西門子PLC模塊的基本應(yīng)用

時(shí)間：2019-01-03作者：湖南暢富科技有限公司瀏覽：333

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較初，PLC主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。

如今，PLC不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個(gè)重要的角色。。

3.1用于開關(guān)量控制

PLC控制開關(guān)量的能力是很強(qiáng)的。所控制的入出點(diǎn)數(shù)，少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬點(diǎn)。由于它能聯(lián)網(wǎng)，點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，不管多少點(diǎn)都能控制。

所控制的邏輯問題可以是多種多樣的：組合的、時(shí)序的；即時(shí)的、延時(shí)的；不需計(jì)數(shù)的，需要計(jì)數(shù)的；固定順序的，隨機(jī)工作的；等等，都可進(jìn)行。

PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的，軟件程序是可編的，用于控制時(shí)，非常靈活。必要時(shí)，可編寫多套，或多組程序，依需要調(diào)用。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要。

用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制實(shí)例是很多的，冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前，PLC首用的目標(biāo)，也是別的控制器無法與其比擬的，就是它能方便并可靠地用于開關(guān)量的控制。

3.2用于模擬量控制

模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn)，特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程，常要對這些物理量進(jìn)行控制。

作為一種工業(yè)控制電子裝置，PLC若不能對這些量進(jìn)行控制，那是一大不足。為此，各PLC廠家都在這方面進(jìn)行大量的開發(fā)。目前，不僅大型、中型機(jī)可以進(jìn)行模擬量控制，就是小型機(jī)，也能進(jìn)行這樣的控制。

PLC進(jìn)行模擬量控制，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A／D、D／A單元。它也是I/O單元，不過是特殊的I/O單元。

A/D單元是把外電路的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送入PLC。D/A單元，是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送給外電路。

作為一種特殊的I/O單元，它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離，與輸入輸出繼電器（或內(nèi)部繼電器，它也是PLC工作內(nèi)存的一個(gè)區(qū)?？勺x寫）交換信息等等特點(diǎn)。

這里的A/D中的A，多為電流，或電壓，也有為溫度。D/A中的A，多為電壓，或電流。電壓、電流變化范圍多為0～5V，0～10V，4～20mA。有的還可處理正負(fù)值的。

這里的D，小型機(jī)多為8位二進(jìn)制數(shù)，中、大型多為12位二進(jìn)制數(shù)。

A/D、D/A有單路，也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。

有了A/D、D/A單元，余下的處理都是數(shù)字量，這對有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力較強(qiáng)，不僅可進(jìn)行數(shù)字的加、減、乘、除，還可開方，插值，還可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。有的還有PID指令，可對偏差制量進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。計(jì)算機(jī)能算的它幾乎都能算。

這樣，用PLC實(shí)現(xiàn)模擬量控制是完全可能的?？刂频膯挝恢悼尚〉?/span>212分之一的測量程值，多數(shù)也是足夠的。

PLC進(jìn)行模擬量控制，還有A/D、D/A組合在一起的單元，并可用PID或模糊控制算法實(shí)現(xiàn)控制，可得到很高的控制質(zhì)量。

用PLC進(jìn)行模擬量控制的好處是，在進(jìn)行模擬量控制的同時(shí)，開關(guān)量也可控制。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是別的控制器所不具備的，或控制的實(shí)現(xiàn)不如PLC方便。

當(dāng)然，若純?yōu)槟M量的系統(tǒng)，用PLC可能在性能價(jià)格比上不如用調(diào)節(jié)器。這也是應(yīng)當(dāng)看到的。

3.3用于運(yùn)動控制

實(shí)際的物理量，除了開關(guān)量、模擬量，還有運(yùn)動控制。如機(jī)床部件的位移，常以數(shù)字量表示。

運(yùn)動控制，有效的辦法是NC，即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國的基于計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)。當(dāng)今已很普及，并也很完善。目前，**國家的金屬切削機(jī)床，數(shù)控化的比率已**過40％～80％，有的甚至較高。

PLC也是基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)，并日益完善。故它也完全可以用于數(shù)字量控制。

PLC可接收計(jì)數(shù)脈沖，頻率可高達(dá)幾k到幾十k赫茲?？捎枚喾N方式接收這脈沖，還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能，脈沖頻率也可達(dá)幾十k。有了這兩種功能，加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算能力，若再配備相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)編碼器）或脈沖伺服裝置（如環(huán)形分配器、功放、步進(jìn)電機(jī)），則完全可以依NC的原理實(shí)現(xiàn)種種控制。

高、中檔的PLC，還開發(fā)有NC單元，或運(yùn)動單元，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。運(yùn)動單元還可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ)，可控制曲線運(yùn)動。所以，若PLC配置了這種單元，則完全可以用NC的辦法，進(jìn)行數(shù)字量的控制。

新開發(fā)的運(yùn)動單元，甚至還發(fā)行了NC技術(shù)的編程語言，為較好地用PLC進(jìn)行數(shù)字控制提供了方便。

3.4用于數(shù)據(jù)采集

隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，其數(shù)據(jù)存儲區(qū)越來越大。如德維森公司的PLC，其數(shù)據(jù)存儲區(qū)（DM區(qū)）可達(dá)到9999個(gè)字。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，可以存儲大量數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集可以用計(jì)數(shù)器，累計(jì)記錄采集到的脈沖數(shù)，并定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。

數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元，當(dāng)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。

PLC還可配置上小型打印機(jī)，定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來。

PLC也可與計(jì)算機(jī)通訊，由計(jì)算機(jī)把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，并由計(jì)算機(jī)再對這些數(shù)據(jù)作處理。這時(shí)，PLC即成為計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)終端。

電力用戶曾使用PLC，用以實(shí)時(shí)記錄用戶用電情況，以實(shí)現(xiàn)不同用電時(shí)間、不同計(jì)價(jià)的收費(fèi)辦法，鼓勵用戶在用電低谷時(shí)多用電，達(dá)到合理用電與節(jié)約用電的目的。

3.5用于信號監(jiān)控

PLC自檢信號很多，內(nèi)部器件也很多，多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。

其實(shí)，完全可利用它進(jìn)行PLC自身工作的監(jiān)控，或?qū)刂茖ο筮M(jìn)行監(jiān)控。

這里介紹一種用PLC定時(shí)器作看門狗，對控制對象工作情況進(jìn)行監(jiān)控的思路。

如用PLC控制某運(yùn)動部件動作，看施加控制后動作進(jìn)行了沒有，可用看門狗辦法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。具體作法是在施加控制的同時(shí)，令看門狗定時(shí)器計(jì)時(shí)。如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)動作完成，即定時(shí)器未**過警戒值的情況下，已收到動作完成信號，則說明控制對象工作正常，*報(bào)警。

若**時(shí)，說明不正常，可作相應(yīng)處理。

如果控制對象的各重要控制環(huán)節(jié)，都用這樣一些看門狗"看"著，那系統(tǒng)的工作將了如指掌，出現(xiàn)了問題，卡在什么環(huán)節(jié)上也很好查找。

還有其它一些監(jiān)控工作可做。對一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，特別是自動控制系統(tǒng)，監(jiān)控以至進(jìn)一步能自診斷是非常必要的。它可減少系統(tǒng)的故障，出了故障也好查找，可提高累計(jì)平均無故障運(yùn)行時(shí)間，降低故障修復(fù)時(shí)間，提高系統(tǒng)的可靠性。

3.6用于聯(lián)網(wǎng)、通訊

PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強(qiáng)，不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。

PLC可與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行通訊，可用計(jì)算機(jī)參與編程及對PLC進(jìn)行控制的管理，使PLC用起來較方便。

為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用，可實(shí)行一臺計(jì)算機(jī)控制與管理多臺PLC，多的可達(dá)32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計(jì)算機(jī)通訊，交換信息，以實(shí)現(xiàn)多地對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。

PLC與PLC也可通訊。可一對一PLC通訊?？蓭讉€(gè)PLC通訊?？啥嗟綆资?、幾百。

PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置（如變頻器），也可聯(lián)網(wǎng)通訊，交換數(shù)據(jù)，相互操作。

可聯(lián)接成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍面可大到10公里或較大。

可組成局部網(wǎng)，不僅PLC，而且高檔計(jì)算機(jī)、各種智能裝置也都可進(jìn)網(wǎng)。可用總線網(wǎng)，也可用環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)還可套網(wǎng)。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬的PLC、計(jì)算機(jī)、智能裝置組織在一個(gè)網(wǎng)中。

網(wǎng)間的結(jié)點(diǎn)可直接或間接地通訊、交換信息。

聯(lián)網(wǎng)、通訊，正適應(yīng)了當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）及智能化工廠發(fā)展的需要。它可使工業(yè)控制從點(diǎn)（Point）、到線（（Line）再到面（Aero），使設(shè)備級的控制、生產(chǎn)線的控制、工廠管理層的控制連成一個(gè)整體，進(jìn)而可創(chuàng)造較高的效益。這個(gè)無限美好的前景，已越來越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的面前。

以上幾點(diǎn)應(yīng)用是著重從質(zhì)上講的。從量上講，PLC有大、有小。所以，它的控制范圍也可大、可小。小的只控制一個(gè)設(shè)備，甚至一個(gè)部件，一個(gè)站點(diǎn)；大的可控制多臺設(shè)備，一條生產(chǎn)線，以至于整個(gè)工廠?？梢哉f，工業(yè)控制的大小場合，都離不開PLC。

一般講，工業(yè)生產(chǎn)過程可分為兩種類型；連續(xù)型生產(chǎn)過程（如化學(xué)工業(yè)）及非連續(xù)型，即離散型生產(chǎn)過程（如機(jī)械制造業(yè)）。前者生產(chǎn)對象是連續(xù)的，分不出件的；后者為離散的，一件件的。由于PLC有上述幾個(gè)方面的應(yīng)用，而且，控制的規(guī)模又可大、可小，所以，這兩種類型的生產(chǎn)過程都有其用武之地。

事實(shí)上，PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。從行業(yè)看，冶金、機(jī)械、化工、輕工、食品、建材等等，幾乎沒有不用到它的。不僅工業(yè)生產(chǎn)用它，一些非工業(yè)過程，如樓宇自動化、電梯控制也用到它。農(nóng)業(yè)的大棚環(huán)境參數(shù)調(diào)控，水利灌溉也用到它。

PLC能有上述幾個(gè)范圍廣泛的應(yīng)用，是PLC自身特點(diǎn)決定的，也是PLC技術(shù)不斷完善的結(jié)果。


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