。直到下一次模拟达到上限温度，重复上述温控过程，使Q0.2重复运行，达到库温在上限温度和下限温度之间。
参 考 文 献
[1] 林小峰.可编程控制器原理及应用[M].北京：高等教育出版社，1994.
[2] 田瑞庭.可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社，1994.
[3] 张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2001.12.
（一）分析被控对象并提出控制要求
详细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，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。
（二）确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。
（三）选择PLC
PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章第二节。
（四）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
1.分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在第2步中进行。
2.设计PLC外围硬件线路
画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入可编程控制器的控制电路等。
由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。
（五）程序设计
1.程序设计
根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：
（1 ）初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。
（2） 检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。
（3 ）保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。
2.程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
（1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。
（2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。
（六）硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：
1）设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2）设计系统各部分之间的电气互连图。
3）根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
（七）联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
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，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
（八）整理和编写技术文件
技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。
PLC控制系统常见故障分析和维护
为了延长PLC控制系统的寿命,在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有较明白的估计,也就是说,要知道整个系统哪些部件最容易出故障,以便采取措施.
作 者：鲁志刚 NU Zhi-gang 作者单位：遵义师范学院,贵州,遵义,563002刊 名：遵义师范学院学报英文刊名：JOURNAL OF ZUNYI NORMAL COLLEGE年，卷(期)：11(2)分类号：Q811.211关键词：PLC 继电器 接触器
对于三菱PLC系统供电的电源，应采用非动力线路供电，直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器，且变压器容量应比实际需要 大1.2～1.5倍左右，还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。三菱PLC的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电，以减少外围传感器内部 或供电线路短路故障对三菱PLC系统的干扰。此外，为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，UPS具备过压、欠压保护功能、软 件监控、与电网隔离等功能，可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备，交流供电电路可采用双路供电系统。
2、正确选择电缆的和实施敷设，消除三菱plc的空间辐射干扰。
不同类型的信号分别由不同电缆传输，采用远离技术，信号电缆按传输信号种类分层敷设，相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线 同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，增大电缆之间的夹角，以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干 扰，从干扰途径上阻隔干扰的侵入，要采用屏蔽电力电缆。
3、三菱plc输入输出通道的抗干扰措施
输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰，三菱PLC要良好接地。输入端有感性负载时，对于交流 输入信号，可在负载两端并接电容和电阻，对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电 动势，可采用RC浪涌吸收器。
输出为交流感性负载，可在负载两端并联RC浪涌吸收器；若为直流负载，可并联续流二极管，也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合，可以采用 浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外，采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施，可防止三菱PLC输出点直接接入电气控制回路，在电气上完全隔离。
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关键词：电梯控制,PLC,控制系统
近些年来, 随着科技的进步和经济的发展, 电梯作为一种运输设备已经广泛应用于人们的日常生活中, 它不仅为人们生活提供了方便, 还节约了时间和体力。然而, 老式电梯存在着诸多问题, 如控制线路的复杂和体积偏大、经常发生故障等, 很难确保电梯的安全和稳定。因此, 关于电梯系统的设计问题的解决已成为建筑业的一个重要问题。而PCL系统的出现有效地解决了这一问题。它的功能很强大, 能够使电梯控制线路简单易懂又容易操作, 又可以和电脑等设备连接。因此, PLC在电梯控制系统中的运用已成为不可扭转的局势。
一、关于PLC的简介
PLC, 即可编程控制器, 它是以微处理机为基础组成的一种新型自动化控制设备。PLC主要由四部分组成, 分别是中央处理器、输入接口部件、输出接口部件和电源部件等。目前, PLC因其自身具备的优点, 一直受到了工业领域的青睐, 在电梯行业也不例外。近些年来, 集成电路和通信技术的提高使PLC的性价比逐年上升, 因此, 在电梯使用PLC控制系统, 不仅投资小、见效快, 而且可靠性很高。在一部电梯中, 控制系统起着至关重要的作用, 在传统的电梯控制系统中, 存在着大量的缺点, 如接线复杂、可靠性差、故障率高、安全性低等, 而PLC控制系统却不存在以上问题, 它不仅灵活性高、编程简单、便于控制, 而且能保证电梯运行的安全性。
二、电梯PLC的设计思路以及系统软件开发
(一) 设计思路
在一部电梯中, 它的控制要求是决定这个电梯能否正常工作的关键。所以, 我们第一步就是要选择适合这个电梯的PLC。它是整个控制系统的中心要素, 在保证系统的技术和质量方面有着不可取代的作用。因此, 必须要定位好PLC的设计思路, 首先要根据系统的具体要求分配I/O接口, 然后编制PLC的I/O地址分配表, 并绘制I/0端子接线图, 最后编写电梯控制系统的软件。
(二) 电梯控制系统的软件开发
在电梯控制系统的软件开发中, 我们通常采用的是数据比较的方法来编制程序, 这种程序不但便于理解, 而且容易操作。即使是面对层数很多的电梯, 程序也不会增加很多。而开关门控制程序主要完成以下功能:如电梯的手动开门、手动关门、无司机状态下的本层开门、电梯运行到达目的层站时的自动开门等功能。在电梯的选层定向上, 对电梯的运行方式要考虑周全, 综合各方面因素确定电梯的运行方向。选层是在指令或有召唤信号的情况下, 电梯应响应哪个信号, 当电梯将要到达有轿内指令登记或与电梯运行方向相同的召唤信号的楼层时, 要发出换速信号。如电梯内有司机时, 由轿内指令以及电梯所在的方位来确运行方向;在电梯内无司机的情况下, 根据电梯的所处位置来确定电梯的运行方向。
三、电梯PLC的两大控制系统
(一) 信号控制系统
在电梯中, 它的信号控制系统大部分都是由PLC软件进行处理的, PLC已经取代了以往的机械选层器与继电器等设备。在一个信号控制系统中, 所有的制系统不需要做太大的变动。拖动控制系统的工作情况及工作过程中的反馈信号可直接送入PLC, 由PLC向拖动系统发出控制信号。目前, 随着变频器的出现和运用广泛, 很多建筑中多采用交流调速电梯, 它包括半闭环控制和全闭环控制两种。在工作过程中, PLC先给变频器发出的换速信号, 然后由变频器控制主拖动电路, 按照一定原则控制运行, 达到调速目的。这样看整个调速系统安全可靠又简单实用、便于操作。
四、电梯PLC控制的优点
在对电梯的控制上, 主要有继电器控制、微型计算机控制和PLC控制三种方式。相对于其他两种控制方式, PLC控制系统具有明显的优越性。它使用时间长、自动化水平高、工作中安全性能好。在这三种控制方式中, 它是最可靠、实用和灵活的控制方式。除此以外, 它的系统软件易于扩展, 不管是几层的小型电梯还是几十层的大型电梯, 都适合运用。
五、结语
随着我国科技水平的飞跃, 经济水平的提高, 国内的高层建筑越来越多, 因此对电梯的需求也越来越大。通过在电梯系统中运用PLC控制系统, 不仅会使得电梯系统稳定, 运行稳定安全, 而且还会带来良好的经济效益, 符合绿色、节能的新型要求。
参考文献
[1]刘载文、李惠生、钟亚林:《电梯控制系统》, 电子业出版社, 1996年。
[2]郝鸿安:《常用数字集成电路应用手册》, 中国计量出版社, 1987年。
[3]章丽芙:《基于PLC的电梯控制系统》, 《电气开关》, 2006 (5) 。
关键词 PLC;工业控制;技术改进
中图分类号 TP273 文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)111-0069-01
1PLC控制系统设计的一般步骤
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,明确系统必须要做的工作和因此必备的条件。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。最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。
⑴ 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。
⑵ 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。
⑶选择PLC。选择时主要包括PLC机型、容量、I/O模块、电源的选择。
⑷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、信号指示灯等各种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。
⑸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,而对于继电器系统必须先设计出全部的电气控制线路后才能进行施工设计。
⑹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。
⑺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。
2PLC控制系统设计的注意事项
2.1 输入信号处理
(1)输入设备采用两线式传感器(如接近开关)时,由于漏电流比较大,可能会产生错误的输入信号。要在输入端并联旁路电阻。
(2)输入信号由晶体管提供,要求晶体管截止电阻大于10kΩ,导通电阻小于800Ω。
2.2 PLC的安全保护及提高可靠性的措施
2.2.1短路保护
如果负载发生短路,很容易烧坏PLC,因此与继电器控制线路一样,在负载回路中要装熔断器。
2.2.2感性输入/输出的处理
I/O端口接有感性元件时:
⑴对直流电路,应在两端并联续流二极管;通常续流二极管可选择1A的管子,额定电压应大于电源电压的3倍
⑵对交流电路,应并联阻容电路,以抑制电路断开时产生的电弧对PLC的影响,电阻可取50～120Ω,电容取0.1～0.47μF,电容的额定电压应大于电源峰值电压。
2.2.3安装与布线
PLC应远离强干扰源,如大功率可控硅装置、高频焊机等,PLC不能与高压电器安装在同一个开关柜内,在柜内PLC应远离动力线(二者间距应大于200mm)。与PLC装在同一开关柜内的不是由PLC控制的电感性元件,如接触器的线圈,应并联RC消弧电路。
2.2.4PLC的接地
PLC应与其它设备分开接地,或接到同一接地端,禁止通过其它设备接地,以免产生干扰。接地线的截面应大于2mm2。
3应用案例
传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成,存在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。随着PLC的普及和完善,以及PLC本身所具有的高可靠性、易编程修改的特点,在自动控制系统中应用取得了良好的效果。如:MPS模块化自动生产加工系统、智能群控电梯控制系统(如图1)。
3.1 机械电气控制设计的手臂控制要求
⑴工件的补充使用人工控制,可直接将工件放在D点(LS0动作)。
⑵只要D点有工件,机械手臂即先下降(B缸动作)将工件抓取(C缸动作)后上升(B缸复位),再将工件搬运(A缸动作)到E点上方,机械手臂再次下降(B缸动作)后放开(C缸复位)工件,机械手臂上升(B缸复位),最后机械手臂再回到原点(A缸复位)。
⑶A,B,C缸均为单作用气缸,使用电磁控制。
⑷C缸在抓取或放开工件后,都需有1秒的间隔,机械手臂才能动作
⑸当E点有工件且B缸已上升到LS4时,传送带马达转动以运走工件,经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走(计时未到)时,则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。
3.2机械电气控制设计的功能分析
⑴原点复位:选定以A缸退回至右极限位置(LS2 ON)、B缸上升至上极限位置(LS4 ON)及C缸松开为机械手臂的原点。执行一个动作之后,应做原点复位的侦测(因为A、B、C缸。
⑵工件搬运流程:依题意其动作为一循环式单一顺序流程。
⑶传送带流程:在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时,应驱动传送带转动。
⑷上述两个流程可以同时进行,因此使用并进分支流程来完成组合。
参考文献:
接触器
一 ：接触器的结构和工作原理
1、接触器的作用
用来频繁地接通和分断交直流主回路或大容量控制电路。主要控制对象是电动机能远距离控制，具有欠（零）压保护。
2、接触器的结构：
（1）电磁系统——电磁系统包括动铁心（衔铁）、静铁心和电磁线圈三部分，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作。
（2）触头系统——
a、触头又称为触点，是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。
b、触头的分类：①按分为控制的电路分为：主触头——主触头用于接通或断开主回路，允许通过较大的电流。辅助触头——辅助触头用于接通或断开控制回路，只能通过较小的电流
②按其原始状态分为：（线圈断电后所有触头复位，即回复到原始状态。）常开触头（动合触点）——原始状态时(即线圈未通电)断开线圈通电后闭合的触头 常闭触头（动断触点）——原始状态时闭合，线圈通电后断开的触头。
（3）灭弧装置——触头在分段电流瞬间，触头间的气隙中产生电弧，电弧的温度能将触头烧损，并可能造成其他事故，因此，应采用适当措施迅速熄灭电弧。常采用灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。3 接触器的工作原理
当电磁线圈通电后，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触头动作，使常闭触头断开，常开触头闭合，两者是联动的、当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头复原，即常开触头断开，常闭触头闭合。4接触器的图形符号、文字符号
二 ： 交、直流接触器的特点
接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。①当交变磁通穿过铁心时，将产生涡流和磁滞损耗，使铁心发热。为减少铁损，铁心用硅钢片冲压而成。为便于散热，线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。为防止交变磁通使衔铁产生强烈振动和噪声，交流接触器铁心端面上都安装一个铜制的短路环。交流接触器的灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。
②直流接触器线圈通以直流电流，主触头接通、切断直流主电路。
a直流接触器铁心中不产生涡流和磁滞损耗，所以不发热。铁心可用整块钢制成。为散热良好，通常将线围绕制成长而薄的圆筒状。b
250A以上的直流接触器采用串联双绕组线圈。c
直流接触器灭弧较难，一般采用灭弧能力较强的磁吹灭弧装置。继电器
一、作用：用于控制和保护电路中，作信号转换用
输入电路：输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到一定值时继电器动作。输出电路：执行元件接通或断开控制回路。
继电器种类①电流继电器②时间继电器③电压继电器④热继电器⑤中间继电器⑥速度继电器 中间继电器
一、作用：是将一个输入信号变成多个输出信号或将信号放大（即增大触头容量）的继电器。
二、常用的中间继电器有JZ7系列——以JZ7－62为例：JZ为中间继电器的代号，7为设计序号，有6对常开触头，2对常闭触头。
时间继电
一、定义：是一种按照时间原则进行控制的继电器。
二、分类
①空气阻尼式时间继电器——它由电磁机构、工作触头及气室三部分组成，它的延时是靠空气的阻尼作用来实现的。②电动式时间继电器 ③电子式时间继电器
热继电器
一、定义 是专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁的保护电器。
l.热继电器的结构及工作原理 2.工作原理
双金属片作为温度检测元件，由两种膨胀系数不同的金属片压焊而成，它被加热元件加热后因两层金属片伸长率不同而弯曲、加热元件串接在电动机定子绕组中，在电动机正常运行时，热元件产生的热量不会使触点系统动作。当电动机过载，流过热元件的电流加大，经过一定的时间，热元件产生的热量使双金属片的弯曲程度超过一定值，通过导板推动热继电器的触点动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。通常用其串接在接触器线圈电路的常闭触点来切断线圈电流，使电动机主电路失电。故障排除后按手动复位按钮，热继电器触点复位，可以重新接通控制电路
熔断器 ,1 工作原理
当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而分断电路，从而保护了电路和设备。
继电接触控制系统的基本控制电路 过载保护——用热继电器FR作为过载保护的电器
当电动机长时间过载，热元件动作，热继电器的常闭触点断开控制电路，使接触器线圈断电释放，其主触头断开主电路，电动机停止运转，实现过载保护。欠压和失压保护——它是依靠接触器自身的电磁机构来实现的。条件是主电路与控制电路共用同一电源。3 点动控制线路
一、线路（a）：按下SB，KM线圈通电，电机启动。手松 开按钮SB时，接触器KM线圈又断电，其主触点断开，电机停止转动
二、线路（b）是带手动开关SA的点动控制线路。当需要点动控制时，只要把开关SA断开，由按钮SB来进行点动控制。当需要正常运行时，只要把开关SA合上，将KM的自锁触点接入即可实现连续控制。4 多地控制线路
1、在大型生产设备上，为使操作人员在不同方位均能进行起、停操作，常常要求组成多地控制线路。
2、原则：①多个起动按钮并联，② 多个停止按钮串联。
自耦变压器降压启动的特点： 自耦变压器绕组一般具有多个抽头以获得不同的变化。在获得同样大小的起动转矩的前提下，自耦变压器降压起动从电网索取的电流要比定子串电阻降压起动小得多，或者说，如果两者要从电网索取同样大小的起动电流，则采用自耦变压器降压起动的起动转矩大。缺点：自耦变压器价格较贵，而且不允许频繁起动 5 反接制动控制线路
1）、控制原理①反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定于绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩。反接制动常采用转速为变化参量进行控制。② 反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度接近于两倍的同步转速，所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于全电压直接起动时电流的两倍，因此反接制动特点之一是制动迅速，效果好，冲击大，通常仅适适用于10kw以下的小容量电动机。为了减小冲击电流，通常要求在电动机主电路中串接限流电阻。短路保护
1）
过流保护
一、电动机不正确地起动或负载转距剧烈增加会引起电动机过电流运行。长时间过电流运行，可造成电动机损坏。
① 原则上，短路保护所用元件可以用作过电流保护，不过断弧能力可以要求低些。②常用瞬时动作的过电流继电器与接触器配合起来作过电流保护，过电流继电器作为测量元件，接触器作为执行元件断开电路。
③笼型电动机起动电流很大，如果要使起动时过电流保护元件不动作，其整定值就要大于起动电流，那么一般的过电流就无法使之动作了。所以过电流保护一般只用在直流电动机和绕线式异步电动机上。整定过电流动作值一般为起动电流的1.2倍。2）
过载保护
一、电动机长期超载运行，绕组温升将超过其允许值，造成绝缘材料变脆，寿命减少，严重时会使电机损坏。过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。常用的过载保护元件是热继电器。
二、由于热惯性的原因，热继电器不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器作过载保护的同时，还必须设有短路保护。选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。3）
零电压、欠电压保护
一、定义：电网失电后恢复供电时，电动机自行起动，可能使生产设备损坏，也可能造成人身事故。对供电系统电网来说，同时有许多电动机及其他用电设备自行起动也会引起不允许的过电流及瞬间网络电压下降。
1、零电压保护——防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护叫做零电压保护。
2、欠电压保护——在电源电压降到允许值以下时，需要采用保护措施，及时切断电源，这就是欠电压保护
3、在控制线路的主电路和控制电路由同一个电源供电时，具有电气自锁的接触器兼有欠电压和零电压保护作用
4、在控制线路的主电路和控制电路不由同一个电源供电时，零压、欠压保护元件常用
5、欠压继电器：其线圈跨接在定子两相电源线上，其常开触头串接在控制电动机的接触器线圈的电路中。
典型机械设备电气控制系统分析
一
C650车床的电气控制的要求 电气控制电路分析
1、主轴电动机的控制
1）主轴正反转控制
KM1、KM2控制主轴电动机正反转
KM3主触点短接反接制动电阻R，实现全压直接起动运转 具体实现
由按钮SB3、SB4和接触器KM1、KM2组成主轴电动机正反转控制电路，并由接触器KM3主触点短接反接制动电阻R，实现全压直接起动运转。
2）主轴的点动控制
SB2与接触器KMl控制
具体实现
SB2与接触器KMl控制，并在主轴电动机M1主电路中串入电阻R减压起动和低速运转，获得单方向的低速点动，便于对刀操作。
3）主轴电动机反接制动的停车控制
停止按钮SB1与正反转接触器KM1、KM2及反接制动接触器KM3、速度继电器KS 具体实现
主轴停车时，由停止按钮SB1与正反转接触器KM1、KM2及反接制动接触器KM3、速度继电器KS，构成电动机正反转反接制动控制电路，在KS控制下实现反接制动停车。
4）主轴电动机负载检测及保护环节 采用电流表检测主轴电动机定子电流。
为防止起动电流的冲击，采用时间继电器KT的常闭通电延时断开触点连接在电流表的两端，为此KT延时应稍长于M1的起动时间。
2、刀架快速移动的控制
刀架助快速移动由快速移动电动机M3拖动，由刀架快速移动手柄操作。当扳动刀架快速移动手柄时，压下行程开关SQ，接触器KM5线圈通电吸合，使M3电动机直接起动，拖动刀架快速移动。
当将快速移动手柄扳回原位的。SQ不受压，KM5断电释放，M3断电停止，刀架快速移动结束。
3、冷却泵电动机的控制
由按钮SB5、SB6和接触器KM4构成电动机单方向起动、停止电路，实现对冷却泵电动机M2的控制。
电气设计
一 电气控制线路的设计中应注意的几个问题
1选择控制电源
2减少通电电器的数量，采用标准件并尽可能选用相同型号。3合理使用电器触点，以提高可靠性。4正确连接电器的触点和电器的线圈。5尽量缩短连接导线的数量和长度。
6控制线路在工作时，除必要的电器通电外，其余的尽量不通电以节约电能。7控制线路中应避免出现寄生电路。8避免电器依次动作。9电器连锁和机械连锁共用。10注意小容量及电器触点的容量
可编程序控制器
1，PLC的中文全称：中文全称为可编程逻辑控制器
2、PLC的硬件组成：PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。PLC的工作方式是 ：PLC的工作方式：采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工作方式 PLC的输出通常有三种形式：继电器输出、双向晶闸管输出、晶体管输出
5、简述PLC的结构与工作原理？ PLC由硬件系统和软件系统组成。
PLC的工作原理：PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。
（1）每次扫描过程，集中对输入信号进行采样，集中对输出信号进行刷新；（2）输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入；（3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新；（4）元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的；（5）扫描周期的长短由三条决定，（a）CPU执行指令的速度（b）指令本身占有的时间（c）指令条数；
（6）由于采用集中采样，集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。
电气控制及PLC课程总结
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