plc控制系统范文1
关键词：PLC 机电控制系统 研究
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）10-0264-02
PLC作为一种新型工业控制设备，其实现控制功能的核心是微处理器和存储器组成的控制组件，该组件通过内部逻辑运算或其他运算，将处理后的信号作为PLC的输出量对外部设备进行各种控制，实现“软接线”，这恰是现代机电控制的发展趋势。PLC作为科技产物，有着自己的独特特点和实现原理，在这里针对这方面进行分析，望带来提升。
一、PLC特点
1.较强的灵活性
在传统的机电控制中，通过继电器来完成相应的控制任务，这不仅需要良好的机电过程设计，更需要良好的安装过程，而当控制任务有所变更时，需要进行大规模的线路拆除等，这也代表了这种模式消耗较大。PLC改进了这一缺点，在系统升级时，只需要进行程序改变和简单的线路修改便可以完成，所以说PLC具有更强的灵活性，适用于较多领域不同方面的需求。
2.抗干扰能力强
PLC的硬件结构及其周期循环扫描的工作方式保证其可以在强磁场、强震动、高粉尘、湿度大、温度高等恶劣的工业生产环境中正常工作，避免了采用继电器控制技术因为设备老化可能出现的各种问题，所以说PLC更为适合现代的工业生产。
3.编程简单
PLC编程简单易掌握。实际工作中，工业生产需要对于某一任务进行调整时，可依靠程序编写来实现，大大的提升了机电控制系统的工作效率。同样因编程简单，就使得在进行设计时，可以将一些简单的模块进行外包，加快设计速度。
4.功能较强
PLC具备功能指令和一定数量的特殊扩展设备，不仅可以控制开关量、数字量，同样也可以进行模拟量的控制，这种良好的多控模式适合现代工业生产的基本需求，有效拓展PLC自身的应用领域。
二、PLC机电控制系统组成
1.控制系统硬件结构
基于PLC的机电控制系统主要由两大部分组成，一部分是执行系统，一部分是电控系统。根据生产任务的不同，执行系统由不同的硬件设备构成，像机械手、传输皮带、检测器等是常用的硬件设备。电控系统主要由PLC、变频器、人机界面等部分组成。在工业控制领域，人机界面技术在与PLC技术配合使用的情况下，可以节约PLC的输入输出点数，同时它通过界面能够给运行人员直观的印象，操作简单；变频器是工业控制领域广泛采用的一种调速技术。执行系统和电控系统配合根据控制要求构成开环或闭环控制系统，实现所需控制功能。
2.控制系统应用软件
应用软件是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序，主要用于控制生产设备运行。PLC程序的准确编制和调试是系统设计的核心，只有编制调试出最优化的程序，才能有效的降低PLC的滞后性，提高实时性。利用PLC三大类指令的有机配合可以实现复杂的控制功能。
三、PLC机电控制系统设计
电控系统的准确设计是PLC机电控制系统设计的关键。以日本三菱公司PLC为例，从以下几个方面来进行电控系统设计：
1.电控系统设备选型
PLC作为一种工业控制设备，通过I/O接口完成工业生产现场信号的采集及输出信号控制工业设备。首先要根据采集的信号和生产现场所需控制信号的类型确定是否选择A/D或D/A转换模块，然后再确定输入输出点数，同时考虑所带负载的类型、实时性的要求及人机交流方便等因素，最后综合确定要选择的PLC的厂家、型号以及是否采用扩展单元或模块、特殊扩展设备等。变频器的选型应结合所驱动电动机的转速、功率、性能等方面的因素综合确定；人机界面要考虑界面友好、功能强大，与PLC、变频器等设备连接方便，且所用组态软件学习操作方便等。
2.PLC输入及输出点数优化
根据对控制系统的具体分析，考虑各种工作方式之间的切换以及手动操作等，确定PLC的输入输出点数。考虑性价比原因，对复杂控制系统通常采用PLC基本单元与扩展单元的配合，以满足控制要求；此外利用人机界面技术，在人机界面环境下，利用组态软件编辑设计相应的软开关和软按钮，也可以减少PLC的输入点数；最后要考虑预留10%～20%的输入输出端子作为备用量。为编程方便，输入输出端口的编号选择依次按从小到大的顺序编号。
3.设计PLC输入/输出接线图
在设计输入部分时，要充分考虑几方面的问题。一是PLC输入点数不充裕情况下，可利用编码输入法、矩阵输入法、编程法等有效的减少占用PLC的输入点数；二是与输入端口直接相连的各类起保护作用的输入接点及停止按钮，一般采用常闭接点。三是有源开关使用PLC内部电源时，要注意PLC的输入形式是源型还是漏型；四是输入侧的+24V电源一般不提供给输出单元负载使用，因为涉及功率问题。
同样在设计输出部分时也要考虑几点。一是PLC输出点数不充裕情况下，可利用外部译码输出法、矩阵输出法等有效的减少占用PLC的输出点数。二是当PLC输出形式分别为晶体管输出、晶闸管输出时，要注意外部电源的极性，否则负载不工作。三是驱动步进电机等相关负载时，一定要设计外电路，而不是利用PLC输出的开关量信号直接驱动。
4.程序设计
PLC的编程语言主要有两种，一种是图形化编程语言，一种是文本化编程语言。图形化编程语言分为梯形图、顺序功能图及功能图，而文本化编程语言分为指令语句表及结构文本两种。梯形图简单明了；顺序功能图是程序设计的发展趋势和方向；功能图并不是按顺序执行，是将程序集中构成一个功能模块，例如设计一个电梯控制程序，可以构造多个功能模块，再组合，使用时就调用相应功能模块；指令语句表相当于汇编语言，由汇编语言演变而来，PLC中的指令有三种，分别是基本指令、步进指令及功能指令，其中一些功能指令的有效使用可以使编程大大简化，例如IST指令；结构文本主要用于大型PLC中，中小型PLC基本不用，比较难掌握，有电脑语言基础者例外。基于以上分析，结合机电控制系统的具体要求，选择合适的编程语言，设计最优化的程序是电控系统的控制核心。
变频器参数的设置。在PLC与变频器正确接线的基础上，首先通过参数设置使变频器处于操作模式，在该模式下根据控制系统的要求，利用变频器的多段速设定交流电机的速度调节，在参数设定完成之后，再使变频器处于外部操作模式。检查主回路和控制回路接线正确，通电后此时POWER和操作面板显示正确数据。
在人机界面组态画面的设计过程中，利用组态软件，打开工程浏览器，找到设备COM1设定好数据位和停止位为7和1；在窗口上双击“新建”按钮，安装相应厂家、型号的PLC；在数据库词典下根据PLC的I/O分配表设定PLC的I/O离散量；设计人机界面画面，全部保存，设计主画面，运行。
5.可靠性设计
在进行可靠性设计过程中，主要包括两个方面的内容：一方面是保证设计科学合理；另一方面是保护措施以及自身的安全性能要到位。在设计过程中，一般从这两个方面对设计的可靠性进行评价。一般来说，首先考虑的是硬件保护能力，在系统设计中，通过短路保护、互锁联锁措施、失压保护与紧急停车措施来应对这方面的问题；其次是软件措施，在PLC程序中设计消抖程序及实现故障的自诊断和自处理程序来提高PLC的抗干扰能力。
6.通信设计
在进行电控系统各设备之间的通信过程中，涉及PLC与变频器、PLC与人机界面之间的通信。PLC和变频器之间进行通讯，通讯规格必须在变频器的初始化中设定，假如没有进行初始设定或有一个错误的设定，数据将不能进行传输；PLC在进行计算机链接（专用协议）和无协议通讯（RS指令）时均需对通讯格式（D8120）进行设定，其中包含有波特率、数据长度、奇偶校验、停止位和协议格式等，在修改了D8120的设置后，确保关掉PLC的电源，然后再打开。PLC与人机界面之间的通信，在组态软件中定义相应串口类设备，通过串行口与PLC和数据采集模块进行通信，这样可实现对各个开关量的控制以及现场数据的采集和处理。
四、总结
本文分析PLC机电控制系统，从PLC特点入手，讨论其控制系统组成，针对其设计过程进行分析，希望文中的分析可以为PLC应用带来借鉴。
参考文献
[1]王阿根.电气可编程控制原理与应用[M].3版.北京：清华大学出版社，2015：367-375.
plc控制系统范文2
关键词：辐射电磁场（EMI）
1.概述
随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。
2.电磁干扰源及对系统的干扰
2.1 干扰源及干扰一般分类
影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
2.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源
2.2.1 来自空间的辐射干干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
2.2.2 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
（1）来自电源的干扰
实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
（2）来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。
（3）来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。
2.2.3 来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
3.PLC控制系统工程应用的抗干扰设计
为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。
PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具有情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要以下两个方面。
3.1设备选型
在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。
3.2 综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的几种如果抑制措施。主要内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。
4.主要抗干扰措施
4.1采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰
在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。
4.2 电缆选择的敖设
为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。
不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，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行敖设，以减少电磁干扰。
4.3 硬件滤波及软件抗如果措施
信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。
由于电磁干扰的复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。
4.4 正确选择接地点，完善接地系统
接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。
信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。
plc控制系统范文3
关键词:plc;软件设计
为了实现生产工艺的控制要求,以提高生产效率和产品质量,在设计plc控制系统时要遵循以下原则:
1、 最大限度地满足被控对象的控制要求。
2、 在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,使用和维修方便。
3、 保证控制系统的安全、可靠。
4、 考虑到生产的发展和工艺的改进,应适当留有扩充余量。
plc控制系统的软件设计就是针对生产工艺要求的控制程序的设计,也就是常说的用户程序设计。用户程序的设计需要分析工艺过程,明确控制要求,列出输入输出分配表的基础上进行。
在实际的工作中,软件的实现方法有很多种,具体使用哪种方法,因人因控制对象而异,以下是几种常用的方法。
一、经验设计法
在一些典型的控制环节和电路的基础上,根据被控制对象对控制系统的具体要求,凭经验进行选择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果,需要进行多次反复地调试和修改,增加一些辅助触点和中间编程元件。这种设计方法没有一个普遍的规律可遵循,即具有一定的试探性和随意性,最后得到的结果也不是唯一的,设计所用的时间、设计的质量与设计者经验验多少有关。
经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计时比较有效的,可以收到快速、简单的效果。但是,由于这种方法主要时依靠设计人员的经验进行设计,所以对设计人员的要求也比较高,特别时要求设计者有一定的实践经验,对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。对于比较复杂的系统,经验法一般设计周期长,不易掌握,系统交付使用后,维护困难。所以,经验法一般只适合于比较简单的或与某些典型系统相类似的控制系统的设计。
二、逻辑设计法
工业电气控制线路中,有不少都是通过继电器等电气元件来实现,而继电器,交流接触器的触点都只有两种状态即吸合和断开,因此,用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路时完全可以的,plc的早期应用就是替代继电器控制系统,因此用逻辑设计方法同样也适用于plc应用程序的设计。当一个逻辑函数用逻辑变量的基本运算式表达出来后,实现这个逻辑函数的线路就确定了。当这种方法使用熟练后,甚至梯形程序也可以省略,可以直接写出于逻辑函数和表达式对用的指令语句程序。
用逻辑设计法设计plc应用程序的一般步骤如下:
1、列出执行元件动作节拍表
2、绘制电气控制系统的状态转移图;
3、进行系统的逻辑设计;
4、编写程序;
5、对程序检测、修改和完善。
三、顺序功能图法
顺序功能图法是首先根据系统的工艺流程设计顺序功能图,然后再依据顺序功能图设计顺序控制程序。在顺序功能图中,在实现转换时使前级步的活动结束而使后续步的活动开始,步之间没有重叠。这是系统中大量复杂的连锁关系在步的转换中得以解决。而对于每一步的程序段,只需处理极其简单的逻辑关系。因而这种编程方法简单易学,规律性强。设计出的控制程序结构清晰、可读性好,程序的调试和运行也很方便,可以极大地提高工作效率。西门子s7-200 plc采用顺序功能图法设计时,可用顺序控制继电器(scr)指令、置位/复位(s/r)指令、移位寄存器(shrb)指令等实现编程。
顺序控制继电器(scr)指令是基于顺序功能图(sfc)的编程方式,专门用于编制顺序控制程序。使用它必须依据顺序功能图进行编程。顺序控制继电器指令的scr程序段对应于顺序功能图中的步,当顺序控制继电器s位的状态为“1”时,对应的scr段中被激活,即顺序功能图对应的步被激活,成为活动步,否则是非活动步。scr段中执行程序所完成的动作或命令对应着顺序功能图中该步相关的动作或命令。程序段的装换(scrt)指令相当于实施了顺序功能图中的转换功能。由于plc周期循环扫描执行程序,编制程序时各scr段只要按顺功能图有序地排列,各scr段活动状态的进展就能完全按照顺序功能图中有向连线规定的方向进行。
依据顺序功能图用置位/复位(s/r)指令编制顺序控制程序。用置位/复位(s/r)指令编制顺序控制程序时,使内部标志位继电器与顺序功能图中的步骤建立对应关系。通过置位/复位(s/r)指令,使其某标志位继电器置位或复位,从而达到使相应步的激活和失励的目的。
现以4台电动机的顺序启动为例说明用移位寄存器(shrb)指令来编制顺序控制程序,启动的顺序为m1m2m3m4,顺序启动的实践间隔为30s,启动后进行正常运行,直到停车。顺序功能图如下所示。
控制系统设计的难易程度因控制任务而异,也因人而异。对于经验丰富的工程技术人员来说,在长时间的专业工作中,受到过各种各样的磨练,积累了许多经验,除了一般的编程方法外,更有自己的编程技巧和方法,可采用经验法。但不管采用哪种方法,平时多注意积累和总结时很重要的。
在程序设计时,除了i/o地址列表外,有时还要把在程序中用到的中间继电器(m)、定时器(t)、计数器(c)和存储单元(v)及它们的作用或功能列写出来,以便编写程序和阅读程序。在编程语言的选择上,用梯形图编程还是用语言表编程或使用功能图编程,这主要取决于以下几点:
1、有些plc使用梯形图编程不是很方便,则可以使用语句表编程,但是梯形图总比语句表直观;
2、经验丰富的人员可以使用语句表直接编程,就像使用汇编语言一样;
3、如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序的控制任务,则最好用顺序功能图来设计。
plc控制系统范文4
关键词：PLC；控制系统；网络化控制
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
新时期随着我国科学技术水平的不断提高，PLC控制技术被广泛运用到社会生产领域，而且其在应用过程中逐渐体现出了越来越重要的作用和价值，但是PLC控制技术在实际应用中容易受到工作环境内存在的电磁干扰，这对PLC控制技术在应用中的稳定性、可靠性产生了极大影响，需要我们引起我们的重视。
1、PLC控制系统概述
PLC控制系统最初源于国外工业生产领域的应用，直译过来为“可编程逻辑控制器”。PLC控制系统的应用环境是工业生产环境，PLC在该领域的实践应用范围最为广泛。PLC控制系统的主要作用就是用来对工业生产进行过程把控，保障工业生产过程中各类机械设备的有序运行。
2、PLC控制技术的优势分析
PLC控制系统在实际应用中具有功能齐全、设计周期短、程序编写简单以及抗干扰能力强等特点，在科学技术高速发展的今天，PLC控制技术具备了运用模拟量的方式进行计算，同时其也具备了逻辑运算、输入以及输出等多种功能，同时也可以根据生产领域实际需求实现显示、记录、通信、计数以及定时等多项功能，在智能操作系统的配合下也可以实现PLC控制系统人机之间的对话，且在对设备进行控制方面，PLC在各类控制系统中具有相对较高的水平。PLC控制系统在编写程序过程中，可以使用功能图、梯形图、高级编程语言以及语句指令表等，所以没有此方面经验的操作人员可以通过短期培训便可以掌握编写程序的基本方法，而且操作人员通过培训后所编写的程序基本可以满足PLC系统运行需求。PLC控制系统在使用输入、输出功能时是使用独立的电源，并且在运行过程中采用了电光隔离技术，利用循环扫描的方式可以有效避免内部干扰源对其的干扰，PLC控制系统内部采用路由类型作为监视器，这对保障PLC系统的正常运行及功能有着重要作用。PLC控制系统在设计过程中将其内部模块都进行了防辐射处理，每个电子器件的选择都十分严谨，同时，为了提高PLC控制系统的整体功能性，在设置过程中使其系统自带自我诊断、检测故障的功能，当机器在运行过程中一旦发生故障，PLC系统将会自动发出故障警报讯号，这对提高PLC控制系统在使用中的稳定性、安全性以及可靠性有着重要作用。
3、新一代PLC技术现状
3.1、网络化能力增强
所谓网络化的能力增强是使得可编的程序控制器在传统的领域有所发展，加大了原来的使用范围。从引入的工业以太网、现场的总线、无线网络以及英特尔等各种技术运用后，PLC在工业上的应用已经突破以往。经典的可编程序控制器网络上的结构分为信息管理层次、设备控制层次、过程控制层次。在信息管理层中，工业化生产以太网扩大展开，让原先的控制和信息管理任务合二为一。设备的管控中，对现场引入了总线，从而使得工业生产过程中的仪表监测、变频器控制、MCC控制柜都能直接地与可编程序控制器PLC连接。在过程控制层中，首先是管理机界面的改革，使得可编程序控制器PLC实现不同地区的编程、管控、诊断，从而实现整个车间或者说整个厂区的大范围控制。
3.2、多任务的执行作用增加
多任务执行功能就是在一个系统中，可编程序控制器同时配备几个CPU的模板，从而使得每一个CPU模板能独立分开地执行各自的任务，同时管控执行任务过程中相关的I/O模板。在原有的功能系统上增加其多任务运行的作用，使得其网络化控制系统更加全面地适应市场的需求。
3.3、集成化软件模式的发展
据统计，PLC可编程序控制器生产系统硬件的费用在逐年降低，PLC系统集成化、软件化的投入费用在逐年上升。现阶段成形的可编程序控制器的编程、操作的界面、运行控制、设备微调、故障的诊断处理、通信等集成化功能已融为一体。
3.4、PLC网络化的高速处理功能
PLC控制系统网络化后，高速的处理功能越来越明显，其中包括运算法则在内的高速化运行、设备外部数据的交换速率加快、编程设施的处理任务高速化以及外部设备对指令反映的高速化。可编程序控制器PLC在其内核的设计部分，增加通信的功能，可以通过没有源头的总线对系统中遇到的阻碍进行解决。在内部允许多个处理器进行无限制的运作，届时也给高度分布的控制系统提供解决方案。
3.5、技术渗透性
PLC技术渗透性的可编程序控制器网络化是为了适应工业化发展的时代需求。工厂控制系统与企业信息建设日益结合。技术渗透的目的是使得工厂在不同的品牌控制器上实现可编程序、分布式控制系统之间能得到有效的数据交换。事实上，对多任务系统的实现、网络化能力提升、软件集成化发展，促进了PLC控制系统网络化和信息技术的融合发展。
3.6、可编程序控制器PLC微型化
与传统的微型PLC控制系统相比，现在的微型可编程序控制系统除了点数字量为I/O，体积小，能直接安装在机身内部，还具有网络化性能和人工控制的接口与大型可编程序控制器功能相似的作用。
4、提高PLC控制系统可靠性的措施
4.1、应用成熟技术
在PLC控制系统设计时使用与PLC类似的系统设计方法进行设计，在探索和实践过程中摸索出成熟的PLC控制系统操作可行性的体系，同时要求设计人员成熟的掌握并熟练的使用。总的来说，在设计PLC控制系统时，成熟技术占有的比重达到75%以上。因为控制系统投入运营后，基本无法进行繁琐的改进，在PLC控制系统设计时如果存在问题则此问题可能不会被发现从而造成安全隐患，从而造成非常严重的后果。
4.2、采用高质量元器件
在PLC控制系统工作时，输入信号元件以及输出执行元件是主要的影响因素，因此为了保证控制系统可靠性的高要求，必须选择高质量的元器件。而元器件的可靠性分为固有和使用两种，其中固有可靠性是由元器件的设计以及制造过程确保的；而使用可靠性则是由设计者选择的正确性以及使用的正确性来保证的。
4.3、采取有效地抗干扰措施
在工业控制现场，由于之前提到的电磁干扰问题，必须合理安装布线、隔音处理电源等，从清除或者抑制电磁干扰，保障PLC控制系统的可靠性，以便设备可以在电磁环境中正常工作。同时采用远离技术，将弱信号线与强信号线进行疏离开来，进而减小电磁对于控制系统的干扰。
5、系统发展网络化的趋势
PLC控制系统网络化已经日趋成熟，其中有两个比较大的趋势：一是PLC控制系统网络化，不再像传统的封闭式系统，迅速向外开放模式发展。其中各大品牌的PLC系统，除了有自己企业的特色的PLC网络化系统。在设备完成程序任务之时，还能够和上一部分抹计算机网络系统连接，实现信息的两面交流，使得整个系统与计算机网络成为整体。二是在现场的技术总线上得到推广。通过一根传输作用的介质，比如说双绞线、同轴电缆、光缆等，把现场安装的智能设备，比如说传感器、仪表检测、智能型的电磁阀，按照同一个通信规范进行信息内部相互的传输，这样就构成工业现场的网络化控制。这样的网络化控制和原始单纯的PLC远程控制相比，配置上更为灵活，内容更为广阔，性价比更高。
随着科学技术的不断发展，在工业化的进程中PLC控制系统逐渐被使用，实现了工业生产的自动化。在工程实践中，PLC一般用来组成生产过程控制系统。PLC的运用使其相对于传统继电器-接触系统来说，其控制的设备系统工作可靠性大大提高。随着社会的不断发展，PLC技术会不断的进步，我们需要重视起来，从而更好的促进工业的发展。
参考文献
[1]林旭鸿.PLC控制系统的网络化控制探析[J].中国高新技术企业,2014,34:70-72.
plc控制系统范文5
SNAP I／O控制系统是美国OPT022公司1996年后推出的分布式控制系统。在工业应用现场是做为主干系统出现的，一般承担装置区总体的自动控制任务，操作人员是通过SNAPI／O控制系统的上位机人机界面对设备进行监控的。PLC(Programmable L0aic Controller)可编程序逻辑控制器，简称可编程序控制器。PLC主要应用在以开关量为主的监视控制领域，一般安装在现场独立的单体设备上，如燃料气压缩机、全自动燃烧器等，由TPLC安装在装置区内，操作也极为不便。另外，由于目前正在进行的“数字油田”计划，工业现场的生产实时数据必须定期上传，从客观上也要求PLC系统所监控的数据要与SNAP I／O控制系统进行融合。
本文详细讨论了SNAP I／O控制系统与PLC系统通信互联技术的实现及现场应用程序。
2，通信协议
根据实际情况，一般采用通用通讯协议进行SNAP I／O系统与PLC的互联，如PPI协议、MODBUS协议，在不具备MODBUS通讯协议的PLC系统中，采用自由口通讯协议进行通信。
根据目前工业现场实际应用情况，主流协议有以下几种：MODBUS协议、Profibus-DP协议、Profibus-PA和Foundation Fieldbus协议，除此以外，还有ControlNet、EtherNet、PPI等。
3，系统硬件
RS-485的远距离、多节点(32个)以及传输线成本低的特性，使得EIA RS 485成为工业应用中数据传输的首选标准。
RS 485采用差分信号进行传输，主要是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。本方案主要就是利用SNAP I／O系统的SNAP LCM4控制器所带的RS 485接口进行数据通信。
根据三层结构的讨论，方案使用SNAPI／O系统中的sNAP-LCM4进行硬件连接。SNAP LCM4控制器，功能强大、通讯方式灵活。采用32位，工业级的68030处理器，具有4MB的SRAM和2MB Flash EPROM。拥有4个串口，可以是RS 232／422／485串口。RS422／485串口，可设定为2线制或4线制通讯。
4、软件编程实现
软件编程实现，主要根据sNAP I／O系统FACTORYFLOOR软件包中的OPTOCONTROL进行编制，通过MODBUS协议进行数据通信。
4.1通过MODBus协议数据互联的编程实现
(1)编程画面全貌包括配置端口、初始化传送字符串、计算CRC代码、向串口传送数据、接收串口数据、数据校验等。
(2)块的功能和具体步骤
端口配置也是每段程序的起始块，此块是端口配置块，要指明SNAP I／O系统采用的串口、从设备的波特率、校验位、数据位和停止位。配置此块要依据从设备的具体情况而定。首先在系统中建立一个整型变量PORTSTATUS存放端口配置信息，配置信息按照COMl：9600，N，8，1顺序写入，用ConfigurePort命令建立此块。
数据初始化
是要传送的初始化字符串，此块功能包括从设备的地址、要读取的数据寄存器(功能域)、第一个要读取数据寄存器的高位地址和低位地址(从哪里开始读取)、要读取数据寄存器数量的高位地址和低位地址(就是要连续读几个数)。首先在系统中建立一个字符串变量TRANS-STRING，选用AppendCharacter to String命令建立此块顺序。
CRC配置 MODBUS通讯采用RTU和ASCII两种传输模式，本例中采用CRC传输模式。此块是一个计算16位的CRC值，来进行错误检验，初始计算值必须是要传送字符串的计算结果，这里从1开始计算，选用GenerateReverse CRC-16 on String命令，建立此块。
数据转换此块功能是将计算CRCCODE的值转换为16进制字符串，分别取字符串的高8位和低8位，并且将其分别转换为整型数据，分别选用Convert Number to HeXString、Get Substring和Convert Hex StringtO Number@令建立此块。
串口发送此块功能是将计算过的CRCCODE整型值添加到要传送的字符串中，并通过串口发送。选用Append Character toString和Transmit String via Serial Port@令建立此块。
串口数据判断此块功能是判断串口是否有数据，选用Characters walting at SerialPort?命令建立此块。
获得数据此块是将从串口取来的字符串保存在一整型变量WAITING STATUs中，选用Get Number of Characters walting onSerial 0r ARCNET Port@令建立此块。
CRC数据比较此块功能是将从串口读取的CRC CODE和系统计算的CRC CODE进行比较，若相同表示读取正确的数据，选用Equal命令建立此块。
数据保存此块功能是要从串口中读取指定的字符串数，之后清空系统缓冲区，选用Receive N Characters via Serial POrt；ClearReceive Buffer命令建立此块。
清除并延时此块功能是清除接收字符串变量并延时1000ms，之后进行下一周期的数据采集，选用命令Move String和Delay(mSec)命令建立此块。
5、现场实施过程
根据以上研究方案，在工程现场进行了方案的实施。实施过程一般进行以下几个步骤：首先进行PLC及sNAP I／O系统的内部软件程序编制，PL C中按照要求将需要操作的数据放到指定数据区，SNAP I／O系统进行程序编制、下装(DOWNLOAD)至控制器，然后，进行硬件配置及通信链路连接，最后进行系统调试、投用。
以天然气分公司红压深冷为例：红压深冷装置是天然气分公司2002年重大基建工程项目之一，其中仪表自控系统有五个国外引进机组自带了各种各样的五种PLC系统，压缩机系统PLC控制来自GE公司，负责压缩机系统的启停机及自动保护；膨胀机系统PLC控制来自AB公司，负责膨胀机系统的启停机及自动保护；丙烷制冷机系统PLC控制来自约克公司，负责制冷机系统的启停机及自动保护；紧急停车控制系统的PL C来自西门子公司，负责在发生紧急情况时处理全厂总停车问题；分子筛控制系统采用的PLC来自西门子公司。每一4-PLC系统均是安装在现场厂房内机组本体上，相互独立，各自带有就地显示屏。而红压深冷装置的控制中心距厂房有50米左右的距离，控制中心由SNAP I／O控制系统作为骨干结构，负责整个工厂内动态及静态设备以及工艺阀组的监视和控制，控制中心的操作人员不可能去现场各个机组的PL C就地盘观测机组运行数据，因此，要求sNAP I／O控制系统在参与装置区各类周边设备的监控的同时，要与各个就地的PL C系统进行通信。机组的各类数据通过通信的方式将数据传送至sNAP I／O系统。各个就地的PL C系统通信协议各不相同，不能统一。在这种情况下，本设计充分考虑了各自PLC的特点，采用不同的通信协议与五台PL C进行了通信互联，其中与GE公司、约克公司的PLC系统通信，采用了MODBUS通信协议模式；与AB公司的PLC系统通信，采用了自由口通信协议模式；与西门子公司的PLC系统通信，采用了PPI通信协议模式。系统2003年底投产，运行平稳正常。经现场测试通信数据刷新时间为1秒，达到了系统设计要求，满足现场生产要求。
plc控制系统范文6
关键词：CIP系统；PLC；控制；触摸屏
就地清洗（Clean In Place），简称CIP，是用水和清洗液对设备管道在原位进行循环冲洗，而无需拆开设备的一种清洗技术。随着近几年乳品饮料行业的高速发展，生产线自动化程度不断提高，对设备的要求越来越高，相对于传统的手动、半自动CIP系统相比，基于PLC控制的全自动CIP系统以其高效、清洗质量可靠等特点逐渐被越来越多的厂家所认识和接受，大有取代旧式手动CIP系统之势。本文对基于PLC控制的全自动CIP系统的基本设计进行了阐述。
1 CIP系统介绍
该系统由水缸、酸缸、碱缸、平衡管、板式换热器、清洗泵及控制系统等组成。为了简便起见，现以单路清洗系统为例进行介绍，每个缸内都装有浮球液位开关，用于罐体液位的在线自控；平衡管内装有液位开关，用于控制运行过程的补充用水；回流管路上装有浓度传感器，用于酸碱清洗液的自动调配、在线检测以及控制酸碱液的回收；换热器出口及回流管路上装有温度传感器用于在线检测温度，然后通过蒸汽调节阀V110控制清洗温度达到设定要求；在换向板上装有接近开关，用于防止设备被误操作清洗。
该系统可以完成碱清洗、酸清洗、酸碱清洗、消毒四项清洗工艺。典型的酸碱清洗流程一般包括：冲水、碱循环、碱回收、冲水、酸循环、酸回收、最后冲洗。在上述自动流程中，每一步骤又有不同的时间、温度要求，用户可以根据自身清洗要求进行设定。其他三项清洗工艺流程也基本大同小异，只是为满足清洗的特定要求，简化了某些步骤。
2 控制系统硬件构成
根据系统控制要求，考虑系统先进性、可靠性以及以后扩展系统的要求，选用SIEMENS S7-300系列PLC，该系列控制器功能强大，性能稳定。硬件配置如下：（1）电源模块：PS307/5A； （2）中央处理模块：CPU315-2DP（可满足以后利用PROFIBUS-DP总线远程监控要求）；（3）数字量输入模块：SM321 DI 32×24V；（4）数字量输入模块：SM321 DI 16×24V；（5）数字量输出模块：SM322 DO 32×24V/0.5A；（6）模拟量输入模块：SM331 AI8×12BIT；（7）模拟量输出模块：SM332 AO 2×12BIT；（8）触摸屏： TP270-10
3 系统软件设计
（1）系统通讯。S7-300 PLC自带MPI接口，MPI 允许主-主通讯，主-从通讯，无需其他通讯模板，本系统触摸屏（HMI）与PLC之间要求相互之间有信息交流，所以采用MPI协议通讯，通讯速率为187.5kbps。
（2）PLC程序设计。采用基于WINDOWS环境的SIMATIC Manager-STEP7 V5.2+SP1编程软件进编程。系统操作分手动、自动两种方式。手动方式主要为了系统调试和检修时使用，或者有自动化仪表失灵时应急使用。自动方式则根据输入要求自动完成整个清洗过程。自动操作连联锁条件多，控制参数包括温度、液位、浓度、流量等都需要根据加工顺序段不断改变，控制程序为典型的时间顺序控制程序。
根据系统控制特点采用模块化结构编程，这种编程方法结构简单、清晰、可读性强，便于程序编程和调试。整个CIP程序由主程序和七个子程序组成。主程序主要完成系统初始化，执行各事件中断处理程序及根据系统功能调用子程序。对子程序的调用在各控制段调用相应的控制参数，控制子程序的运行。
子程序：①清洗液调配程序，根据输入请求自动启动气动隔膜泵及相关阀门，抽取适量浓酸、浓碱配置酸碱溶液达到要求浓度；②碱清洗程序，根据碱清洗的工艺流程，结合时间、温度、浓度、流量等参数要求，按时序控制相关电磁阀、继电器的动作，控制系统按步骤自动运行。子程序；③完全清洗程序，根据酸碱清洗的工艺流程，结合时间、温度、浓度、流量等参数要求，控制系统按步骤自动运行。子程序；④消毒程序，根据消毒的工艺流程，结合时间、温度、流量等参数要求，控制系统自动运行。子程序；⑤温度控制程序，温度控制是系统控制的重点，对温度的控制采用控制蒸汽调节阀开度的方法来实现，温度信号为4-20mA的电流信号，通过A/D、D/A转换，采用PID控制。在S7-300中集成了PID功能，通过设置PID算法的回路参数表，很容易实现过程量的闭环控制。子程序；⑥参数设定程序，对温度、浓度、时间等参数，通过编程使其可以根据工艺的需要在触摸屏上进行修改，使用方便灵活，PID参数同样也可在触摸屏上设定，以方便调试。子程序；⑦故障报警程序，对检测到的超出设定范围的参数，或者马达过载、压缩空气低压等异常现象，通过触摸屏提示和闪光灯报警，对比较严重的报警，会暂停程序运行，直到故障排除方可继续运行。
（3）触摸屏画面设计。采用 SIMATIC ProTool/Pr0 V6.0 SP2软件进行组态，画面由主菜单、子菜单、下一级菜单组成，各子画面可由“主菜单”画面切入。通过触摸屏组态设计可以达到以下功能：系统操作、系统运行状态监控、工艺参数适时显示，故障报警信息及故障诊断记录显示、工艺参数历史数据查询、工艺参数设定，参数设定采用口令保护，只有持有口令的相关人员才能进入此画面。CIP系统的控制，由于PLC和HMI的引入，其自动化程度显著提高，系统性能更加稳定、操作更加简单。全自动CIP清洗系统的投入使用可以降低生产过程中的清洗成本，保证清洗的彻底和安全，现已得到越
来越多乳品饮料厂家的青睐，经济效益显而易见。
参考文献
