PLC控制器

PLC控制器（共12篇）

PLC控制器 篇1

1、引言

随着可编程控制器 (PLC) 深入到工业控制等诸多领域, 微机技术应用到可编程控制器中, 不但用逻辑编程取代了硬连线逻辑, 还增加了运算、数据传送与处理以及对模拟量进行控制等功能, 使之真正成为一种电子计算机工业控制设备。而温度控制器是重要的仪表控制组成单元, 是对温度进行控制的电开关设备, 在食品、化工、生物等领域要重要的现实意义。因此, 如何精确的对温度控制器进行控制, 是仪表控制中一类重要的研究方向。

2、可编程控制器 (P L C) 分析

所谓的可编程控制器就是一种带有指令存储器和数字或模拟I/O接口, 一位运算为主, 能够完成逻辑、顺序、定时、计数以及算术运算功能的自动控制装置, 随着科学的发展与PLC的不断进步, 功能不断增强, 定义也会不断的发生变化, 但总的来说可编程控制器的内涵终究是实现自动控制的目的。

2.1 可编程控制器的主要功能及应用领域

PLC把自动化技术、计算机技术以及通信技术融为一体, 在仪器仪表方面也有诸多的应用, 简单概括起来, 功能可以表述为以下几个方面:

(1) 实现逻辑控制, P L C具有逻辑运算功能, 它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令, 因此它可以代替继电器等更为精确的实现组合逻辑与顺序逻辑控制。

(2) 定时控制, PLC具有定时控制的功能, 为用户提供若干个定时器, 并设置了定时指令。

(3) 计数控制, PLC有计数控制的功能, 为用户提供了若干个计数定时器, 并设置了计数指令。

(4) 步进控制, PLC为用户提供了若干个移位寄存器, 或者直接有步进指令, 可用于步进控制。

(5) 数模、模数转换, 有些PLC还提供了“数模”转换和“模数”转换等功能, 能够完成对模拟量的控制以及调节。

(6) 数据处理, 有的可编程控制器还存在有数据处理的能力, 能进行数据并行传送、比较和逻辑运算, BCD码的四则运算, 还能进行数据检索、比较、数制转换等功能。

(7) 通信与联网, 有的PLC还采用了通信技术, 可以进行远程I/O控制, 多台PLC之间可以进行同位连接, 还可以与计算机进行上位链接, 由一台计算机以及若干台PLC可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络, 从而完成较大规模的复杂的控制。

(8) 实现对控制系统监控, PLC具有较强的监控功能, 操作人员通过监控命令可以监控有关部分的运行状态。

2.2 可编程控制器的主要优点

总的来说可编程控制器一种逻辑控制单元, 对于可编程控制器来说, 首先, 变成较为简单, 可编程控制器的设计者在设计PLC时已经充分考虑到使用者的习惯以及技术水平以及用户的方便, 构成了一个实际的PLC控制系统一般不需要很多的配套的外围设备, PLC的基本指令不多, 常用于编程的梯形图以及传统的继电接触控制线路图有许多相似之处, 编程器的使用简便, 对程序进行增减、修改和运行监视很方便;其次, 可编程控制器的可靠性较高, PLC是专门为工业控制而设计的, 在设计与控制过程中均采用了诸如屏蔽、滤波、隔离、无触点、精选器件等多层次有效的抗干扰措施, 因此可靠性很高, 有资料显示可编程控制器的无故障运行时间可长达3万小时以上, PLC自带的自诊断功能可以迅速方便的检查判断故障, 缩短检修时间;再次, 可编程控制器的通用性以及功能很强, PLC的品种很多, 针对不同的系统可以灵活的选用不同的PLC, 用来满足不同的控制要求, 用一台PLC可以实现控制不同对象或者满足不同的控制要求;同时, 可编程控制器还具有设计、施工以及调试周期短的优点, 可编程控制器在很多领域是以软件编程来取代硬件连线, 用PLC构成的控制系统也比较简单, 编程也比较容易, 安装与使用方便, 不需要很多的配套的外围设备, 程序调试修改也很方便, 可大大缩短可编程控制系统的设计、施工以及投产时间。

在温度控制器中采用PLC控制, 能实现精确控制温度, 与此同时PLC具有良好的可靠性, 能够适应较为恶劣的工作环境, 对所操作的环境进行温度的合理控制, 更有利于依赖温度行业的需要。

2.3 PLC的基本结构

可编程控制器是从计算机以及机电接触系统等发展而来的, 因此, 在结构上可以总结为以下几个单元:

输入输出部件, 输入部件接受从开关、按钮、继电接触器和传感器等输入的现场控制信号, 并将这些信号转换成中央处理单元能够接受以及处理的数字信号, 而输出部件接收经过中央处理单元输出的数字信号, 并能把它转化成能被控制设备以及显示装置所能接受的电压或者电流信号, 以驱动接触器、电磁阀等。

中央处理单元 (CPU) , 它是PLC的核心部件, 整个可编程控制器的工作过程都在中央处理单元的控制下统一指挥和协调进行。

存储器是保存系统程序和用户程序的器件, 系统存储器主要用于存放系统正常工作所必需的程序。

电源部件为可编程控制器提供所需要的直流电源和外部输入设备所需要的直流稳压电源。

编程器是可编程控制必不可缺少的重要的外围设备, 她主要对用户程序进行编辑、输入、检查、调试和修改, 并用来监视PLC的工作状态。

3、温度控制器分析

温度控制器是对温度进行控制的电开关设备, 温度控制器所控制的空调房间内的温度范围一般在18℃--28℃。窗式空调常用的温度控制器是以压力作用原理来推动触点的通与断。其结构由波纹管、感温包 (测试管) 、偏心轮、微动开关等组成一个密封的感应系统和一个转送信号动力的系统。按照控制方法温度控制器一般分为两种:一种是由被冷却对象的温度变化来进行控制, 多采用蒸气压力式温度控制器, 另一种由被冷却对象的温差变化来进行控制, 多采用电子式温度控制器。其中蒸气压力式温度控制器又分为:充气型、液气混合型和充液型。家用空调机械式温度控制器都以这类温度控制器为主。而电子式温度控制器分为:电阻式温度控制器和热电偶式温度控制器。

3.1 蒸气压力式温度控制器原理分析

温度控制器波纹管的动作作用于弹簧, 弹簧的弹力是由控制板上的旋钮所控制的, 毛细管放在空调机的室内吸入空气的风口处, 对室内循环回风的温度起反应。当室温上升至调定的温度时, 毛细管和波纹管中的感温剂气体膨胀, 使波纹管伸长并克服弹簧的弹力把开关触点接通, 此时压缩机运转, 系统制冷, 直到室温又降至设定的温度时, 感温包气体收缩, 波纹管收缩与弹簧一起动作, 将开关置于断开位置, 使压缩机的电动机电路切断。以此反复动作, 从而达到控制房间温度的目的。

3.2 电子式温度控制器原理分析

电子式温度控制器 (电阻式) 是采用电阻感温的方法来测量的, 一般采用白金丝、铜丝、钨丝以及半导体 (热敏电阻等) 为测温电阻, 这些电阻各有其优确点。家用空调温度控制器的传感器大都是以热敏电阻式。

3.3 温度控制器PLC控制系统分析

一般温度控制器可以采用采用PID模糊控制技术, 用先进的数码技术通过Pvar、Ivar、Dvar (比例、积分、微分) 三方面的结合调整形成一个模糊控制来解决惯性温度误差问题。据了解, 很多厂家在使用温度控制器的过程中, 往往碰到惯性温度误差的问题, 苦于无法解决, 依靠手工调压来控制温度。采用PID模糊控制技术, 能较好地解决了惯性温度误差的问题。传统的温度控制器, 是利用热电偶线在温度化变化的情况下, 产生变化的电流作为控制信号, 对电器元件作定点的开关控制器。基于这种电流控制信号, 采用PLC对温度控制器进行控制使控制更加精准。传统的温度控制器的电热元件一般以电热棒、发热圈为主, 两者里面都用发热丝制成。发热丝通过电流加热时, 通常达到1000℃以上, 所以发热棒、发热圈内部温度都很高。一般进行温度控制的电器机械, 其控制温度多在0-400℃之间, 所以, 传统的温度控制器进行温度控制期间, 当被加热器件温度升高至设定温度时, 温度控制器会发出信号停止加热。但这时发热棒或发热圈的内部温度会高于400℃, 发热棒、发热圈还将会对被加热的器件进行加热, 即使温度控制器发出信号停止加热, 被加热器件的温度还往往继续上升几度, 然后才开始下降。当下降到设定温度的下限时, 温度控制器又开始发出加热的信号, 开始加热, 但发热丝要把温度传递到被加热器件需要一定的时候, 这就要视乎发热丝与被加热器件之间的介质情况而定。通常开始重新加热时, 温度继续下降几度。所以, 传统的定点开关控制温度会有正负误差几度的现象, 但这不是温度控制器本身的问题, 而是整个热系统的结构性问题, 使温度控制器控温产生一种惯性温度误差。因此基于PLC的温度控制器的实现有重要的现实意义。

4、结语

本文简单介绍了PLC以及温度控制器, 分析了PLC应用的优点以及在温度控制器应用中的优势, 有利于PLC在温度控制器中的广泛应用。

参考文献

[1]邓则名, 程良伦, 谢光汉.电器与可编程控制器应用技术 (第三版) [M].北京:机械工业出版社, 2008.

[2]陈立定.电气控制与可编程控制器[M].广州:华南理工大学出版社, 2001.

PLC控制器 篇2

(1)基本控制功能（与或非等逻辑指令，触点串并联；定时、计数）

(2)步进控制功能（在多工步控制中，按照一定的顺序工作）(3)模拟控制功能（模拟量输入和输出摸块）(4)(5)定位控制功能（提供高速计数、定位、脉冲实现各种定位控制）站，网络通信功能（通过PLC工作站形成一个RS232-PCPLC网络系统）机、打印机、通过计算机做主

(6)序，一旦有故障，立即给出出错信息并作处理）自诊断功能（在CPU.RAM.I/O正常工作的情况下执行用户程 [7)维护和调试提供了方便）显示监控功能（用编程器和人机界面直接显示某些运行状态为

3.PLC12）编程语言简单、易掌握与其他计算机控制

装置相比所具有的特点： 3）抗干扰能力强、可靠性高

4）输入输出接口电路已设计好，输出驱动能力强5）采用模块结构、组态灵活、性价比高

.3.PLC）对电源的要求不高，允许波动的范围较宽(1)的分类

1按照结构形式可分为整体式和模块式。把．整体式（单元式结构）PLC的各部分都装入一个箱体内。

特点：结构紧凑，构成一个整体，体积小，成本低，安装方便。目前，小型PLC开始吸收模块式的特点，还有许多专用特殊功能模块。

2采用搭积木的方式组成系统。．模块式结构

特点：CPU、输入、输出、电源等是独立的模块，要组成一个系统，只需在一块基板上插上CPU、输入、输出、电源等模块，就能构成一个具有大量I/O点的大规模综合控制系统。各种模块尺寸统一，便于安装。特点是系统配置灵活，选型、安装、调试、扩展、维修十分方便.2中型和大型。）从规模上按 PLC的输入输出点数及存储器容量可分为小型、小型机：PLCI/O点数不超过128点，用户存储容量小于4K。中型机： PLCI/O点数为129~512点，用户存储容量4K~16K。大型机：PLCI/O点数为大于512点，用户存储容量大于16K。

4.PLC(1)的性能指标

(1)

工业环境的要求，PLC的性能指标通常用硬件和软件指标来衡量。硬件应满足(2)I/O点数（开关量和模拟量）。软元件的种类和数量用户程序存储器容量和类型PLC的软件指标通常用以下几项来描述：(5)扫描速度(2)(6)编程语言其他(3)

指令种类及条数(4)

2.CPU1].其主要任务有：

2].控制从编程器输入的用户程序和数据的接收与存储；

入状态表或数据存储器中；用扫描方式通过I/O部件接收现场的状态与数据，并存入输

3].4].PLC诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误； 令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等；进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，经过命 5].容，根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内再经由输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。6].接受中断请求并作处理 3.I/O输入1.模块是/输出模块CPU与现场

I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。输入部件是输入部件

PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件，是现场信号进入PLC的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元件来的信号。

2输出部件也是）输出部件

PLC与现场设备之间的连接部件。希望它能直接驱动执行元件，如电磁阀、微电机、接触器、灯和音响

等。4.开关量输入模块直流输入模块

交流输入模块 交直流输入模块 [2)开关量输出模块的基本原理：三种输出晶体管输出.可控硅输出

继电器输出

9.编程器分为以下 可编程序控制器的编程语言 梯形图

语句表3类：

其他编程语言

简易编程器

图形编程器

工业控制计算机作为编程器 可编程序控制器的应用概况 PLC(1)应用于以下几个方面：

制(4)开关量逻辑控制数据处理(5)通信(2)慢连续量的过程控制(3)快连续量的运动控

在选择使用模拟量5.(3)模拟量输入模块的基本原理

输入模块时，主要应考虑如下几个技术要

求：

①输入量类型：电压，电流；

②输入量程：常见为0~10V(4~20mA)； ③输入极性：如±5V；

④输入通路数：常见有单路、8路和16路；

⑤转换精度：主要决定于A/D转换芯片规格，如8位、10位12位；

⑥转换速度：常见有10~100μs 4)在选择使用模拟量模拟量

输出模块的基本原理

输出模块时，主要考虑以下技术要求：

①输出量

类型：电压或电流(取决于输出驱动方式或

连接方法)；

②输出精度：主要取决于D/A转换器的精度，如8位或

12位； ③输出通道数：取决于输出转换开关，常见的有单路或 8路； ④输出幅度：决定于输出级； ⑤输出极性：单向或双向。7.PLCPLC序执行过程，的工作过程就是程序执行过程，的工作过程

它分为三个阶段，即输入采样阶段、PLC投入运行后，程序执行阶段、便执行程输出刷新阶段。1在这个阶段，）输入采样阶段PLC

以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态读入到输入映像寄存器中寄存起来，称为对输入信号的采样或称刷新。

2在此阶段，）程序执行阶段PLC对程序按顺序进行扫描。如果程序用梯形图表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行扫描。3当程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，将元素映像寄存器）输出刷新阶段

中所有输出继电器状态转存到输出锁存电路，再去驱动用户输出设备（负载），这就是PLC的实际输出。8.PLCPLC的输入/响应滞后现象。对于一般工业设备来说，这些滞后现象是完全允有很多优越之处，但也有不足之处，其中最显著的使输出滞后现象

I/O有许的。但应尽量减少滞后时间。

当PLC的输入端有一个输入信号发生变化到PLC输出端对输入变化作出反应，需要一段时间。这个时间是响应时间或滞后时间。产生I/O响应滞后的原因一般是：

序执行、输出刷新三个阶段进行。1）执行程序按工作周期进行，每一工作周期又分输入采样、程

2后作用、输出继电器的机械滞后作用）产生输入/输出响应滞后的其他原因还有输入滤波器电路的滞.1.FX

1系列PLC的主要特点 具有基本单元、扩展单元和扩展模块及特殊功能单元。）系统配置灵活方便

2在线修改和编写程序，实现元件监控和测试功能。在计算机上进）具有在线和离线编程功能

行离线编程。3* FX）高速处理功能

* 系列PLC内置多点高速计数器，对输入脉冲进行计数。* 不受扫描周期限制，实现定位控制；

中断输入方式对具有优先权和紧急情况的输入可快速响应。

1.机。超小型机中

FX2N系列功能最强速度最快容量最大，属于高档 组成的单元型可编程控制器。

FX-2N系列PLC是由电源、AC电源、CPU、存贮器和输入DC输入型的内装/输出器件DC24V电源作为传感器的辅助电源；可进行逻辑控制、开关量控制、模拟量控制，并可进行各种运算、传送、变址寻址、移位等功能。FX（输入继电器（系列PLC的软元件地址编号及其功能

T）

计数器（X）和输出继电器（C）寄存器（D/V/Z Y）辅助继电器（）状态（S）指针（M）定时器P、I）常数（K、H）

基本指令：一.LD/LDI、AND/ADI、OR/ORI、ANB/ORB、OUT指令

二.LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令 三.SET、RST指令 四.PLS、PLF指令

五.MPS、MRD、MPP指令 六.MC、MCR指令 七.INV反

PLC控制器 篇3

关键词：PLC与Y-r降压启动接线简单；操作方便.人机性能好；可靠性高

中图分类号：G712 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）11-031-01

【正文】PLC得到广泛应用的今天，为改变传统的继电器、接触器控制的Y-r降压启动控制线路的方法，通过相互比较，可以很明显的发现用PLC改造的控制系统，具有接线简单、操作方便、人机性能好、可靠性高等特点。Y-r降压启动是指电动机启动时，把定子绕组接成Y形，以降低启动电压，限制启动电流。待电动机启动后，再把定子绕组改接成r形，使电动机全压运行。凡是在正常运行时定子绕组作r形连接的异步电动机，均可采用这种降压启动方法。电动机启动时接成Y形，加在每相定子绕组上的启动电压只有r形接法的1/ ，启动电流为r形接法的1/3，启动转矩也只有r接法的1/3。所以这种降压启动方法，只适用于轻载或空载下启动。现以时间继电器自动控制Y-r降压启动线路为例介绍Y-r降压启动控制线路的安装与检修方法。

1、时间继电器自动控制Y-r降压启动线路的安装。识读电路图→选用元器件及导线→电器元件检查→绘制布置图和接线图→固定元器件→布线→安装电动机并接线→连接电源→自检→交验→通电试车

时间继电器自动控制Y-r降压启动电路图如图1-5-17所示。该线路由三个接触器、一个热继电器、一个时间继电器和两个按钮组成。时间继电器KT用作控制Y形降压启动时间和完成Y-r自动切换，线路的工作原理如下：先合上电源开关QS。.

该线路中，接触器KMY得电以后，通过KMY的常开辅助触头使接触器KM得电动作，这样KMY主触头是在无负载的条件下进行闭合的，故可延长接触器KMY主触头的使用寿命。

2、设计一个三相异步电动机星-三角降压启动控制程序，要求合上电源刀开关，按下启动按钮SB1后，电机以星形连接启动，开始转动5S后，KMY断电，星形启动结束。为了有效防止电弧短路，要延时300ms后，KM△接触器线圈得电，电动机按照三角形连接转动。不考虑过载保护。

（1）输入点和输出点分配 见表1-1。

（2）PLC接线图

按照图8-11完成PLC的接线。图中输入端的24V电源可以利用PLC提供的直流电源，也可以根据功率单独提供电源。若实验用PLC的输入端为继电器输入，也可以用220V交流电源。

图8-11中，电路主接触器KM和三角形全压运行接触器的动合辅助触点作为输入信号接于PLC的输入端，便于程序中对这两个接触器的实际动作进行监视，通过程序以保证电机实际运行的安全。PLC输出端保留星形和三角形接触器线圈的硬互锁环节，程序中也要另设软互锁。

（3）程序设计

图8-12为电机星-三角降压启动控制的梯形图。在接线图8-11中将主接触器KM1和三角形连接的接触器KM2辅助触点连接到PLC的输入端X2、X3，将启动按钮的动合触点X1与X3的动断触点串联，作为电机开始启动的条件，其目的是为防止电机出现三角形直接全压启动。因为，若当接触器KM2发生故障时，如主触点烧死或衔铁卡死打不开时，PLC的输入端的KM2动合触点闭合，也就使输入继电器X3处于导通状态，其动断触点断开状态，这时即使按下启动按钮SB2（X1闭合），输出Y0也不会导通，作为负载的KM1就无法通电动作。

在正常情况下，按下启动按钮后，Y0导通，KM1主触点动作，这时如KM1无故障，则其动合触点闭合，X2的动合触点闭合，与Y0的动合触点串联，对Y0形成自锁。同时，定时器T0开始计时，计时5s。

在正常情况下，按下启动按钮后，Y0导通，KM1主触点动作，这时如KM1无故障，则其动合触点闭合，X2的动合触点闭合，与Y0的动合触点串联，对Y0形成自锁。同时，定时器T0开始计时，计时5s。

Y0导通，其动合触点闭合，程序第2行中，后面的两个动断触点处于闭合状态，从而使Y2导通，接触器KM3主触点闭合，电机星形启动。当T0计时5s后，使Y2断开，即星形启动结束。该行中的Y1动断触点起互锁作用，保证若已进入三角形全压启动时，接触器KM3呈断开状态。

T0定时到的同时，也就是星形启动结束后，防止电弧短路，需要延时接通KM2，因此，程序第3行的定时器T1起延时0.3s的作用。

（4）图8-12梯形图

T1导通后，程序第4行使Y1导通，KM2主触点动作，电机呈三角形全压启动。这里的Y2动断触点也起到软互锁作用。由于Y1导通使T0失电，T1也因T0而失电，因此，程序中用Y2的动断触点对Y1自锁。

按下停止按钮，Y0失电，从而使Y1或Y2失电，也就是在任何时候，只要按停止按钮，电机都将停转。

（5）运行并调试程序

a.将梯形图程序输入到计算机。

b.下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。观察电机在程序控制下能否实现自动星-三角降压启动。

c.调试运行并记录调试结果。

PLC控制器 篇4

修建一个好的地线网有如下要求:地线网用四根或三根接地棒正方形或正三角形埋设, 接地棒长L, 两接地棒间隔距离为2r, 接地棒为空心管状, 内外添入土、水和盐, 并深埋于地面以下, 几根接地棒之间用钢排、铜线连接牢固, 连接时设置一个接线铜排。从原始铜排上引出一次接地线。接地棒和一次接地线敷设完毕后, 在接地末端测量接地电阻应小于2Ω。地面固有电阻为ρ时接地电阻大致上符合公式:

机房和用电现场关键地域设置集中接地铜排, 从地线网引出 (A) 型铜导线到中央控制室, 各个机房。在那里安装一个PEB铜排, 并将其绝缘地挂于工作场所。从房间PEB铜排, 以放射状连接, 用 (B) 型铜导线接入各个机框。 (B) 型铜导线截面积为53.5mm2~55mm2。如果机框较小或铜导线直接连接至可编程序控制器的外挂式、集成式模块, (B) 型铜导线截面积可视情况改变。图中的PE就是每台机架、机框, 可编程序控制器, 用电, 用地线的统一接地点, 它可以以放射状与每个用地线的连接点连接。对于 (A) 型线和 (B) 型线, 要保证缆线的钢性, 不可折断。

可编程序控制器系统和用电系统是单独接地还是分开接地, 标志着可编程序控制器技术发展的水平。以前计算机和可编程序控制器强调本身隔离和信号浮空。可编程序控制器系统要单独接地, 即自己另外作一套接地系统。而现在可编程序控制器技术允许直接就地供电。对于三相四线制电路中的N和PE, 当可编程序控制器系统接地后几乎不能把它们分开。实例和理论中所说的统一接地, 实际上是力求电源接地水平达到可编程序控制器要求的同一水平。

对具体的接地处理而言:

在可编程序控制器为核心的控制系统中, 有多种接地方法, 每种接地线汇于一个理论上的“点”, 这是信息零电位基础。为了安全使用可编程序控制器, 应区别以下几种接地方法。

数字地, 也称逻辑地, 是各种开关信号, 数字信号的零电位。

模拟地, 是模拟信号的零电位, 它也是模拟信号精密电源的零电位, 它的“零”是十分严格的电平。

信号地, 通常是指一般传感器的地。

交流地, 交流供电电源N线, 他通常又是产生噪音的主要地方。

直流电, 它是直流电源标准电压起点在非浮空的直流电源下, 就把它作为地线进行接地连接。

屏蔽地, 一般为防止静电、磁场感应而设置的外壳或金属丝网, 为了消除外壳或金属丝网上储存的电荷, 专门使用铜导线将外壳或金属丝网连接到地壳中去。

保护地, 一般指机器、设备外壳或装在机械与设备内的独立器件的外壳, 外壳要与其内部绝缘, 外壳接地用以保护人身安全和防护设备电能的漏失, 因此保护地必须是良好的接地。

在工程安装阶段, 要很好地连接上述各种接地线, 在安装电源和配置好地线之后, 可编程序控制器才进入通电与调试, 它一般遵循下列几个原则。

就一点接地和多点接地的一般情况而言, 高频电路应该就近多点接地, 低频电路应该一点接地。低频电路中, 布线和元件间的电磁很小, 而多点接地时, 回地环流过多会产生干扰。因此, 低频电路中经常使用一点统一对外接地。在高频电路中, 地线上具有电感, 因而增加了接地电阻, 同时各地线之间可能产生电磁耦合。一般情况下接地方式与频率有关, 当频率低于1HZ时可以一点接地;高于10MHz时采用多点接地;在1MHz~10MHz之间时, 采用那种接地应视情况而定。

交流地和信号地不能共同用同一载体。交流电源在传输时, 在相当一段间隔的电源导线上, 会有几个毫伏、甚至几个伏特的电压, 它称为跨步电压。低电平信号的传输, 要求沿路电平均为零。为防止交流电对低电平信号的干扰, 在直流信号的导线上要求加隔离屏蔽层, 另外不允许信号源与交流电共同使用一根地线。

将屏蔽地、保护地各自独立地接到接地铜排上, 不应当将其和电源地、信号地在其它任意地方扭在一起。在控制系统中, 为了减少信号的电容耦合噪音, 一般采用了多种屏蔽措施。对于像雷达、电台这类高频辐射的干扰, 可以用金属丝网作为屏蔽, 即用电阻低的金属丝网或外壳套在关键部位上。对于纯防磁的现场, 例如防止强磁铁、变压器、大电机的磁场耦合, 可以采用高导磁材料作外罩, 使磁回路闭合, 再将外罩接入大地, 保护地常用一点接地。

模拟信号地和屏蔽地、模拟地的接法也是十分重要的, 每个商家在提供可编程序控制器的模板时, 都有许多严格的连接方法规则。包括信号配线、外壳屏蔽、浮地、传输电缆使用的型号、芯截面积、电源供应等。当可编程序控制器系统应用的范围较大时, 要求避免将模拟量信号做长距离的传输, 需要使用较多的模拟量模板时, 力争把每块模板布置到距离现场较近的扩展机箱上去;一些独立功能, 例如集中温度监视、存储筒仓的料位监视、电子秤计量, 常常设计为独立的专用系统来处理模拟量信息。在数字控制的集散系统DCS中, 常常使用配置仪表、变送器来解决模拟量信号输入的采集和传输、模拟量输出信号的长距离传输。

综上所述, 接地系统在可编程序控制器系统中的重要性。对于建设单位在施工和调试中要注意系统接地中的一些细节和问题, 以确保可编程序控制器系统的安全可靠运行。

摘要：接地系统在自动化控制系统中是一个不可忽视的重点。它对系统是否能够安全运行以及信号能否正确传输起着不可小视的作用。本文就可编程序控制器中的接地问题, 说明一些在电气施工和调试中应注意的事项。希望能够为将来可编程序控制器系统的施工和调试工作带来一些方便。

关键词：可编程序控制器 (PLC) ,接地系统,接地处理

参考文献

[1]李晋兵.PLC控制系统抗干扰技术的应用[J].科技情报开发与经济, 2006 (10) .

电气与PLC控制技术 篇5

世界范围内也因此掀起了新一轮基于信息化的教育创新和改革的浪潮。我国在《国家中长期教育改革和发展纲要（2010-2020）》指出：“信息技术对教育具有革命性影响，必须予以高度重视”，《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》也提出“要探索现代信息技术与教育的全面深度融合，以信息化引领教育理念和教育模式的创新，充分发挥教育信息化在教育改革和发展中的支撑与引领作用。”党的十八届三中全会也密切关注教育改革，提出“运用信息技术破解教育改革与发展难题”的总体要求。把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略。[1] 以个性化、社会化、开放化、智能化、集成化、碎片化为特征的智慧教育

1）理论意义: 智慧教育是教育发展的新常态，加强对该模式下课堂教学方法、教学内容、教学形式的理论研究，对完善智慧教育理论体系很有必要。

2）实践意义:通过对智慧课程教学过程和教学方法模式进行研究，探索如何在智慧课程教学中使教师课堂教学行为更好地发生，以提高教学效果，从而为智慧课程开发者和教学者提供教育理论支撑，促进智慧课程建设，推动智慧教育进程。

随着互联网+教育的发展已越来越受到教育界广泛的重视。全球范围内的M00C、翻转式课堂、微课、在线课堂等教学形式孕育而生，为教育带来了活力，但也存在以下问题： 1)教学形式过于独立，未能很好的将传统教育与网络教育进行融合。

2)改变传统教材中的知识和多媒体资源的实时对接，学生学习中的主体地位未能体系。

3)且如何将互联网中的技术融合到理工科类课程中探索。

智慧教育是教育发展的新常态，对此进行相关研究很有必要。因此，本研究将以对本校开发的智慧课程为例，对其教师课堂教学行为进行深入研究，以期得出一些课堂行为的特征，从而促进教师在智慧课程开发，更好地实行有效教学。

1、个性化

布鲁姆教育目标分类修订版将认知领域学习者对知识的领悟程度由低到高分为“识记、理解、应用、分析、评价、创造”六个层次，并将这六个层次的目标分类划分为浅表学习与深度学习两个层级，浅表学习指向“识记、理解、应用”，深度学习指向“分析、评价、创造” [5]

小型冷库PLC控制系统 篇6

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.

基于PLC的蒸汽养护模糊控制器 篇7

蒸汽养护具有显著提高混凝土的初期( 脱模) 与早期强度, 加快模具周转、缩短生产周期、提高生产效率的优点,被广泛用于混凝土预制构件生产,是混凝土预制构件生产的关键工序[1,2]。 混凝土电杆的蒸汽养护控制具有迟滞性、大惯性、非线性的特点, 控制模型不易建立,采用传统的控制方法来调节蒸养温度很难满足蒸汽养护制度的需要,控制效率低下、产品质量难以得到很好的保障,同时能源浪费较大。

本文设计了一种新的蒸汽养护制度,采用模糊自整定PID的控制方式,并基于小型PLC实现,达到了良好升温、恒温和降温控制目的。

1蒸汽养护控制系统原理

1.1蒸汽养护制度

蒸汽养护过程包括预养、升温、恒温和降温四个阶段,蒸汽养护制度工艺参数包括静养时间、升温速度、恒温时间、恒温温度和降温速度; 升温速度、恒温温度对蒸汽养护高强混凝土耐久性影响显著,静养时间和恒温时间次之,带模养护的混凝土预制构件预养期可缩短或取消[3]。因此,蒸汽养护参数的变化直接影响混凝土中水泥与各成分的水化及其水化产物特征,蒸汽养护参数的设定将对混凝土预制构件成型质量与后期性能有很重要影响。

依据文献[3]研究成果并结合现场实际,设计混凝土电杆蒸汽养护温控升温速度15 ℃ /h,恒温温度60 ℃ ,恒温时间3 h,降温速度25 ℃ /h,当降温到30 ℃ 或降温到常温并养护时间到表明养护过程结束,控温精度 ± 1 ℃ 。控温器设自动和手动两种模式, 手动模式可选择10 ℃ 、20 ℃ 、30 ℃ 三种起始升温温度( 分别对应冬季、春秋季、夏季) ,蒸汽养护参数设计如表1所示; 自动模式下根据人机界面输入的初始温度,控制器按固定升温速度自动调整升温时间,控制养护周期。

1.2系统结构

可编程逻辑控制器( PLC) 适用于恶劣工作环境,其抗干扰能力、可靠性远高于其他自动控制方式,小型PLC亦拥有多条连续过程PID控制回路,用于混凝土电杆蒸汽养护控制具有极高的性价比。组态软件起源于分布式控制系统( DCS) ,发展于PLC,是专为工业环境而设计的软件,通过和现场的对接在计算机上监控蒸汽养护全过程并对蒸汽养护过程中产生的数据进行统计处理[4]。

设计的混凝土电杆蒸汽养护控制系统由S7 - 200 PLC作主控制器,由装有组态王软件的工控机作上位机,控制电动调节阀 、 排水泵 、 轴流风机,由温度变送器采集蒸汽养护池温度信号送入PLC构成闭环控制系统 。 控制系统组成如图1所示,蒸汽养护组态控制系统界面如图2所示 。

1.3系统控制原理

在工控机人机界面上选定好蒸汽养护的初始温度,当输入的蒸汽温度、压力达到要求后,启动系统; PLC将采样时刻设定的温度参数与温度变送器反馈信号进行比较和运算,得到温度偏差e( n) 和温度偏差变化率ec ( n) ,经过模糊自整定程序运算处理后,PLC通过模拟量的输出控制方式实时调节电动调节阀的开度,实现蒸汽养护升温和恒温的温度控制; 恒温时间到,关闭电动调节阀,根据温度的偏差e( n) 间歇启动轴流风机实现降温控制; 养护池冷凝水量由液位传感器采集至PLC,PLC自动控制水泵排除积水。经PLC控制器A/D转换和运算后的数据,上传到工控机上生 成“温度 - 时间”响应历史 趋势曲线,实现实时 监控。

蒸汽养护过程使用100 ℃ 高压蒸汽,为确保蒸养池内温度基本均衡,消除池内温度梯度,在养护池的长度方向设置两路蒸汽管道,每路蒸汽管道上分布4个气流旋转式喷嘴,使蒸汽在养护池中环形流动[5]。两只温度变送器分别设置在养护池内宽度中间区域,置放留有高度差,并规避蒸汽气流的直射,以两路温度检测信号的平均值作为池内检测温度。为避免养护过程中出现一只变送器损坏,控制程序模块中加入容错控制程序,只要还有一只变送器完好,自动调整到以一只温度变送器的检测数据作为池内温度信号,完成本次养护工作,并发出提示警示信息; 由于蒸汽扩散对温度变送器传输的数据仍存在滞后影响,养护池内温度短时间内变化不显著,温度采集周期定为1 min,定时时间到,以100 ms时间间隔连续采集4次温度值再求平均,作为一路温度检测信号。

2模糊自整定PID控制器设计

2.1数字式PID控制器

S7 - 200 PLC中带有PID控制器,PID控制器结构简单,鲁棒性好。但是PID参数是根据过程参数整定的,在蒸汽养护升温和恒温过程中的参数变化较大,控制模型不易建立,用一组PID参数实施全程控制不能收到良好效果,影响蒸汽养护的质量。因此,有必要在蒸汽养护过程中对PID控制器参数KP、TI、TD进行在线自整定,以满足不同的温度偏差e( n) 和温度偏差的变化率ec( n) 下对PID自整定参数的要求,使系统具有良好的静态和动态性能[6]。

2.2参数自整定模糊PID控制器

模糊控制是一种基于规则的控制,适用于数学模型难以获取、动态特性变化的对象。但模糊控制规则一旦确定,便不能调整,且不具有积分环节,直接用于蒸汽养护控温精度不高,且存在控温死区。基于普通模糊控制器的缺点和PID控制器的不足,将模糊控制与PID控制结合起来,构成参数自整定模糊PID控制器,控制系统如图3所示[7]。

养护池在自然升温和降温状况下温度变化不会超过2℃ / min,取e( n) 、ec( n) 的基本论域为[- 2,2],e( n) 和ec( n) 乘以量化因子并模糊化得E和EC,E和EC作为模糊控制器的二维输入信号,其模糊子集为{ NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB} ,E和EC模糊论域离散区间为[- 3,3]。量化因子Ke、Kec均取1. 5,隶属函数采用三角函数形式。

为简化控制装置,在升温和恒温阶段不采用冷却降温措施, 同时为了避免温度超调,依据蒸汽养护的实际工作情况与操作经验,选取KP、TI、TD的基本论域为[0,10]、[0,30]、[0,20],模糊子集均取为{ ZE,PS,PM,PB} ,模糊论域离散区间均取为[0,6], 比例因子Kup= 1. 7、Kui= 5. 0、Kud= 3. 3,隶属函数采用三角函数形式。模糊推理后的输出量乘以比例因子即为参数可调整PID控制器的实时参数信号KP、TI、TD。

2.3模糊控制规则

由PID控制器的原理可知,KP影响系统的响应速度和精度, KP大,可以加快调节时间,但过大会使系统稳定性下降,甚至造成系统的不稳定; TI影响系统的稳定精度,消除系统稳态误差,TI越大积分作用越强,系统静态误差消除越快,但TI过小会引起响应过程的较大超调; TD影响系统的动态特性,能产生超前的控制作用,TD合适可以减少超调和调节时间,但过大会延长系统的调节时间,同时对系统的抗干扰不利[8]。

在蒸汽养护过程中,对于不同的E和EC,PID控制器的KP、 TI、TD有不同的要求,参数自整定规则如下:

( 1) E较大时,为加快系统的响应速度,同时避免超调,应取较大的KP和TI,取较小的TD。

( 2) E中等大时,为保证系统的响应速度,同时控制超调,KP和TI应减小,取中等的TD。

( 3) E较小时,为使系统具有较好的稳定性能,取较小的KP, TI减小。

( 4) 为避免振荡,考虑系统的抗干扰性能,当EC较大时,取较小的TD; 当EC较小时,取中等的TD。

由以上规则并结合控制经验得出KP、TI、TD的模糊控制规则如表2所示。

2.4PLC模糊控制关键程序

利用MATLAB的模糊推理系统( FIS) ,按照表2控制规则离线求出模糊控制查询表,并将表中的数据依次输入到PLC变量存储器中。PLC依据当前模糊化后的E和EC值查询存入的模糊控制表,取出输出量,将输出量乘以比例因子作为PID回路指令中的运算参数KP、TI、TD,经PLC中PID指令运算,输出控制量u( n) ,经EM235模块输出调节蒸汽阀开度的控制信号,实现蒸汽养护自整定PID控制。PLC的模糊自整定控制的关键程序转为模糊控制表的查询。

以输出量KP模糊控制表查找为例,设已将离线计算出的输出量KP的值存储在VD100 ~ VD292中,根据模糊化后的E/EC不同取值,KP模糊表查询程序如下:

3蒸养曲线分析

在初始温度20 ℃ 升温模式下,采集的一次蒸汽养护控温曲线如图4所示。从图中可见,蒸汽养护曲线在升温段、恒温段与蒸汽养护制度给定曲线贴合,超调小,降温速度小于25 ℃ /h,达到设计要求。

4结束语

将模糊自整定PID控制策略嵌入小型PLC中,应用在混凝土电杆蒸汽养护控制系统中,较好实现了文献[3]的蒸养制度。 通过严格控制蒸养过程中的升温速度、恒温温度、恒温时间、降温速度,避免了以往蒸汽养护过程中升温速度过快、高温蒸养、恒温温度波动较大致使混凝土电杆力学性能变差、耐久强度下降、产生裂缝、使用寿命变短等不利现象; 通过低速升温、降低恒温温度、控制养护周期,降低了单产蒸汽消耗量。

根据现场温度设计三种固态升温模式以及手动输入现场温度的自动升温模式,使控制器具有较强的灵活性,适应不同气候对蒸养制度的需求,控制方案对不同混凝土制品的蒸汽养护具有较好地移植性、扩展性。

摘要：根据混凝土电杆蒸汽养护工艺的要求,采用模糊自整定PID的控制方案,并基于S7-200PLC实现,达到了提高产品品质,降低蒸汽消耗的目的,控制方案可靠性高、鲁棒性强并具有较好移植性。

基于PLC的新型PID控制器 篇8

经典PID的精髓是靠目标与实际行为之间的误差来决定消除此误差的控制策略。经典PID是根据控制目标即设定值v与被控对象的输出y之间的误差e, 误差信号的微分信号及其积分信号的线性组合来生成控制量u, 控制量作用于控制对象来实现我们的控制策略, 其表达式

2、安排过渡过程的作用

在经典调节理论中, 系统的快速性和超调存在着矛盾。如在二阶系统的阶跃响应中, 我们直接取控制目标v与实际行为y之间的误差e=v-y, 实际上, 由于系统都存在惯性, 输出y只能从零初始状态开始缓慢变化, 而控制目标的初始值却是非零值v, 从而误差e的初始值成为v, 如果为了加快过渡过程而取较大的增益k1, 那么系统将受到很大的初始冲击, 使系统的实际行为很容易产生超调。

3、两个跟踪微分器来改造的PID

针对上文中提出的经典PID的缺陷, 我们将采取如下措施来加以改进。在对象所能承受的范围内, 根据控制目标, 事先安排一个合适的过渡过程, 然后让系统的实际行为y跟踪这个事先安排的过度来最终达到控制目标。这可以用跟踪微分器来实现;误差的微分信号可以用噪声放大效应很低的跟踪微分器来提取。改进后的PID控制器结构如图1所示。

在图2中, 跟踪微分器Ⅰ用来安排过渡过程, v1, v2分别是安排的过渡过程及其微分信号, 跟踪微分器Ⅱ用来提取输出的微分信号, z1, z2分别是系统输出的跟踪值及其微分信号。因此, e, 分别是安排的过渡过程v1与输出信号跟踪值z1之间的误差及其积分信号, 是安排过渡过程的微分信号v2与输出信号微分的跟踪值z2之间的误差信号。用这三个量的线性组合来决定控制量u。

4、仿真实验

通过罗克韦尔PLC平台的RSlogix5000编程软件, RSLinx通信软件以及RS Emulata5000仿真软件来进行仿真实验, 采用结构化文本的方式进行编程。改进后的PID算法如下:

安排过渡过程:

输出的跟踪微分:

生成误差、误差微分及误差积分:

生成控制量:u=k0e0+k1e1+k2e2现取参数0r=1.0, 1r=100, 增益取k0=.15, 1k=.24, k2=37.时, 二阶对象对输入为3的阶跃响应控制效果如图2所示。由图2可知, 改进后的PID控制器与经典PID相比, 解决了超调与快速性之间的矛盾, 使系统更加平

稳的过渡到稳态。

增益取k0=.15, 1k=24, k2=37.时, 同样对象仿真结果如图3所示。由图3可知, 当误差的反馈增益扩大一个数量级时, 经典PID虽能加快过渡过程, 但震荡却更剧烈。而改进后的PID过渡过程加快, 对误差反馈增益的选取范围大为扩大, 从而使整定更为容易, 控制器的鲁棒性更为加强。

摘要：本文首先通过分析经典PID调节器的构造, 找出了其缺点。然后分别阐述了合理安排过渡过程以及跟踪微分器的作用, 最后在罗克韦尔PLC平台上分别通过两个线性跟踪微分器实现过渡过程的安排和微分信号的提取, 从而使经典PID控制器得到改进, 提高其适应性和鲁棒性。

关键词：罗克韦尔PLC,安排过渡过程,跟踪微分器,PID控制器

参考文献

[1]宗晓萍, 王霞, 姜萍, 李彩霞.自动控制原理[M].北京:中国计量出版社, 2007.

PLC控制器 篇9

当酒精精馏塔只有塔顶、塔底两种产品,而无侧线产品时,常利用回流量控制精馏塔顶部塔板的温度,改变通往再沸器的加热蒸汽量控制底部塔板的温度。这两个温度控制环节相互耦合,塔顶的回流量和塔底的再沸器蒸汽量都既影响塔顶温度又影响塔底温度。常规的两个独立P I D温度控制器不能有效地把塔顶和塔底温度稳定在理想值。而常规解耦控制方法要求首先建立系统精确的数学模型。但对于精馏塔此类复杂的过程设备,建立其精确的数学模型决非易事。模糊解耦控制摆脱了数学模型的束缚,基于操作员的经验和参数试验,能得到较好的控制效果[1]。

在工业控制中,可编程逻辑控制器的应用极其广泛,如果把模糊解耦控制技术与P L C结合起来,利用P L C实现模糊解耦控制,将会使模糊解耦控制在工业控制中发挥更大的作用。虽然现在已经有一些PLC生产厂家提供模糊控制模块供用户选用,但其价格比较昂贵。本文基于西门子S7-300PLC,在原常规控制系统硬件基础上,利用软件编程实现模糊解耦控制,并应用于筛板式酒精精馏塔实验装置。试验结果表明控制效果良好。

2 模糊解耦控制原理

图1为精馏塔塔顶和塔底两个温度控制环节的模糊解耦控制原理图。此系统包含模糊控制环节和解耦环节。模糊控制环节由两个独立的模糊控制器(FC)组成,模糊控制器的输出为解耦环节的输入。解耦环节利用相干系数的原理,根据经验选择解耦系数来实现解耦的效果[2]。

3 模糊解耦控制算法的PLC实现

3.1 模糊控制环节的实现[3,4,5]

在此仅介绍塔顶模糊控制器的设计和实现方法。塔底模糊控制器的设计和实现方法类似于塔顶。

3.1.1 确定模糊控制器的结构

根据控制对象的特点及专家经验,选择双输入单输出的模糊控制器结构,以偏差E和偏差的变化率EC作为输入量,C为控制器的输出量。模糊控制系统如图2所示。

3.1.2 模糊语言变量的语言值及论域

图2中E、E C和C分别是模糊控制器输入、输出的模糊语言变量,在此E为塔顶温度的设定值和实际值的差,E C为这个差的变化率。选取各语言变量的语言值均为:{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB},即:{负大、负中、负小、零、正小、正中、正大}。语言变量E、EC的论域范围及量化等级为{-6-5-4-3-2-1 0 1 2 3 4 5 6},语言变量C的论域范围和量化等级为{0 0.10.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1}。

3.1.3 确定隶属度函数

隶属度函数是论域元素对某语言值从属程度的描述。选取各个隶属度函数均为三角形隶属度函数。从而获得模糊语言变量E、EC、C的赋值表,如表1、表2所示:

3.1.4 确定模糊控制规则表

双输入单输出模糊控制器的控制规则通常采用以下模糊条件语句,即:

if E and EC then C

本文中塔顶模糊控制器采用的模糊控制规则表如表3。

3.1.5 模糊控制查询表的设计

模糊控制查询表是经过模糊推理与反模糊化运算获得的一个二维矩阵。对于上述语言变量论域范围,此矩阵维数为13×13。模糊控制查询表基于模糊语言变量的赋值表和模糊规则。每一条规则都决定一个模糊关系,

如:

求所有的模糊关系Ri(在此i=1,2,…,49)的“并”运算可获得控制规则总的模糊关系R,即:R=R1∨R2∨…∨R48∨R49。根据计算出的模糊关系R,利用推理合成规则计算Uij=(Ei×ECj)R。考虑E和EC中所有元素在对应的论域上独立点模糊集Ei和ECj,便可求出输出语言变量U的模糊子集Uij。应用最大隶属度法进行模糊判决,并结合实际控制要求加以人工修正,便得到模糊控制查询表,如表4所示。

3.1.6 PLC程序实现模糊控制[6]

本文采用德国西门子公司的S7-300型PLC,编程软件为Step7。利用A/D模块将采集到的模拟量输入至PLC中,由D/A模块输出控制量至执行机构对其进行控制。

采用Step7的语句表编程方式。首先,将量化因子Ke,Kec和比例因子Ku分别写入PLC的数据寄存器;然后采样计算E和EC,根据量化的E和EC以及模糊查询表计算得出模糊控制器输出C,C作为解耦环节的输入,再进行下一步的解耦运算。

根据量化的E和EC以及模糊查询表得到模糊控制器输出U是程序设计的关键。本文将模糊论域的元素{-6-5-4-3-2-1 0 1 2 3 4 5 6}转换为{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13},采用基址+变址的间接寻址方法,将模糊控制查询表中U的值按照由上到下,由左到右的顺序依次填入PLC的数据寄存(保存)区。程序中得到模糊控制器输出量的基址后,在加上偏移地址(E-1)×13+EC。寻址完成后,即得到模糊控制量C,塔顶和塔底两个温度模糊控制环节的C都得到后,则进入解耦环节阶段。

3.2 解耦环节的实现

由于塔顶塔底两个温度控制环节存在耦合性,模糊控制器的输出还需要进行去耦。解耦环节引入了解耦系数,则实际加到执行器的输出量Ut、Ub为(下标t、b分别表示塔顶、塔底的量):

其中α1、α2的范围均在[0,1]。当α1、α2均为0时,控制器没有去耦作用。则当α1、α2均为1时,对应极限耦合情况。α1、α2的实际值在0～1之间,需通过对精馏塔设备进行试验测得。具体方法为:先设α1、α2等于0,运行精馏塔进行试验,这时塔顶和塔底温度控制动作都会对另一方的温度造成较大波动,逐渐增加α1、α2,使这种波动逐渐减小。

同样,采用Step7编程软件的语句表编程方式,通过简单的四则运算便可实现解耦环节,最后通过D/A模块将最终的控制量传递给执行器,对塔顶和塔底两个温度控制环节进行模糊解耦控制。

4 试验结果

在筛板式酒精精馏塔实验装置上分别投运常规的P I D控制器和基于P L C的模糊解耦控制器对精馏塔塔顶和塔底温度进行控制。指定塔顶温度的设定值为70℃,塔底温度的设定值为90℃。PID控制效果图和模糊解耦控制效果图分别为图3、图4和图5、图6。

从实验获得的温度曲线可以看出,两个独立的PID控制器不能够消除塔顶和塔底两个温度控制环节的耦合,二者相互影响严重,因而温度曲线持续振荡。基于PLC的模糊解耦控制器控制效果良好,塔顶塔底温度稳态误差均不超过2℃。产出酒精纯度达到93%以上。另外,与PID控制相比,模糊解耦控制器平稳地把温度控制在设定值附近,避免了振荡,因而这也节约了能源。

5 结束语

模糊解耦控制是解决精馏塔此类强耦合、大时滞、非线性、建模困难的工业对象控制问题较为适用的方法。而基于西门子S7-300PLC实现模糊解耦控制,既具了有PLC运行可靠,操作简易,开发灵活等特点,又提高了控制系统的智能化程度。其开发成本少,应用范围广,有较好的应用前景。

摘要：针对酒精精馏塔塔顶和塔底两个温度控制环节有较强耦合性,精馏塔精确的数学模型难以建立等问题,提出基于西门子S7-300PLC的模糊解耦控制器设计方法,给出详细的实现步骤。在筛板式酒精精馏塔实验装置上的运行试验证明了该控制器具有良好的控制效果。

关键词：模糊解耦控制,S7-300PLC,精馏塔

参考文献

[1]崔建伟,陈四庚,姚银福.解耦控制在精馏塔温度控制中的应用[J].内蒙古石油化工,1999,(3):150-153.

[2]EL-GARHY A M,EL-SHIMY M E.Development of decoupling scheme for high order MIMO process basedon PSO technique[J].Appl Intell,2007,26:217-229

[3]曾广奇,胡均安,王东,等.模糊控制理论与工程[M].武汉:华中科技大学出版社,2006.

[4]诸静.模糊控制理论与系统原理[M].北京:机械工业出版社,2005.

[5]李晋辉,郝启堂,周玉川.低压铸造控制系统中模糊PID在PLC中的实现[J].计算机应用技术,2008,28(3):183-185.

PLC控制器 篇10

1 课程设计性质

本次课程设计是在学生学完《可编程序控制器》课程后, 进行的技能训练。通过课程设计一方面验证所学的基本理论知识, 将感性的和理性的专业知识融洽起来进行专业强化;同时培养学生的基本操作技能与设计能力, 使所学的理论在实践中灵活运用, 增强解决实际问题的能力。

2 课程设计任务要求

我们按课程大纲要求选择了三个课题:a.和液压气动一起控制机床;b.和变频器一起控制电梯;c.交通灯控制。根据班级人数进行分组, 按课题设计任务书内容要求制定计划。现举一个课题的设计过程实例。

例:交通信号灯控制

2.1. 控制要求

2.1.1 系统工作受开关控制, 起动开关ON系统工作;起动开关OFF系统停止。

2.1.2 控制对象有八个:

东西方向红灯两个, 南北方向红灯两个;

东西方向黄灯两个, 南北方向黄灯两个;

东西方向绿灯两个, 南北方向绿灯两个;

东西方向左转弯绿灯两个, 南北方向左转弯绿灯两个。

2.1.3 控制规律:

(1) 晚上时段按提示警告方式运行, 规律为:东、南、西、北四个黄灯全部闪亮, 其余灯全部熄灭, 黄灯闪亮按亮0.4秒, 暗0.6秒的规律反复循环。

(2) 高峰时段、正常时段及晚上时段的时序分配按时序图1运行。

2.2 课题要求

2.2.1 按题意要求, 画出PLC端子接线图、控制梯形图。

2.2.2 完成PLC端子接线工作, 利用编程器输入梯形图控制程序, 完成调试。

2.2.3 完成课程设计说明书。

2.3 答辩问题

2.3.1 高峰时段16:30的起始时间改为16:00, 梯形图作如何改动?

2.3.2 正常时段东西左转弯绿灯45秒的起始时间改为40秒, 梯形图作如何改动?

2.3.3 高峰时段东西左转弯绿灯55秒的起始时间改为60秒, 梯形图作如何改动?

2.3.4 如何在交通控制灯起动时, 校正当时的时钟?

3 课程设计方法与步骤

3.1 确定控制任务。

首先要详细分析被控对象、控制过程与要求, 熟悉其工艺过程, 然后列出控制系统中功能和指标要求, 明确控制任务。本例由于交通灯控制, 没有相关的机械控制过程, 选用指令相对单一, 主要使用定时器和计数器。

3.2 选用和确定用户I/O设备。

根据系统控制要求, 初步估计所需PLC的I/O点数。本例无输入信号, 只有开关OFF和ON两种状态, 输出就八个交通信号灯, 根据选用PLC机型的基本原则, 确定欧姆龙CPM1A或三菱FX2N型号。学生在选择PLC时要求掌握其基本性能指标。

3.3 系统的软件和硬件设计。

是本课程设计最重要的部分, 首先要分配PLC的I/O点数, 并设计PLC的I/O端口接线图。在分配I/O点编号时应尽量将同一类的信号集中配置, 地址号按顺序连续编排。软件设计, 用户程序编写过程就是软件设计过程。编程时, 合理利用指令, 注意信息名称的定义, 最后进行单块调试及软硬件联调与系统总调。硬件设计, 进行软件设计的同时可进行硬件配备工作, 如外围电路, 包括主电路的设计、强电设备的安装布线等。本例硬件输入输出电路相对简单, 但要强调欧姆龙和三菱系列PLC输入接口是不一样的, 一个要24伏直流电源, 三菱不需要输入电源的。关键在于软件设计, 有的学生甚至看不懂时序图, 建议不懂的同学到市区十字路口观察交通灯的工作过程, 加强直观感。我们先设计高峰段情况, 相对简单一点。闪烁电路象调用子程序一样, 先编一个闪烁电路, 需用时再调用。高峰段程序编好后可以先在PLC上调试, 许多在梯形图上难以发现的问题, 现在都出来了, 要求在线修改, 印象非常深刻, 增强学习兴趣。90秒的循环一目了然, 学生在设计过程中有强烈的成就感。但和全天三个时段比较起来还有相当的差距, 因高峰段、正常段、夜间都是一小时为单位的, 而PLC的定时器最大定时间为99.99秒, 显然要对定时器进行延时, 通过比较采用计数器延时更胜一筹。引导学生采用内部脉冲记数或定时器配合计数器延时可以把高峰、正常、夜间等划分开。由于使用定时器和计数器较多, 要求学生列表把定时器和计数器的下标号和设定常数标注好, 编写梯形图时, 一定要标注每一梯形行的功能, 使程序的可读行增强。

3.4 联机统调。

在程序设计和控制台完成后, 就可进行联机统调, 若不满足要求, 可修改和调整系统的硬、软件, 直到达到设计要求为止。本例中硬件线路较简单检查一遍即可, 主要调试软件, 调试的过程就是修改程序和参数的过程, 一定要仔细, 软件程序不允许出现任何差错。待全部调试结束, 可将程序下载到PLC中。最后编制技术文件进行答辩。

一个实用的工业自动化控制系统往往是很复杂的, 其中可能包括机、电、液、气等内容, 而且还会因行业不同控制要求也有所不同。故在设计之前, 应把机械、电工电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行有机地联系, 设计完成后各小组之间可相互学习探讨, 完善本小组没有接触到的内容, 真正实现学生毕业后在PLC技术应用领域“零距离上岗”的教学目标。

参考文献

[1]王浩.数控机床电器控制[M].北京:清华大学出版社.

PLC控制器 篇11

[关键词]采煤机；PLC；电控系统

从目前煤矿作业上采煤机控制方式来看，电牵引采煤机的调速控制方式主要包括滑差调速、开关磁阻调速、变频调速、以及PLC控制调速等多种方式。工程实际应用中，由于滑差调速和开关磁阻调速存在内部结构较复杂、接线较繁杂、检修维护不方便、可靠性灵活性较差、以及实际使用过程中容易出现“拒动”、“误动”等不利工况，而变频调速控制方式其内部电子元器件自身散热问题一直成为制约其在采煤机控制系统中的应用发展。采用结构简单、功能集成化、操作维护方便、可靠性高、灵活性强PLC控制器，对电牵引采煤机控制系统进行技术升级改造，其所能获得的控制效果十分优越，能够收到良好的应用效果。

1、煤矿采煤机控制现状

煤矿作业面上采煤机的主要包括割煤、装煤等诸多功能，是煤矿开采生产的核心机械设备之一，在整个煤矿采煤机械设备机械化、自动化、高效化过程控制生产线上占据非常重要的地位。电牵引已成为我国采煤机发展的主要方向，但常规采煤机控制系统中，均存在分立式电控系统，也就是包括继电器板、电源板、检测电路板、显示板、以及不同输出电压功率等级的控制变压器，其内部线路不仅复杂，外接插线部位较多，智能自动化水平较低。因此，利用三菱PLC可编程控制器对常规采煤机控制系统进行技术升级改造，不仅可以提高采煤机工作可靠性、安全性，同时还可以有效减少采煤机故障率和维修量，提高采煤机控制系统的智能自动化水平。数字信息化技术深入到煤矿井下，这也是煤矿采煤技术向智能自动化方向发展的主要方向。三菱PLC可编程控制器在采煤机控制系统中的应用，以其优良的工作性能在采煤机控制系统中发挥非常优越的功能作用。三菱PLC利用集成存储逻辑控制单元代替常规继电器接线逻辑，不仅可以减少采煤机控制设备的外部电路接线，同时其集成智能自动化水平较高，便于检修维护。另外，基于PLC的控制系统，其电气接线及开关接点较常规控制系统减少非常多，其控制系统运行故障率得到大大控制和降低。且PLC控制系统具备硬件故障自检测功能，能够根据内部检测信息自动判断故障类型和进行故障定位，从而大大提高控制系统运行安全可靠性。

2、采煤机PLC控制系统方案

基于PLC的采煤机控制系统，其主要包括可编程控制器(PLC)、变频器、数显触摸屏、以及数据信号通信传输共享技术，共同控制采煤机上的两台截割电机、两台牵引电机、以及两台油泵电机的运行操作，从而使采煤机控制系统的控制方式和保护性能得到进一步完善，不仅其操作方便灵活，同时大大提供控制系统运行可靠性。整个PLC控制系统采用“一拖一”控制方式，即两台变频器分别独立拖动两个采煤机牵引电机，确保控制系统控制精度和可靠性。基于PLC采煤机控制系统，其电控系统主要实现采煤机控制系统的启动、停止；启动预报警；采煤机牵引电机左、右牵引；采煤机左、右滚筒油泵电机的升、降；采煤机左、右截割电机的启动、停止；采煤机左、右截割电机的恒功率动作保护、温度越限保护、电机过载保护、硬件故障监测；以及采煤机牵引变压器的温度保护等动作控制和保护功能。

3、采煤机PLC控制系统硬件选型

3.1 可编程控制器(PLC)。PLC控制器是整个采煤机电气控制系统的逻辑控制中心，本控制方案中选用日本三菱公司生产的FX2N系列PLC[1]。当采煤机在正常工作时，变频器控制电机输出功率是恒定的，也就是采煤机速度、牵引方向、采煤机运动加、减速、以及两台截割电机的启动、停止、温度、硬件电路检测、电流电压信号采样、以及零位抱闸等功能和保护控制均可以通过PLC控制器的逻辑控制，而实现相应控制保护功能。扩展功能模块从电气控制系统中的基本单元处获得控制电源，也就是整个控制系统无需额外增加电源设备，就能确保控制系统供电可靠性。基于PLC控制器的采煤机电气控制系统，其I/O分配和对应功能性能如图1所示：

3.2 变频器。本方案中变频器选用日本三菱公司生产的FR-A740系列变频器，其自身具有保护功能齐全，运行可靠性高等优点，如过流、过载、过压等均能通过内部硬件电路自检测进行及时报警及停止，以减少采煤机故障，提高其运行可靠性和安全性能。本系统中所设计的控制系统中，两台变频器分主、从变频器。其中，主变频器主要由PLC控制器给出速度给定，而从变频器以主变频器的转矩输出作为其转矩给定信号，也就是说主变频器主要采取采煤机速度和转矩环相结合的控制方式，而从变频器仅由转矩环控制，即从变频器是跟随主变频器动作。

3.3 触摸屏。本方案中选用西门子的TP170A彩色触摸操作面板作为本系统的可视化操作控制平台，与PLC控制系统进行有机连接，利用强大的工业触摸屏模拟组态仿真软件进行整个控制系统开发[2]。

4、采煤机PLC控制系统软件控制流程

整个采煤机PLC控制系统的软件编程时采用了模块化、流程化简明结构，每一功能模块的逻辑程序结构均较为简单，这样有利于逻辑控制程序的修改和調试。如采煤机“左牵”或“右牵”逻辑控制程序而言，当采煤机已处于左牵引控制工况，如果按下“右牵”按钮时，此时PLC控制器会形成对应控制信号作用在变频器上控制采煤机实现减速；如果PLC一直采集到“右牵”按钮信号时，则采煤机在变频器控制下其速度将会逐步减小直到零速。但当采煤机达到零速后，其不会继续向右牵引，只有在松开“右牵”按钮，并重新选择“左牵”或“右牵”按钮时，则采煤机在PLC和变频器控制下才能沿所选的牵引方向行走，这样可以有效避免操作人员人为误操作事故发生，提高控制系统运行安全可靠性。

5、结束语

基于PLC控制器的采煤机控制系统，其将PLC、变频器、以及触摸屏等先进控制设备应用到采煤机电控系统中，通过设备故障自检自诊断功能，使整个采煤机控制系统整体性能得到大大提高，在采煤机控制领域具有较大应用前景。

参考文献

[1]三菱电气公司.三菱可编程控制器FX系列特殊功能模块用户手册[Z].北京:北京三菱电机出版,2007.

[2]李俊秀.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社，2002.

PLC控制器 篇12

1 PLC的检修内容和常见故障处理

1.1 PLC的检修主要有以下几个方面

1.1.1 对大中型PLC系统，应制定严格的运行、操作和维护制度，并做好相应的记录。

1.1.2 定期对系统进行检查维护，每月进行一次全面检查，外部电源、输入和输出部分接线应有运行人员每天巡视一次。

1.1.3 检查设备接线及芯片模块插脚有无松动现象，并清除电路板上的落尘。

1.1.4 检查供电电压是否在允许范围之内。

1.1.5 检验输入信号监测设备运行状态及信号是否正常。

1.1.6 设备内部后备电池应检查电压，低于规定值时必须及时更换。

1.1.7 重要部件或模块应有备件。

2 故障判定及处理

2.1 PLC基本单元面板上各种指示灯的运行状态

PLC本身具有一定的自我诊断功能，操作者可根据PLC操作面板上的指示灯工作状态判断系统是否出现故障。PLC基本操作面板上的指示灯如下：

2.1.1 POWER电源指示灯。当PLC接通电源时，该灯亮起。

2.1.2 RUN运行指示灯。PLC处于正常运行状态时，该灯亮起。

2.1.3 BATT.V后备电池电压指示灯。PLC正常运行时，如备用电池电压降到规定值时，该灯亮起。

2.1.4 PROG.E程序出错指示灯。程序线路出错或程序语法出现错误时，该指示灯闪烁;受电源电压不稳定影响，致使执行程序出现错误，该灯连续亮。

2.1.5 输入信号指示灯。PLC信号输入端信号输入正常时，该灯亮。输入信号正常而指示灯不亮，则是LED灯有故障。

2.1.6 输出指示灯。信号输入正常并且输出继电器动作则输出指示灯亮。如指示灯运行正常而继电器不动作，可能输出继电器损坏。

2.2 检查的顺序步骤和项目内容

通过PLC控制面板上的指示灯显示状态，可初步判断发生故障的大致范围。故障检查的顺序步骤和项目内容如下：

2.2.1 供电部分的检查。从电源指示灯的亮灭，来判断出供电系统是否运行正常。电源系统常发生的故障有电压不稳、熔断器烧坏或连接线路出现断路。

2.2.2 整个控制系统工作不正常的检查。先检查PLC控制器是否处于正常工作状态，再检查程序是否出现运行错误。如二者均未出现问题，应检查存储芯片是否接触良好。以上都没异常情况时，应更换备用处理器芯片。

2.2.3 输入单元检查，输入单元侧常见故障、产生原因及处理建议，见表一。

2.2.4 输出单元检查。输出单元侧常见故障、产生原因及处理建议，见表二。

2.2.5 内部后备电池应检查电压

内部电池出现故障一般为电池连接线路出现断路或长期未更换电池耗尽，把接线压实或更换电池即可解决。

2.3 工作场所环境的检查

2.3.1 环境温度应保持在0—50度之间，相对湿度不得高于85%，应安装风扇或空调进行通风并控制PLC工作环境的温度和湿度。

2.3.2 提供可靠、稳定的交流供电电源，如波动幅度较大应加装交流稳压器。

2.3.3 周围有无大功率电气设备产生的不良影响，如有采取有效的抗干扰措施。

通过长期从事PLC控制系统维护维修工作经验，介绍分析了查找故障的思路和方法，只有提高对系统的熟悉程度和积累现场检修经验，才能更好地保证设备可靠运行。

参考文献

[1]宋波.PLC设备维修技术的改进[J].山东煤炭科技, 2009第6期.