可编程控制器维修论文（精选9篇）
可编程控制器维修论文 篇1
一、PLC不能运行
1. 交流电源型。检查接线端是否松脱及供电情况, 断定为PLC内部故障, 更换PLC部件。
2. 直流电源型。查接线端是否松脱及直流电源供电容量是否下降, 断定为PLC内部故障, 予以更换。
3. PLC内置的用于输入信号的直流电源长期使用容量下降。增设直流电源。
4. 有否受到磁场、噪声干扰。将PLC置于PROG (编程) 状态, 断电片刻再上电, 然后置于RUN (运行) 。
5. 用户程序出现失真、乱码。多是由于支持CPU的电池未及时更换或受到异常干扰, 需要清除旧程序输入新程序。
6. 运行方式由RUN自动跳至PROG。
首先是方式转换开关故障, 实践中, 多次将使用多年又已断货的PLC, 用短接法固定方式转换开关成为永久RUN状态, 可继续使用很长时间。若是CPU故障, 更换PLC。其次是数据出现超溢所致, 曾经遇到由于A (模拟) /D (数字) 单元自身故障, 将异常数据传至CPU而导致不能运行, 可更换A/D单元。
二、不能输出
1. 检查接线端子有无松脱。
实践中, 在安装端子台时, 电路板上一只歪斜的插头将端子台一个孔座内金属片顶移位变形, 该公共端子接触不良, 造成共用该端子的八只输出点均无信号输出。
2. 检查PLC外围执行元件。如中继、电磁铁线圈等。
3. 检查加在负载的电源是否合适。
4. 检查PLC内部输出电路有无异常。
如输出继电器、晶体管及线路板, 继电器故障可更换同型号元件;晶体管异常, 体型较大者可更换, 体积小或制造商故意不标示型号的, 则更换PLC部件。这类故障一般由负载工作电流异常造成, 必须查负载。实践中, 一台PLC是晶体管输出型, 拖动一只7W电磁铁工作。维修人员更换执行器时, 误将一只14W电磁铁接入, 击毁了输出晶体管。该晶体管尽管体型较大, 但无型号标示, 只好更换PLC部件。
三、不能输入
1. 检查接线端子有无松脱现象。
2. 检查PLC外围元件故障:如按钮、压力开关、接近开关等。
3. 检查输入的直流电源。电源长期使用造成容量降低, 可予更换或增设。
4. 检查PLC自身输入侧线路电阻有无异常, 实践中, 一
块16点输入的扩展机, 使用8年, 陆续更换电阻元件达16只, 实在无法更换才放弃修理。
四、输入/输出指示灯不亮
该现象有时是个别灯不亮, 有时是所有输入或输出不亮, 应分别对待。输入指示灯个别不亮, 用手持编程器的监控功能, 监视指示灯对应输入点, 该点临时接入工作电源, 判断是否输入正常。仅仅是指示灯不亮, 用手持编程器的强制ON/OFF功能, 强制不亮指示灯对应的输出点, 同时用万用表测输出端子通断, 判断是否仅仅指示灯不亮而输出正常;输入/输出个别指示灯不亮, 若不影响功能, 设备正常运行, 可作好标示不处理。所有的输入 (输出) 指示灯不亮, 同时不能输入 (输出) 信号, 多为PLC内部线路板故障, 更换PLC部件。
五、A/D、D/A转换故障
1. 检查接线端有无松脱或接线不正确。
2. 传感器故障。如热电偶、热电阻及各类变送器。
3. 连接扩展的电缆故障。
若断定PLC外围元件正常, 怀疑PLC部件异常, 采取更换部件法。日常要有备件方便随时换用。
六、按钮造成PLC故障假象
作为信号输入元件的按钮, 因自身故障而输入错误信号, 会造成PLC故障的假象。例如一台PLC同时控制左右两台相同结构机器, 程序设计为两台机器轮换运动。实践中, 右机一个常开按钮因卡死触头处于常闭, 导致左机认定右机处于运动状态 (其实右机已进入休眠阶段) 而拒绝运动。维修人员针对左机不运动而查找涉及左机的PLC及外围元件, 很久找不到故障原因。笔者通过对PLC所有明 (暗) 指示灯进行分析, 指出不该常亮的输入点, 更换按钮后故障消除。
七、模块型PLC
模块型PLC有电源、CPU、输入、输出、入/出混合、智能等单元, 用户依据需求设计组装而成。可根据其故障现象和判断, 采用更换某个单元的方法, 逐步缩小查找故障范围, 方便锁定故障点。日常应备齐各型号单元模块。
八、PLC升级换代
制造商每隔几年都会推出新产品淘汰旧品, 造成备件断供。作为PLC终端用户, 可及时与代理商沟通, 在断货之前合理储备, 了解升级换代信息, 提早准备升级换代方案。
九、关于手持编程器
制造商备有手持编程器待售, 价格约为笔记本电脑的1/5～1/4, 能满足一般现场维修需求, 适合现场调试、检查、监控、测试及少步序修改程序。实践中, 当维修人员对PLC外围元件排查结束仍未知故障点时, 手持编程器可从以下方面参与故障排查: (1) 程序总体检查。 (2) PLC自诊断, 依据诊断代码分析故障。 (3) 监控被怀疑输入点、输出点、内部计数器、内部计时器等。 (4) 测试点, 可强制PLC内部继电器、计时器、计数器为ON/OFF, 有助于判明输入/输出点故障。 (5) 修改程序, 一是为满足生产工艺而修改, 如改变数据寄存器的值, 改变输入、修改、插入、删除部分指令。其次是排除故障, 如某输入点出现无法修复故障时, 修改指令中操作单元号, 启用PLC上未利用输入点, 不用更换PLC部件就可快速投入生产。输出点的故障也可参照执行。建议设计阶段选择PLC型号时, 不论输入还是输出点, 均应预留3～5点, 为今后修理工作留有余地。
十、结束语
PLC的故障种类繁杂, 具有多样性、多源性及多变性。电气维修人员应在精通本工种作业的同时, 具备中级钳工知识, 在故障初期及早分辨是机械还是电气方面问题, 避免走弯路。
摘要：针对可编程控制器常见故障, 提出分析故障的思路、应对方法和预见性措施。
关键词：可编程控制器,输入,输出,方式转换开关,手持编程器
可编程控制器维修论文 篇2
GX Developer:三菱全系列PLC编程软件,支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言编程，网络参数设定，可进行程序的在线更改、监控及调试，结构化程序的编写(分部编程)，可制作成标准化程序, 在其它同类系统中使用。
GX Simulator:三菱PLC的仿真调试软件，支持三菱所有型号PLC(FX,AnU,QnA和Q系列)，模拟外部I/O信号，设定软件状态与数值。GX Explorer:三菱全系列PLC维护工具,提供PLC维护必要的功能。类Windows操作，通过拖动进行程序的上传/下载，可以同时打开几个窗口监控多CPU系统的数据，配合GX RemoteService-I 使用因特网维护功能。
GX RemoteService I :三菱全系列PLC远程访问工具，安装在服务器上，通过因特网/局域网连接PLC和客户。将PLC的状态发EMAIL给手机或计算机，可以通过因特网浏览器对软元件进行监控/测试。在客户机上，可使用GXExplorer软件通过因特网/局域网进入PLC。GX Configurator-CC:A系列专用，cclink单元的设定，监控工具。用于A 系列CC-Link主站模块的CC-Link网络参数设定,无需再编制顺控程序来设定参数，在软件图形输入屏幕中简单设定。可以监控, 测试和诊断CC-Link 站的状态(主站/其它站)，可以设置 AJ65BT-R2的缓存寄存器。
GX Configurator-AD:Q系列专用，A/D转换单元的设定，监控工具。用于设置Q64AD、Q68ADV 和Q68ADI模数转换模块的初始化数据和自动刷新数据，不用编制顺控程序即可实现A/D模块的初始化功能。
GX Configurator-DA:Q系列专用，D/A转换单元的设定，监控工具。用于设置Q62DA、Q64DA、Q68DAV和Q68DAI 数模转换模块的初始化及自动刷新数据。不用编制顺控程序即可实现D/A模块的初始化功能。
GX Configurator-SC:Q系列专用，串行通信单元的设定，监控工具。用于设置串行通信模块QJ71C24(N)、QJ71C24(N)-R2(R4)的条件数据。不用顺控程序即可实现1.传送控制，2.MC 协议通讯，3.无协议通讯，4.交互协议通讯，5.PLC 监视功能，6.调制解调器设置参数设定。
GX Configurator-CT:Q系列专用，高速计数器单元的设定，监控工具。用于设置QD62、QD62E 或QD62D 高速计数模块的初始化数据和自动刷新数据，不用编制顺控程序即可实现初始化功能。
GX Configurator-PT:Q系列专用，QD70单元的设定，监控工具。用来设定QD70P4 或QD70P8 定位模块的初始化数据。省去了用于初始化数据设定的顺控程序，便于检查设置状态和运行状态。
GX Configurator-QP:Q系列专用，QD75P/DM用的定位单元的设定，监控工具。可以对QD75□□进行各种参数、定位数据的设置、监视控制状态并执行运行测试。进行（离线）预设定位数据基础上的模拟和对调试和维护有用的监视功能，即以时序图形式表示定位模块I/O 信号、外部I/O 信号和缓冲存储器状态的采样监视。
GX Configurator-TI:Q系列专用，温度输入器单元的设定，监控工具。用于设置Q64TD 或Q64RD 温度输入模块的初始化数据和自动刷新数据，不用编制顺控程序即可实现初始化功能。
GX Configurator-TC:Q系列专用，温度调节器单元的设定，监控工具。用于设置Q64TCTT、Q64TCTTBW、Q64TCRT 或Q64TCRTBW 温度控制模块的初始化数据和自动刷新数据。
GX Configurator-AS:Q系列专用，AS-I主控单元的设定，监控工具。用于设置AS-i主模块QJ71AS92自动读出/写入的通信数据、CPU软元件存储的自动刷新设置、配置数据的注册/EEPROM保存等的软件工具。GX Configurator-DP:MELSEC-PLC系列专用，Profibus-DP模块的设定，监控工具。用于设置Profibus-DP主站模块QJ71PB92D和A(1S)J71PB92D网络参数（包括主站参数设定、总线参数设定、从站设定等）的软件工具。使用QJ71PB92D时可以实现自动刷新功能，可以通过网络在线远程登入模块。
GX Converter:GX Converter软件包用于将GX Developer的数据转换成Word或Excel 数据使文档的创建简单化。把Excel数据(CSV格式)或文本数据(TXT文件)用于GPPW，把GPPW程序表和软元件注释转换为Excel数据(CSV格式)或文本数据(TXT文件).MX Component:MX Component支持个人计算机与可编程控制器之间的所有通信路径，支持VisualC++、Visual Basic 和Access Excel 的VBA、VBScript。不用考虑各种通信协议的不同，只要经简单处理即可实现通信。不用连接PLC，和GX Simulator同时使用，实现仿真调试。
MX Sheet:MX Sheet是一种软件包，它使用Excel，不用编程，只要进行简单设置，即可运行可编程控制器系统的监视/记录/警报信息的采集/设置值的更改操作。将可编程控制器的软元件数据存储在Excel上，能够容易地收集和分析现场的质量、温度、试验结果等的数据。Excel上显示可编程控制器内的软元件实时状态。将可编程控制器内的位信息作为警报信息存储在Excel上，保存故障发生的历史记录。自动保存按照指定时刻或可编程控制器发出触发条件Excel上显示出来的数据，可用来实现日报和试验结果表的制作和存储的自动化。
可编程控制器维修论文 篇3
可编程控制器实验装置的核心是西门子S7-200可编程控制器[1],围绕该可编程控制器,配置了很多实验单元,有运料小车控制、基本指令练习、机械手模拟、抢答器控制、装配流水线控制、自动配料装车系统控制、加工中心控制以及四层电梯模型控制等。除了上述实验装置本身,还为每台实验装置配备了一台电脑。两者之间用一根信号线连接,主要用于电脑和S7-200可编程控制器之间进行数据通信。在电脑里面安装有S7-200可编程控制器编程软件,用户可以利用电脑里的编程软件进行梯形图的程序编辑、调试和运行。
可编程控制器实验的一般步骤:(1)学生利用电脑编出相应的程序(梯形图)。经过调试和运行,确认没有错误以后,再将该程序形成一个可以识别的规定格式文件。(2)将这一文件通过通信软件的界面操作下载到S7-200可编程控制器实验装置。在下载以前,应该先将S7-200可编程控制器的控制开关打到接收程序的非控制状态,然后再下载程序。下载完成以后,将S7-200可编程控制器与相应实验模块单元之间的线路接好,将S7-200可编程控制器的控制开关打到运行程序控制状态,则此时程序开始自动运行。不需要人工干预的程序,相应实验模块上的指示灯将会按照程序设置好的步骤和顺序依次亮和灭。需要人工干预的程序,则可以扳动相应实验模块上面的位置开关,使其处于不同的位置,观察此时各个信号灯的反应(亮和灭)。如果信号灯的反应与预想的步骤有差别,则是程序设计有问题,程序需要重新修改,重复上述步骤直至运行正确为止。
由于长期使用,可编程控制器实验装置不可避免地产生了一些故障。经过努力,我们将这些故障成功修复,保证了实验教学的顺利进行。现将常见故障的维修经验总结如下,希望对同行有所借鉴。概括起来,最容易出现问题的是电源控制屏、程序问题、电脑系统故障等[1]。
1 电源控制屏
电源控制屏是可编程控制器实验装置中的一个基本单元。
该单元经常出现的问题是电源不通或者时断时续,而且经常伴有继电器时通时断的噼啪响声。
我们首先查看实验室总电源开关是否开启,再检查楼道配电箱里面的开关是否跳闸。如果这两个地方都没有问题,再查看其他的实验装置是否有电,如果正常,则可以判断是这台设备自身的问题[2]。
我们从电源线查起。目测电源线包装绝缘是否良好,是否存在可能的断路点。如果正常,再检查电源插座是否有问题,先用万用表检查插座的交流电压是否为380 V,如果插座没有问题[3],此时还应当仔细观察插座里面的弹簧铜片是否固定牢靠,弹性是否良好,如果弹性不好,则有可能导致接触不良,也会形成时断时续的现象。确认插座完好后,可以检查插头是否正常。通常先断电,检查插头的3个插片是否松动,如果有松动现象,则需要查看内部是否断路或者接触不良。
在上述问题排查过程中,当我们检查插座时,如用万用表检查3个插孔之间的交流电压,发现有两相不正常,可判断插座有问题。待维修后,重新开机,故障现象消失,问题得到解决。
2 电路保护问题
可编程控制器实验装置经常遇到的另一个问题是在实验过程中经常发生死机现象。具体表现在实验过程中,无论怎样扳动实验模块上的开关,信号灯都没有反应。
(1)检查是否为程序本身的问题。将程序在电脑上重新调试,发现程序在电脑上调试和运行状态良好。
(2)检查是否为程序下载过程出现问题。试将其他的标准程序下载到S7-200可编程控制器,连接好相应的线路,运行该标准程序,发现其运行良好。由此证明程序下载过程没有问题。
(3)我们将电源重启,使实验装置重新运行,发现没有问题了。由此推断,是可编程控制器实验装置内部实验模块电子保护电路起作用,不再对外界刺激发生反应[4],类似于电脑的死机。
因此再发生同类故障时,我们直接将该实验模块的电源短时间断电,发现故障解除。由此证明上述故障原因判断是正确的。即由于某种突然原因,导致电路内部的保护起作用,使得实验电路处于一种自我保护状态,从而不再对外界刺激发生反应。
3 电脑系统故障问题
电脑系统故障是实验室的共性问题。此类故障分成以下几类:
3.1 电脑无法正常开机,开机就报警
这种故障是比较常见的,首先检查电脑的电源插座是否有电,如有电,再检查各连接线是否紧固,如果均排除,则可能是机箱内部元件安装松动。如内存条松动,重新将内存条固定好再开机,现象消失,故障成功排除。
此类故障还可能是其他元件松动,例如网卡,声卡,冷却风扇等,也有可能是主板问题。
因此,预防此类故障的关键是要求学生不要随意搬动主机,以免造成内部元件或者外部线路松动。
3.2 电脑中毒,系统不正常,程序无法正常运行
首先考虑全盘杀毒,再重新安装与实验有关的软件,如果程序运行恢复正常,则问题解决,而且代价相对较小。
如果上述措施不生效,则需要重新安装系统,安装杀毒软件和防火墙。然后再重新安装相应的应用软件。代价相对较大,耗费的时间也较多。
因此我们应该尽量避免这种故障。关键在于要对实验室的电脑进行严格有效的管理,非必要不得上网。上网也要禁止浏览与实验无关的网站,以免电脑中毒,严格来讲,实验室不应该安装网线。
3.3 电脑密码遗忘,电脑开机无法进入桌面
这种故障只能通过修改注册表来解决。过程相对来说比较复杂。但是由于此种故障时有发生,大多数原因是由于学生修改密码导致,预防的方法是对学生加强教育,阐明利害关系,并制定相应的管理措施,使学生能够自觉遵守实验室规则,从而降低故障发生的几率。
4 建立严格的实验室管理制度
可编程控制器实验室由于设备配置了电脑,因此大多故障都与电脑有关,制定严格的管理制度,使实验室的设备严格用于实验教学,这是保证实验室设备完好的关键[5]。归纳起来有以下几点:
(1)实验室原则上不应配备网线,即使配置网线,也要求教师严格管理,禁止学生在实验时间上网,更不能聊天和打游戏。
(2)要求学生不能带U盘进入实验室,以免将外界的计算机病毒带入,导致实验室电脑中毒。
(3)实验教师要加强管理,不允许学生随意搬动电脑,也不能随意改动实验室的电源线路。
(4)所有实验要遵守操作规程,以免因错误的操作而导致设备损坏。
5 结束语
通过对可编程控制器实验装置维护经验的总结,我们发现应该注意以下几条维护原则,方能使设备及时修复,保证正常使用,延长设备的使用寿命。
(1)要与实验任课教师保持畅通的沟通渠道,及时了解最新的设备使用情况,包括故障情况。我们采取的措施是每个实验室都设有设备故障保修登记簿。
(2)要做到及时维修,及时处理;学生或者教师一旦提出故障问题,应该马上处理,能够马上修好的立即维修,不能马上修好的也应该说明情况,并采取措施,尽量不影响学生做实验。如果维修不及时,往往导致学生实验不顺,对设备发脾气,甚至引发新故障。
(3)要经常与厂家联系,与厂家配合,能够自己维修的就自己维修,减少厂家的售后服务成本。这样厂家也会主动配合,给予技术咨询和配件方面的支持。
(4)建立实验室管理系统,将相关实验室设备维护的基本信息输入,以便查询[6]。
(5)实验室管理人员要有强烈的责任心,切实认识到自己工作的重要性。从而增强工作的主动性。
(6)实验室管理人员要有甘当铺路石的奉献精神,切实为学生着想。当然学校也要主动为实验室管理人员着想,解决他们的后顾之忧,使得他们心情愉快,乐于奉献。
采取以上措施以后,可编程控制器实验室的设备使用率和完好率大大提高,保证了实验教学的顺利进行,提高了实验教学的质量,得到了师生的好评。
摘要：总结了可编程控制器实验装置常见故障的维修,包括电源控制屏,电路自我保护故障,电脑系统故障等,以及各自的处理方法,并总结了查找相关故障的正确步骤。对可编程控制器实验室的日常管理也进行了详细探讨。
关键词：可编程控制器实验装置,故障诊断,维修
参考文献
[1]胡伟轩.电工技术[M].武汉:华中理工大学出版社,1992.
[2]李欣茂.电机拖动实验装置常见故障维修[J].中国现代教育装备,2011,13:26-28.
[3]李欣茂.电磁学实验仪器的维护[J].实验教学与仪器,2011,4:30-32.
[4]康华.计算机实验室管理与维护的分析[J].科技信息,2010,21:90.
可编程控制器PLC复习重点总结 篇4
(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
可编程控制器维修论文 篇5
1. SINUMERIK 840D编程指令
SINUMERIK 840D不仅包括DIN/ISO标准的编程指令, 还提供了系统特有的指令。这些特殊指令不仅可实现复杂工件的编程, 还为设备维修改造实现特殊功能提供了方便。使用这些特殊指令可以实现包括进给轴扭矩限制、改善跟随误差及加工程序与PLC交互等功能。
2. 扭矩限制指令实现深孔钻削保护
FXS (选择/不选择运行到固定挡块) 和FXST (设置夹紧扭矩百分比) 指令组合使用可以实现对最大扭矩的控制及为装夹工件产生所要求的功率, 如尾架、套筒和夹具, 还可以返回机械参考点。利用足够的减速扭矩, 不用连接探头执行简单的测量工作。
HTB-III数控三轴深孔钻床是核电蒸汽发生器管板深孔加工的关键设备, 管板的群孔深孔加工是核电设备制造中的高难技术之一。深孔加工是在封闭或半封闭条件下进行的, 很难实时观察到加工状况, 只有通过对设备进给轴及主轴监控、控制才能保证深孔的质量。在对HTB-III数控三轴深孔钻床的改造中, 通过NC-VAR取出相关数据, 并设置报警, 确保深孔质量。但在实际应用中, 深孔加工在不同阶段, 钻入母材、不同材料及钻出时均有不同的切削参数, 进给各轴的扭矩也有显著的差别。需要在钻削中控制进给轴的扭矩, 在加工程序中加入扭矩限制功能。
FXS[Z1]=1, 即设置Z1轴选择“运行到固定挡块”, FXST[Z1]=××, 即设置Z1轴最大夹紧扭矩为××%, 使用该指令实现在钻削力大于设置值时, 进给轴停止功能, 避免因刀刃损坏引起深孔的损伤。在有关的诊断画面可以实时监控该轴的扭矩限制值。
3. 前馈控制及加速度性能指令实现刚性攻丝
FFWON/FFWOF (接通/取消前馈控制) 指令是通过提高轴增益, 减少轴跟随误差, 实现轴运行精准位置控制。BRISK/SOFT/DRIVE (跳跃/冲击限制/降低式的轴加速度) 指令是分别实现轴加速的快速、稳定或缓慢的加速性能。
一台捷克SKODA HCW4-300落地式镗铣床使用刚性攻丝G331功能时, 出现25050报警, 即C轴轮廓监控报警。在刚性攻丝开始时, 由诊断画面可知, C轴伺服增益为0.3, 出现报警时跟随误差逐渐增大至MD36400设置的报警门限值, C轴启动时有机械冲击声响。根据诊断说明书, 修改MD32200增益系数, 使Kv为1, 此时主轴旋转出现振荡现象, 无法通过修改该参数提高增益减少跟随误差。
报警原因是由于C轴为Φ300mm的镗轴, 转动惯量较大, 设定的增益过低, 造成跟随误差累计超过误差设定值, 需要在不修改MD32200参数的前提下提高伺服增益。在编程参数中西门子CYCLE 84刚性攻丝循环指令调用了“前馈控制指令FFWON”和“加速性能SOFT”功能。在调用CYCLE 84循环程序时, 监控C轴增益为10左右, 跟随误差控制在极小的范围内, C轴启动平缓。为开启预控制指令, 首次需要修改C轴相关参数, MD32620前馈控制方式设为1, 表明使用速度前馈方式;MD32630设置为1, 用零件程序激活/关闭前馈控制功能。在原加工程序中主轴定位后加入FFWON及SOFT指令提高C轴增益、改善加速性能。
4. NCK-PLC交互信号的应用
在一些特殊工艺的数控加工程序中, 需要设备满足特定条件才能执行程序, 或在某段程序中需要屏蔽某些条件, 虽然可以通过只修改PLC程序实现这些功能, 但会造成PLC程序过于复杂, 加工程序编写复杂缺乏灵活性等问题。SINUMERIK 840D的NCK-PLC数据交换功能, 可以便捷地实现上述功能:$A_IN[n], PLC输出信号至NCK;$A_OUT[n], NCK输出信号至PLC。
以EPR蒸汽发生器管板深孔加工为例, AREVA公司工艺要求钻杆回退阶段主轴旋转并高速回退, 而公司的TBT数控三轴深孔钻床设计为主轴停止时高速回退, 并在主轴运行时检测冷却液压力, 报警需要用REST键消除, 不能满足工艺要求。通过修改设备的加工程序及PLC程序实现工艺要求, 改造后只需在加工程序中调用/不调用$A_OUT[1]即能实现对冷却液压力的监控/屏蔽, 实现了编程的灵活性, 满足了不同的加工工艺的要求。
修改$A_OUT[n]数量参数MD10360为3, 建立3个NCK输出信号至PLC, 分别用于3根主轴。以一号轴改造为例, 对加工程序及PLC程序分别做如下修改:
5. 结论
SINUMERIK 840D编程指令不仅在加工中应用, 还可以广泛应用于维修改造中。掌握这些特殊指令, 将之灵活运用, 可以大幅降低维修改造成本, 提高设备性能。
摘要：用实例介绍SINUMERIK 840D的扭矩限制指令、前馈控制及加速度性能指令和NCK-PLC交互信号在生产实践中的应用。
可编程控制器的发展趋势 篇6
1 向微型化、专业化的方向发展
随着数字电路集成度的提高、元器件体积减小、质量提高,PLC结构更加紧凑,设计制造水平在不断进步。有些微型PLC的体积非常小,如三菱公司的FX0N,FX0S,FX2N系列PLC均为超小型PLC,与该公司的F1系列相比,其体积只有前者的1/3左右。
微型PLC的体积虽小,功能却很强,过去大中型PLC才有的功能如模拟量处理、通信、PID调节运算等等,均可以被移植到小型机上。如FX2N的基本指令执行速度高达0.08μs/步,有功能很强的128种298条功能指令,可以作16位或32位二进制运算,具有数据传送、比较、四则运算、转移、循环、子程序调用、多层嵌套主控等功能。FX2N为用户提供了大量的编程元件,如3000多点辅助继电器、1000点状态、256点定时器、200多点计数器、8点内附高速计数器、8000多点数据寄存器、128点跳步指针和15点中断指针。配上特殊扩展模块可实现模拟量控制、定位控制、温度控制、可编程凸轮控制和模拟量设定。FX系列PLC可以通过串行通信接口与PC和三菱公司的A系列PLC联网,FX系列PLC也可以组成RS-485通信网络。
2 向大型化、高速度、高性能方向发展
大型化指的是大中型PLC向着大容量、智能化和网络化发展,使之能与计算机组成集成控制系统,对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。大型PLC大多采用多CPU结构,如三菱的An A系列PLC使用了世界上第一个在一块芯片上实现PLC全部功能的32位微处理器,即顺序控制专用芯片,其扫描一条基本指令的时间为0.15μs。另外,松下公司的FP10SH系列PLC采用32位5级流水线RISC结构的CPU,可以同时处理5条指令,顺序指令的执行速度高达0.04μs/步,高级功能指令的执行速度也有很大的提高。在有2个通信接口、256个I/O点的情况下,FP10SH总的扫描时间为0.27~0.42ms,大大提高了处理的速度。在模拟量控制方面,除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块,某些PLC还具有模拟量模糊控制、自适应、参数自整定功能,使调试时间减少,控制精度提高。同时,用于监控、管理和编程的人机接口和图形工作站的功能日益加强。如西门子公司的TISTAR和PCS工作站使用的APT(应用开发工具)软件,它使用工业标准符号进行基于图形的组态设计。APT的程序检测和模拟功能减少了安装和开发需要的时间,APT根据用户确定的控制策略自动生成组态程序。可以认为这是控制设计领域的重大革新,是过程控制的CAD。TISTAR的命令均为组态方式,不需要任何编程工作,大大简化了控制系统的建立和调试工作。
3 编程语言日趋标准
与PC相比,PLC的硬件、软件体系结构都是封闭的而不是开放的。在硬件方面,各厂家的CPU模块和I/O模块互不通用,各公司的总线、通信网络和通信协议一般也是专用的。编程语言虽然多用梯形图,但具体的指令系统和表达方式并不一致,因此各公司的PLC互不兼容。为解决此问题,国际电工委员会IEC1994年5月公布了PLC标准(IEC1131),其中的第三部分(IEC1131-3)是PLC的编程语言标准。标准中共有五种编程语言,顺序功能图(SFC)、梯形图、功能块图、指令表和结构文本。除了提供几种编程语言可供用户选择外,标准还允许编程者在同一程序中使用多种编程语言,这使编程者能够选择不同的语言来适应特殊的工作。几乎所有的PLC厂家都表示在将来完全支持IEC1131-3标准。
4 与其他工业控制产品更加融合
PLC与个人计算机(PC)、分布式控制系统(DCS,又称集散控制系统)和计算机数控(CNC)在功能和应用方面相互渗透,互相融合,使控制系统的性价比不断提高。在这种系统中,目前的趋势是采用开放式的应用平台,即网络、操作系统、监控及显示均采用国际标准或工业标准。
(1)PLC与PC的融合
PC的价格便宜,有很强的数据运算、处理和分析能力。目前PC主要用作PLC的编程器、操作站或人/机接口终端。
将PLC与工业控制计算机有机地结合在一起,形成了一种称之为IPLC(Integrated PLC,即集成可编程控制器)的新型控制PC的价格便宜,有很强的数据运算、处理和分析能力。目前PC主要用作PLC的编程器、操作站或人/机接口终端。
将PLC与工业控制计算机有机地结合在一起,形成了一种称之为IPLC(Integrated PLC,即集成可编程控制器)的新型控制装置,其典型代表是A-B公司与DEC公司联合开发的金字塔集成器(Pyramid Integrator)。它由A-B公司的大型PLC(PLC-5/250)和DEC公司的Micro VAX计算机组合而成,放在同一块VME总线底板上。可以认为IPLC是能运行DOS或Windows操作系统的PLC,也可以认为它是能用梯形图语言以实时方式控制I/O的计算机。
(2)PLC与DCS的融合
DCS(Distributed Control System)指的是集散控制系统,又叫分布式控制系统,主要用于石油、化工、电力、造纸等流程工业的过程控制。它是用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制装置,是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接口技术竞相发展、互相渗透而产生的,既不同于分散的仪表控制技术,又不同于集中式计算机控制系统,而是吸收了两者的优点,在它们的基础上发展起来的一门技术。
集散控制系统具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装调试方便、运行安全可靠等特点。它由集中管理部分、分散控制监控部分和通信部分组成。集中管理部分又可以分为工程师站、操作员站和管理计算机。工程师站主要用于编程组态和维护,操作员站用来监视和操作,管理计算机用于全系统的信息管理和优化控制。分散控制监测部分按功能可以分为控制站、监测站或现场控制站。通信部分主要由数据通道和各个站的通信模块组成,它连接系统的各个分布部分,完成数据、指令及其他信息的传递。集散控制系统的软件由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成,使用组态软件可以生成用户要求的应用程序。
PLC日益加速渗透到以多回路为主的分布式控制系统,这是因为PLC已经能够提供各种类型的多回路模拟量输入、输出和PID闭环控制功能,以及高速数据处理能力和高速数据通信联网功能。西门子公司的SIMATIC PCS是具有PLC功能的新型集散控制系统,该系统集电气控制、过程控制和系统管理于一身,把批量控制、连续控制、高速逻辑控制、高级运算以及管理集成于一体。其灵活的系统扩展性、基于UNIX操作系统和X-Windows的图形环境、开放的“客户/服务器”结构,使用户可以根据过程本身的特点,而不是根据控制设备的功能来选择控制方式。
(3)PLC与CNC的融合
计算机数控(CNC)已受到来自PLC的挑战,目前PLC已经用于控制各种金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯和其他需要位置控制和速度控制的场合。过去控制几个轴的内插补是PLC的薄弱环节,而现在已经有一些公司的PLC能实现这种功能。如三菱公司的A系列和An S系列大中型PLC均有单轴/双轴/三轴位置控制模块,集成了CNC功能的IPLC620可以完成8轴的插补运算。
5 与现场总线相结合
现场总线(Field Bus)是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线以开放的、独立的、全数字化的双向多变量通信代替0~10m A或4~20m A现场电动仪表信号。现场总线I/O集检测、数据处理、通信为一体,可以代替变送器、调节器、记录仪等模拟仪表,接线简单,只需一根电缆,从主机开始,沿数据链从一个现场总线I/O连接到下一个现场总线I/O。
现场总线控制系统将DCS的控制站功能分散给现场控制设备,仅靠现场总线设备就可以实现自动控制的基本功能。例如将电动调节阀及其驱动电路、输出特性补偿、PID控制和运算、阀门自校验和自诊断功能集成在一起,再配上温度变送器就可以组成一个闭环温度控制系统。
PLC与现场总线相结合,可以组成价格便宜、功能强大的分布式控制系统。一些主要的PLC厂家将现场总线作为PLC控制系统中的底层网络,如Rockwell公司的PLC5系列PLC安装了Profibus(过程现场总线)协处理器模块后,能与其他厂家支持Profibus通信协议的设备,如传感器、执行器、变送器、驱动器、数控装置和PC通信。西门子公司的PLC也可以连接Profibus网络,如该公司的S7-215型CPU模块能提供Profibus-DP接口,传输速率可达12Mbit/s,可选双绞线或光纤电缆,连接127个节点,传输距离为9.6km(双绞线)/23.8km(光纤电缆)。Schneider公司的Modicon TSX Quantum控制系统的Lon Works模块可用于实时性要求不高的场合,如楼宇自动化控制。
6 通信联网能力增强
PLC的通信联网功能使PLC与PC之间以及与其他智能控制设备之间可以交换数字信息,形成一个统一的整体,实现分散控制和集中管理。PLC通过双绞线、同轴电缆或光纤联网,信息可以传送到几十千米远的地方。
浅谈可编程控制器的原理及控制 篇7
关键词：可编程控制器,原理,发展
引言.
可编程控制器(Programmable Controller)是20世纪60年代末首先在美国出现的,称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,目的是用来取代继电器控制盘,具有逻辑判断、定时、计数等顺序功能。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。
1PLC的由来及定义
60年代,大规模生产线的控制电路大多是由继电器控制构成的,这种控制装置可靠性低、体积大、耗电多,改变生产程序则更为困难。为了改变这种状况,提高生产效益,1968年,美国通用汽车公司对外公开招标,想用新的控制装置(即PLC)取代继电控制盘,并对新型控制器提出了如下要求:
1.1编程方便,现场可修改程序;
1.2维修方便,采用插件式结构;
1.3可靠性高于继电器控制装置;
1.4体积小于继电器控制装置;
15数据可直接送入管理计算机;
1.6成本可与继电器控制装置竞争;
1.7输入可为市电;
1.8输出可为市电,要求2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等;
1.9在扩展时,原系统只要很小变更;
1.10用户程序存储器容量至少能扩展到4K。根据上述指标,1969年美国DEC公司制成了第一台可编程控制器,投入通用汽车公司的汽车生产线控制中,取得令人满意的效果,由此开创了可编程控制器的新纪元。这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。同时也受到世界其他国家的高度重视。1971年日本从美国引进这项新技术,很快研制出日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。PLC问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。为了使其生产和发展标准化,美国电气制造商协会NEMA(National Electrical Manufactory Association)经过四年的调查工作,于1984年首先将其正式命名为PC(Programmable Controller),并给PC作了如下定义:“PC是一个数字式的电子装置,它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑,顺序,计时,计数与演算等功能,并通过数字或类似的输入/输出模块,以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着,亦被视为PC,但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。”以后国际电工委员会(IEC)又先后颁布了PLC标准的草案第一稿,第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”由此可见,可编程控制器是“数字运算的电子系统”,属于“专为工业环境下应用而设计”的工业控制计算机产品。
2 PLC的主要特点
2.1可靠性高,抗干扰能力强
PLC是专为工业控制而设计的,在硬件方面采用了电磁屏蔽、光电隔离、模拟量和数滤波、优化电源电路等措施,并对元件进行严格的筛选;在软件方面则采取了警戒时钟、故障诊断、自动恢复等措施,利用后备电池对程序和动态数据进行保护。因此,PLC具有其它工业控制设备无可比拟的高可靠性,其平均无故障时间达到(3～5)×104h。
2.2编程方便,使用简单
PLC使用简单,一般情况下不需要考虑接口问题,只需用螺丝刀就可以完成全部接线工作。PLC可以采用一种面向控制过程的梯形图语言,它与继电器原理图非常接近,易学易懂,电气工人可以在短时间内学会。因此,世界上许多国家的可编程控制器生产公司都将梯形图语言作为第一用户语言。
23功能完善,应用灵活
PLC的基本功能包括数字和模拟量输入/输出、算术和逻辑运算、定时、计数、移位、比较、代码转换等,其扩展功能有批数据传送、排序查表、中断控制、函数运算、通信联网、PID闭环控制、监控报警等,可组成功能完善的控制系统。
2.4模块化结构
为适应各种工业控制需要,除单元式的小型PLC外,绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU,电源,1/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户需要自行组合。
3 PLC的基本组成
PLC实质是一种用于工业控制的计算机,其硬件结构与微型计算机基本相同,如图所示:
3.1 中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。
3.2存储器
存储器用于存放程序和数据。PLC配有系统存储器和用户存储器,前者用于存放系统的各种管理监控程序,一般由EPROM构成;后者用于存放用户编辑的程序,一般由CMOSRAM构成。采用锂电池作为后备电源,停电后RAM中的数据可以保存1～5年。
3.3电源
PLC的供电电源一般是市电,有的也用电源24V供电。PLC对电源稳定性要求不高,一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
3.4软件
PLC的软件分为监控程序和用户程序,前者包含系统管理程序、用户指令解释程序、标准程序模块和系统调用三大部分,其功能的强弱直接决定着一台PLC的性能;后者则是使用者编辑的,用于实现对具体生产过程的控制。它可以是梯形图、指令表、高级语言、汇编语言等。
4 PLC的工作原理
PLC不像计算机那样只要顺序执行程序就可以完成控制任务,而是采用循环扫描的工作方式,即执行完一次用户程序后,又返回去执行第二次、第三次……直至停机。PLC的工作过程分为3个阶段,即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。在每一个扫描周期内,PLC将定时采集现场的全部有关信息存放在输入映像区,通过执行用户程序取出,再由输出映像区去输出改变一个控制方法后集中输出,进而改变被控对象的状态。
4.1输入采样阶段
在本阶段,PLC以扫描方式读入输入端的状态并存入输入映像区的相应寄存器中,接着进入程序执行阶段。在非输入采样阶段,无论输入状态如何变化,输入映像寄存器的内容都保持不变,直到进入下一个扫描周期的输入采样阶段,PLC才会将输入端的状态读入输入映像寄存器中。
4.2程序执行阶段
在程序执行阶段,根据梯形图程序先左后右、先上后下的扫描原则,PLC顺序扫描用户程序,遇到跳转指令,则根据转移条件决定程序的走向。若指令中的元件为输出元件,则使用当时输出映像寄存器中的状态值进行运算。若程序的结果为输出元件,则将运算结果写入输出映像寄存器。输出映像寄存器中的每一个元件会随着程序执行的进程而变化。
4.3输出刷新阶段
在程序执行完毕后,输出映像寄存器中的继电器的通断状态传送至输出锁存器,形成PLC的实际输出,驱动相应外设。
5可编程控制器的发展
随着数字控制技术、微型计算机技术及微电子技术的飞速发展和日益成熟,PLC应用领域在不断扩大,本身也在不断发展,表现为功能越来越强,性能越来越可靠,速度越来越快,集成度越来越高,使用越来越方便。其发展方向为:向小型化方向发展;向高速度、大容量和智能化方向发展;向网络化方向发展;编程工具与编程语言的多样化、高级化、标准化;发展容错技术和故障诊断等。
参考文献
可编程控制器的原理与应用 篇8
工业生产一般对控制设备的可靠性提出很高的要求，应具有很强的抗干扰能力，能在恶劣环境中可靠的工作。平均无故障率高，故障修复时间短。这是PC控制优先微机控制的一大特点。PC控制系统的故障通常有两种，一种是偶发性故障，即由于外界恶劣环境所致。如:电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压等引起的故障。这类故障只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统随之恢复正常。另一类是由于元器件不可恢复的损坏引起的故障，称为永久性故障。PC设计中从硬件和软件两方面采取措施，防止以上两方面故障的发生，以提高其可靠性。
1. 硬件措施
(1) 屏蔽。对电源变压器、PCU编程器主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。
(2) 滤波。对供电系统及I/O线路采用多种形式的滤波，如LC或π型滤波网络，以消除高频干扰和削弱各种模块之间的相互影响。
(3) 电源的调整与保护。对微处理器这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压影响。
(4) 隔离。在微处理器与I/O电路之间，采用光电隔离有效地隔离输入/输出间电的联系，减少故障和误动作的可能性。
(5) 连锁。所有输出模块都受开门信号控制，而这个信号只有在规定的各种条件都满足时才有效，这样就有效地防止了产生不正常输出的可能性。
(6) 采用模块式结构。这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障，就能迅速更换使系统恢复正常工作，同时也有助于加快查找故障的速度。
(7) 设置环境检测和诊断电路。这部分电路与软件配合后，可以实现灵活保护与故障指示等功能。
2. 软件措施
(1) 故障检测。软件定期地检测外界环境，对诸如掉电、强干扰信号等情况能及时进行处理。
(2) 信息保护与恢复。对偶发故障只要故障条件出现时，不破坏PC内部信息，一旦故障条件消失就可恢复正常，可继续原来工作。所以PC在检测到故障条件时，立即把现状态存入存储器软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储器内容被破坏。一旦检测到外界干扰消失，便恢复到故障发生前的状态继续原来的处理。用程序驱动的故障指示，诊断的方法是经常执行一段程序，使硬件产生一些规定的信号，用这些信号来指示CPU处于正常状态，若CPU发生故障，这些规定信号自然不会出现，从而指出CPU的故障状态。
(3) 编程简单，使用方便。这是PC优于微机的另一个特点。目前大多数PC均采用继电 (器) 控制形式的“梯形图编程方式”，既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工矿企事业电气技术人员的读图习惯和微机应用水平，易于接受因而很受欢迎。这种面向生产编程方式与目前微机控制生产对象中常用的汇编语言相比，更容易被操作人员所接受。虽然由于在PC内部增加了解释程序，从而增加了执行程序的时间，但对大多数的机电控制设备来说是微不足道的。PC是为车间操作人员而设计，一般只要提供为期五六天的训练课程便能掌握并学会编程和使用。而微电脑则要求具有一定的计算机知识的办公人员操作。当然PC的功能开发，需要有软件专家来帮助和指导。
(4) 具备高灵活性及很强的信息处理能力和多能。原先PC开发的目的是为了替代当时广泛应用的可靠性和灵活性较差的硬接线继电器控制系统，由于微电子技术的发展和应用，使PC产品在许多方面更快的前进了，不仅提高了可靠性、灵活性，而且增强了信息处理能力和其他功能。例如:采用了PCRT显示和常规打字机键盘，实现现场输入或修改指令，增强了人机通讯能力。加强了数据处理能力同计算机的通讯能力，使之可以与控制生产活动的整个计算机系统连成一体。增强了四则运算功能及更为复杂的指令系统，使之能同提供数据的仪表设备一起工作，计算处理测到的数据，采用大容量存储器使PC增加许多新功能，如刀具精确定位控制、速度控制、阀门位置控制等等。
(5) 体积小、重量轻。以中档的F-40MR为例，主机尺寸仅为225mm×80mm×100mm，重量为1.5公斤，是传统的继电器逻辑柜无法相比的，可以方便地应用于各类机床或自动生产线的自动控制现场。
(6) 扩充方便，组合灵活。PC产品一般都具有各种扩充单元，可以方便地组成适应不同工业控制需要的不同输入/输出点数的系统。
(7) PC是实现“机电一体化”的重要手段和发展方向。由于PC是专为工业控制而设计的专用计算机，其结构紧密、坚固、体积小巧，并由于具备很强的抗干扰能力，使之易于装入机械设备的内部，因而成为实现“机电一体化”较理想的控制设备。
由于PC具备了以上特点，而把微计算机技术与继电器控制技术很好地融合在一起，最新发展的PC产品还把DDC (直接数字控制) 技术加进去，并具有与监控计算机联网的功能。因而它的应用几乎覆盖了所有工业企业及事业、机关等部门。既能改进传统机械产品成为机电一体化的新一代产品，又适用生产过程控制，实现工业生产的优质、高产、节能与降低成本。
二、PC的应用与发展
我国PC技术的应用与发展，起步较国外晚四至五年。始于1973年，国内先后有十家工厂和研究所研制过各种类型的程序控制器，也组织过型谱讨论和联合设计活动，但处于初级阶段，成批生产的也都是一些简易型顺序控制器。当时所研制的PC技术水平相当于国外第一代水平，电路组成、编程方式都还留有小型计算机简化压缩痕迹。近年来开始引进了一些国外的PC产品，主要有美国通用电气公司的GE系列，哥德公司的M系列，西门子公司的S系列，日本三菱公司的F系列，K系列等等。国内各行各业中采用PC技术在提高产品质量、生产效率和改善管理控制等方面已取得初步成功，推动了PC的进一步发展。目前国内PC技术的应用大部分还是引进国外产品，从国内的PC产品来看，无论在生产性能、质量、产值和销售额等方面，都要落后国外十几年。其主要原因:一是人们对PC的认识、了解、重视不足;二是与传统控制方式相比，价格昂贵;三是缺少软件支撑系统。
近年来国内广大科技人员在引进国外技术的基础上，为加快PC产品的国产化做了大量工作并已取得了可喜的成果。例如上海起重电器厂已经研制出CF-40MR型国产PC产品，其性能指标已达到国外同类产品水平，而产品价格却比同类引进产品低。为了加速PC的开发和应用，必须加快PC国产化步伐，要进一步宣传推广PC应用技术，培养专业人才。
三、可编程序控制器的基本原理
PC的基本控制原理。任何一种继电器控制系统都是由三个基本部分组成，即输入部分、逻辑部分和输出部分。其中输入部分是指各类按钮、开关等主令电器，逻辑部分是由各种继电器及触电组成的实现一定逻辑功能的控制线路，而输出部分则是包括各种电磁阀线圈，接通电动机的各种接触器，信号指示灯等执行电器。
系统的控制过程是根据操纵台上的操作指令来执行的。通过按下按钮、扳动开关或来自被控制对象上的各种开关信息，如限位开关、光电管信号去动作逻辑电路。它是一种按被控制对象实际需要的动作要求而设计，并由许多继电器按某种固定方式接好的控制线路。程序固定在线路中不能灵活变更，则由逻辑电路动作结果去驱动电路，执行电器和继电器系统类似，PC也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。
各部分的主要作用是:
(1) 输入部分是收集并保存被控制对象实际运行的数据和信息。
(2) 逻辑部分是处理输入部分所取得的信息并判断哪些功能需做输出。
(3) 输出部分是提供正在被控制的许多装置中，哪几个设备需要实时操作处理。
其中输入部分基本上仍与继电器控制系统相同，但为了将不同的电压或电流形成的信号源转换成微处理器所能接收的低电平信号，需要加入变换器。同时若将微处理器控制的低电平信号输出，输出部分也需要加变换器。
PC采用由大规模集成电路构成的微处理和存储器来组成逻辑部分。对于大型PC还具有数值运算、过程控制等各种复杂功能，因而这一部分的组成、工作原理、运行方式与继电器控制系统是截然不同的。通过编程可以灵活地改变其控制程序，相当于改变了继电器控制的硬接线线路，这就是所谓的“T编程序”。程序由编程器送入处理器中的存储器，也可以方便地读出、检查与修改。
由于PC是专为工业控制需要而设计，因而对于使用者来说，编程时完全可以不考虑微处理器内部的复杂结构，也不必使用各种计算机使用的语言，而是把PC内部看成由许多“软继电器”组成，给使用者提供一种按设计继电器控制线路方式的编程方法，更突出了计算机可编程序的优点，而且即使对计算机不太了解的电气技术人员也能得心应手地使用PC，从而使操作者和广大用户所接受。PC的输出部分也与继电器控制系统类似，程序执行结果提供一系列需要的输出信号，直接按要求的方式工作去控制执行元件。用于顺序控制、条件控制、定时计数控制、单脉冲控制等场合。
参考文献
[1]方承远, 王炳勋.电气控制原理与设计[M].银川:宁夏人民出版社, 1989:221-256.
可编程控制器的应用与发展 篇9
1 可编程控制器的定义
可编程控制器, 简称PLC (Programmable logic Controller) , 是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会 (International Electrical Committee) 颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:
“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。它采用可以编制程序的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该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 PLC的特点
2.1 可靠性高, 抗干扰能力强。
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术, 采用严格的生产工艺制造, 内部电路采取了先进的抗干扰技术, 具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说, 使用PLC构成控制系统, 和同等规模的继电接触器系统相比, 电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一, 故障也就大大降低。此外, PLC带有硬件故障自我检测功能, 出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中, 应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序, 使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样, 整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2.2 配套齐全, 功能完善, 适用性强。
PLC发展到今天, 已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外, 现代PLC大多具有完善的数据运算能力, 可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现, 使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展, 使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.3 易学易用, 深受工程技术人员欢迎。
PLC作为通用工业控制计算机, 是面向工矿企业的工控设备。它接口容易, 编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近, 只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
2.4 系统的设计、建造工作量小, 维护方便, 容易改造。
PLC用存储逻辑代替接线逻辑, 大大减少了控制设备外部的接线, 使控制系统设计及建造的周期大为缩短, 同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
2.5 体积小, 重量轻, 能耗低。
以超小型PLC为例, 新近出产的品种底部尺寸小于100mm, 重量小于150g, 功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部, 是实现机电一体化的理想控制设备。
3 PLC的应用领域
目前, PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业, 使用情况大致可归纳为如下几类。
3.1 开关量的逻辑控制。
这是PLC最基本、最广泛的应用领域, 它取代传统的继电器电路, 实现逻辑控制、顺序控制, 既可用于单台设备的控制, 也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
3.2 模拟量控制。
在工业生产过程当中, 有许多连续变化的量, 如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量, 必须实现模拟量 (Analog) 和数字量 (Digital) 之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块, 使可编程控制器用于模拟量控制。
3.3 运动控制。
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说, 早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构, 现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能, 广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
3.4 过程控制。
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机, PLC能编制各种各样的控制算法程序, 完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块, 目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
3.5 数据处理。
现代PLC具有数学运算 (含矩阵运算、函数运算、逻辑运算) 、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能, 可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较, 完成一定的控制操作, 也可以利用通信功能传送到别的智能装置, 或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统, 如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统, 如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
3.6 通信及联网。
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展, 工厂自动化网络发展得很快, 各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能, 纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口, 通信非常方便。
4 PLC的国内外状况
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司 (DEC) 研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平, 早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成, 可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器, 使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能, 完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用, 可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言, 并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
20世纪70年代中末期, 可编程控制器进入实用化发展阶段, 计算机技术已全面引入可编程控制器中, 使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初, 可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多, 产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
5 PLC未来展望