PLC自动控制系统

PLC自动控制系统（通用12篇）

PLC自动控制系统 篇1

1引言

随着工控技术的发展, 原有的水塔供水系统已逐渐被直接式管道叠压变频供水技术所取代, 广泛应用于多层住宅小区生活、消防供水系统。传统的供水是由一个或多个水泵提供, 电机为了适应供水量的变化而不得不频繁地启、停水泵, 这样不但会使水泵电机工作效率低, 使用寿命短, 而且电机的频繁启动和停止会产生很大的冲击, 从而导致设备故障率升高, 且这些水泵都是以高出实际用水高度的扬程来提升水压, 其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。

针对所存在的问题, 结合工控行业的发展, 特别是PLC和变频技术在社会各个领域的应用, 可以用它来解决水压控制系统存在的以上问题。并且变频技术在供水领域有节能、安全与恒压方面的优势。

2系统介绍

整个控制系统主要是由PLC、变频器、压力变送器、液位探测器、稳流罐、水泵电机等组成, 如图1所示, 设备工作原理:市政管网的自来水进入稳流罐, 罐内空气从真空消除器排出, 待水满后真空消除器自动关闭。当自来水管网压力和流量能够满足用水要求时, 系统由旁通水管直接供水;当自来水管网压力不能满足用水要求时, 系统压力信号由远传压力表反馈给变频器, 水泵运行, 并根据用水量的大小自动调节转速达到恒压供水, 若运转水泵达到工频转速时, 则启动另一台水泵变频运转。水泵供水时, 若自来水管网供水量大于水泵流量, 系统形成接力供水;用水高峰时, 当自来水管网供水小于水泵流量, 稳流罐内的水作为补充水源仍能正常供水, 此时, 空气由真空消除器进入稳流罐, 罐内真空遭到破坏, 确保了自来水管网不产生负压;用水高峰过后, 系统恢复到接力供水状态。当自来水管网停水, 造成稳流罐内液位不断下降, 液位探测器将信号反馈给变频控制器, 水泵自动停机, 以保护水泵机组。

以某小区的供水系统为例, 根据白天用水量很大, 晚上特别是零点以后, 用水量又特别小的用水规律, 为了节省资源, 选用一台小功率电机和二台大功率电机, 用一台小功率电机来拖动一个水泵, 以便于晚上或白天的某个时间段用水量很小的时候工作, 在用水量大的时候, 就让二台大功率电机的某台或其中的两台电机工作, 当用水量特别大的时候就让三台电机同时运行, 来满足人们用水的要求。同时, 由于系统中采用了压力变送器, 可以方便地调节变频器, 通过控制系统使管道内的水压稳定在一个基本不变或者变化量极小的范围内, 从而实现恒压供水。

系统工作原理如图2所示。由图可知, 控制信号的采集是由压力变送器和液位传送器来完成的, 由压力变送器采集的管道中的压力信号, 经数/模转换电路转换成数字信号后与事先设定的数值相比较, 根据比较的结果, 控制相应的输出来决定让哪一个水泵电机工作, 并且决定是以工频方式工作还是以变频方式工作。在该系统中, 一台变频器带三台水泵电机, 每台水泵电机既可以在常规工频模式下工作, 也可以在变频模式下工作。但是每台水泵电机在任一时刻只能处于变频工作模式或工频工作模式中的一种, 在设计中通过用PLC内部的输出继电器进行互锁, 同时在外部用两个交流接触器互锁来保证它的安全与可靠。

如图3所示, 当压力变送器传来的信号显示管道中的水压较低时, 向PLC发出一个控制信号, 首先2QF合上使变频器通电, 然后使2KM线圈得电, 这时M1电机开始变频启动, 在M1电机启动后, 压力变送器从管道中传来的压力信号一方面经过模/数转换模块的转换, 其值与设定的压力值相比较, 判断用户终端水压的高低, 另一方面将这个由压力变送器传来的信号送到变频器中内置的PID调节器中。由PID根据管道中的压力信号来输出相应的频率, 控制水泵电机的转速。

当M1经过变频器的调节已达到工频后。经过一段时间 (可以根据对系统灵敏度的要求来调整) , 从管道中采集一个压力信号与设计值比较, 若管道中的压力仍然低于设定的压力, 则由PLC发出控制指令, 使2KM断开、1KM得电闭合, 从而将M1电机从变频器脱离, 使它直接与工频电源相连接工频运行, 同时, 也让4KM闭合, 使M2电机与变频器相连。这时压力变送器传来的信号经PID调节后控制M2电机的转速, 使管道内的压力与设定的压力值相接近。

同理, 当M3经过变频器的调节已达到工频后, 经过一段时问, 从管道中采集一个压力信号与设计值比较, 若管道中的压力仍然低于设定的压力, 则由PLC发出控制指令, 使6KM断开, 然后接通5KM, 使M3也处于工频模式运行, 直到满足设定的压力值为止。

由于水泵电机的使用寿命有限, 为了让电机的工作时间尽可能相同, 在这里采用先启先停的原则来控制水泵电机, 即当管道内的压力高于设定的压力时, 先停止M1, 让M2与M3工作, 经过一段时间后, 再采集管道内的压力信号, 与设定值比较, 若仍然高于设定压力, 则把M2停止, 只留下M3依靠PID的控制工作, 当压力再次低于设定压力时, 启动M1, 如此循环。当在某一时间段内人们的用水量特别少。例如在深夜几乎没有人用水时, 用一台大功率水泵电机在变频的模式下工作也可能使管道内的压力高于设定压力, 这时PLC发出指令, 使大功率电机全部停止运行, 再将小功率电机与变频器接通, 使小功率电机在变频模式下运行, 直到小功率电机M1经PID调节频率达到50Hz一段时间后, 仍不能达到设定的压力, 这时PLC先将小功率泵断开, 然后起动大功率泵M2, 如此重复循环。

当有消防信号时, 由于灭火的用水量特别大, 这时不管水泵电机在什么模式下运行, 都把它切换到工频模式或者手动模式, 由三台水泵并列运行来对系统供水, 从而保证大量用水的需要。

3 PLC的控制

根据系统的设计需求, 在满足控制要求的原则上, 尽量降低成本, 选用台达公司EH系列的PLC-DVP-32EH。其输入点数、输出点数可满足本设计的需求, 并留有一定的余量。台达EH系列PLC具有体积小、速度快、功能较强的特点。具体的PLC接线图如图4所示。

4程序控制流程图

程序流程如图5所示。编程软件采用台达PLC编程软件WPLSOFT-2。它应用于所有EH系列的PLC的编程软件, 具备对PLC程序的注释、输入和编辑、程序检查、运行状态和数据的监控及测试、各种系统参数的设置、数据传输及文件管理等功能。

5结束语

在供水系统中采用变频调速运行方式, 系统可根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速或加减工作泵的数量, 使供水系统管网中的压力保持在给定值, 以求最大限度地节能、节水、节资源, 并使系统处于可靠运行的状态, 实现恒压供水。减泵时采用先启先停的切换方式, 使各水泵的寿命延长的同时降低了管道阻力, 减少了截流损失。实现自动控制不需要操作人员频繁操作, 降低了人员的劳动强度, 节约了人力、财力。

摘要：本文作者主要对PLC自动控制供水变频系统控制原理、硬件选择、软件设计进行了阐述。同时根据水泵压力自动调节水泵电机的转速、数量等方法做了介绍, 供同行参考。

关键词：PLC,自动控制,供水,变频器

参考文献

[1]台达可编程序控制器DVP-EH系列使用手册[R].

[2]昊明亮.可编程序控制器实训教程[M].北京:化学工业出版社, 2007.

[3]高勤.可编程序控制器应用技术[M].北京:电子工业出版社, 2006.

[4]李建兴.可编程序控制器应用技术[M].北京:机械出版社, 2004.

PLC自动控制系统 篇2

一、PLC工作原理概述

PLC的工作原理与计算机的工作原理基本相同,它通过执行用户程序来实现控制任务,但PLC的工作原理有自己的特点:(1)可靠性高,抗干扰能力强; (2)配套齐全,功能完善,适用性强;(3)系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造;(4)体积小,重量轻,能耗低、性能价格比高。

(一)扫描的工作方式

PLC的工作过程是以循环扫描的方式进行的。循环扫描的方式是指在程序执行过程中,以周期循环的方式,对各个过程输入信号进行采样,然后运算处理,再将结果输出到现场的执行机构中。在一个程序执行周期中,如果一个程序语句的条件不具备,则该语句不执行,程序也将继续扫描下去,而不是等待。一旦该语句条件具备,当下面某个扫描周期到来时,则执行该语句。

(二)中断方式

PLC中断处理的原理与计算机中断处理的原理也是基本一致的。但还有几点区别:

1.部分PLC在执行中断任务过程中,不再响应其它中断,只有等到该中断任务执行完毕后,才处理其它中断,即使是出现中断级别较高的中断。

2.序调用相应的中断子程序进行处理。

3.在中断处理的过程当中,如果出现新的中断源,无论它的优先级如何,也只有等到在执行的中断结束,才能处理新的中断。

二、轴承加工PLC控制系统的硬件设计

(一)PLC控制系统的总体要求

我们根据轴承加工的工艺要求及特点,查阅了大量PLC用于各工业控制系统的论文资料,听取结合生产现场的要求,总结了如下的设计原则及要求。

1.系统必须具有高可靠性、稳定性和灵活性。

2.系统采用的硬件、软件和网络应具有当今世界先进技术水平,且经过工程实践考验,证明其是实用的产品。

3.系统应具有较强的人机对话能力。较强的人机对话能力能够使对轴承加工过程的实时监控变得更加方便,在上位计算机侧及下位PLC侧应能够显示或提示操作及监控等信息,以便于监控操作,以及及时维修。

4.能适应生产的需要,同时控制系统操作简单,灵活又方便维护。

5.系统采用的网络结构应是技术先进和性能可靠的。

(二)PLC控制系统的设计步骤

PLC控制系统是个涉及面广、工艺复杂、检测仪表以及控制设备繁多的系统,其整体设计思路如下,设计流程图如图1所示:

1.首先分析生产过程的工艺要求和现场生产设备的功能,确定控制系统要实现哪些功能。

2.进行PLC系统的配置设计。这包括控制器的选择、容量的确定、I/O模块的选择、电源模块的选择、控制模式的选择、数据通信模块和通信模式的选择等。

3.根据控制要求,基本确定数字I/O点和模拟量输入和输出通道的数量,进行I/O点的初步分配,编制I/O点地址表。

4.确定控制系统的输入设备、输出设备,画出接线柜的接线图,再根据接线图,进行现场配线。

5.在确定I/O地址表后,根据不同的控制与检测对象,编制模块化程序,进行初步调试。

6.若程序不能满足要求时,则再进行修改。

7.程序初步调试好后,即可进行联机调试,在此过程中,若是程序出现的问题,修改程序,若是硬件系统出现的问题,则再查找硬件问题,直到联机调试成功。

8.最后软件和硬件都调试通过,则可正式投产运行。

(三)PLC系统硬件的选型

这里主要介绍了轴承轴承内套圈内径加工工程所用到的PLC的硬件及其使用方法。包括CPU模块、PLC基架、基架电源、数字量输入模块、数字量输出模块、上位通讯模块、智能模块等。

1.PLC基架的选择。SU系列控制器的基架有三种可供用户选择,分别是5槽(U-14B)、7槽(U-16B)、9槽(U-18B)。使用者可以根据系统的大小及安装位置来确定选择某种槽数的基架。

2.CPU模块的选择，

CPU模块,推荐选择SU-6B。此种模块功能比较强大:顺序指令处理速度达0.3μs、处理指令条数达191种、上位通讯通过CCM网最大可加入8个网络、并且有PLC电源输入部分、DC24V输出部分等,此种模块足以满足轴承内套圈内径加工工程的使用。

3.输入模块的选择。轴承内套圈内径加工工程所用到的输入点数共计80个左右,为了保持有一定的扩展能力,我们推荐选择两种型号的输入模块,U-08N(32个输入点)和U-09N(64个输入点)。

4.输出模块的选择。轴承内套圈内径加工工程所用到的输出点数共计40个左右,为了保持有一定的扩展能力,推荐选择输出模块U-18T,它具有32个输出点。

5.上位通讯模块的选择。光洋电子的上位通讯模块U-01DM支持CCM、MODCON、点对点、无协议通讯等协议。利用U-OIDM,可以与其他 PLC间交换信息;与上位计算机进行串行通讯;并可构成PLC控制网络系统。推荐使用U-01DM,通过CCM协议与上位计算机进行串行通讯来实现监控生产的目的。

6.智能模块的选择。可以采用模拟量输出模块(U-01DA)来进行速度输出控制,并且在软件设计中加入高速限制的保障。

7.智能模块(高速计数器模块)的选择。选用高速计数器模块的目的是解决主轴工作台进给时发生的计数漏掉的问题。我们推荐采用光洋电子公司的高速技术模块(U-01Z),其最高计数频率为IOOKCPS的加减算计数能力(普通输入模块频率为1KCPS),从而克服了漏掉计数的问题。

8.存储器盒的选择。32K语的EEPROM(G-25M)具有存储区间大、可随意编辑修改程序、无需电池保持程序等优点,适合大多数控制系统的需要。轴承内套圈内径研磨PLC控制系统选用的型式见表1:

三、轴承加工PLC控制系统的程序设计

(一)采用网络组态软件

采用组态软件进行监控和管理。PLC的各种优点对一个监控系统是重要的,但PLC作为一种控制设备,用它单独构成一个监控系统是有局限性的,主要是无法完成复杂运算、无法显示各种复杂的实时图形和保存大量的数据,也较难显示汉字,没有良好的用户界面。这些不足可由上位机来弥补。上位机通讯监测软件采用组态软件,建立相应的数据库系统,对系统的历史数据进行处理。组态软件Turing Control就是一个不错的选择。

(二)Turing Control运行的软硬件环境

Turing Control监控软件作为一个实时数据采集和监视管理以及数据纪录的系统软件,其软硬件系统的配置直接影响到软件系统的运行表现,并直接关系到能否满足其功能。根据这个原则,对Turing Control软件系统推荐以下基本配置:

1.PentiumII300以上计算机。

2.基本的Turing Control系统安装需要不低于40Mb的硬盘空间,但随着报警文件、历史数据库的动态增加,会需要更多的硬盘空间。

3.为了保证Turing Control的运行效率建议使用64Mb以上的内存。

4.由于Turing Control可以提供丰富的色彩和逼真的动画效果,建议用户采用SVGA显示器以及可以支持16位增强色的显示卡。

5.Turing Control目前的版本运行于Windows 98、Windows 2000、Windows NT 4.0(SP6)操作系统之上,为了保证系统运行的可靠性,建议单机运行时也采用Windows 2000平台。

6.Turing Control支持的网络协议为TCP/IP协议。

四、结论

轴承研磨PLC监控系统建成后,可以提高轴承加工的自动化程度,使整个轴承生产周期大大降低,产品合格率得到了很大的提高,设备维修方面能够做到快速、及时,公司各部门能够根据自己的权限掌握生产现场的具体情况并对生产现场即时实施监控。这样,降低了整个公司的运行成本,劳动效率得到了很大的提高, 所带来的经济效益非常可观。

参考文献

[1]陈在平,赵相宾.可编程控器技术与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社,2003.

[2]郭宗仁,吴亦峰,郭永.可编程控器设计及通讯网络技术[M].北京:人民邮电出版社,2002.

[3]黄鸣鸣.数控机床在轴承制造业中的应用[J].哈尔滨轴承,2007,28(2).

[4]魏二有.PLC在全自动轴承装配机中的应用[J].自动化仪表,2008,(3).

PLC控制自动门系统设计 篇3

关键词：PLC；自动门；程序设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）18－0045－02

1PLC概述

1.1PLC的定义

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。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

1.2PLC的特点

PLC作为一种专用于工业环境的、具有特殊结构的计算机，其有以下显著特点：①可靠性高，抗干扰能力强；②硬件配套齐全，功能完善，适用性强；③易学易用，深受工程技术人员欢迎；④安装方便，扩展灵活；⑤系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造；⑥体积小，重量轻，能耗低；⑦与DCS相比，价格低。

2 自动门控制系统设计要求

简单地说，自动门必需实现以下要求：①有人接近时，门应自动打开；②门打开后，应保持开状态，直到门的通道上已无任何人为止；③如门的通道上已无任何人，门必须在很短时间内自动关闭。

具体如下：①当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电机正运转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运转；②自动门在开关位置停留8 s后，自动进入关门过程，关门执行结构KM2被启动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运转；③在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，应立即停止关门，并自动进入开门程序；④在打门开后的8 s等待时间内，若有人员由外到内或由内到外通过光电检测开关K2或K1时，必需重新开始等待8 s后，再自动进入关门过程，以保证人员安全通过。

3自动门控制系统设计方案

3.1RSView32的通信组态设置

RSView32的通讯组态，主要包括设置通道（Channel）和节点（Node）。通俗的讲，设置通道就是设置RSView32与相应的处理器连接的方式、网络类型等；设置节点就是配置控制器的通信类型和网络地址。运行RSView32组态软件，并建立一个名为“自动门”的工程文件。首先进行通道设置。现在网络类型（Network）为DH－485，相应的主要网络驱动程序选择AB_DF1－1，这取决于使用RSLinx配置网络时用到的驱动程序和PLC控制器与计算机的连接方式。然后进行节点设置，选择直接驱动（Direct Drive），输入名称、配置应用程序和主题。输入在报告通信错误之前RSView32等待的秒数（0～65535）。通常情况下3 s足够了。

3.2创建标签数据库

在工程管理器中，打开System文件夹，双击Tag Database，进入Tag库编辑器。双击打开文件夹，在文件夹中添加Tag。用户可根据需要建立3种不同标签：模拟量（Analog）Tag、数字量（Digital）Tag、字符量Tag。

Security：安全代码，选择不同的安全代码，可限制Tag的存取。

Description：注释信息，最多128个字符。

Minimum和Maximum：能写入PLC或DDE服务器的最小和最大值，它不能影响从PLC或DDE服务器读入的值。

Scale和Offset：比例和偏移量，它可修正来自或发送到PLC的“原始数据”，在这些数据进入Value Table之前。公式如下：进入RSView32的值＝从PLC来的值Scale＋Offset。

Units：单位，它是一个文本标签，可定义Tag值的单位，最多20个字符。

3.3创建监控界面

创建简单图形对象主要是利用绘图工具箱里的工具进行画图。画图方法非常简单，只需选中所选工具就可在图形编辑区域画图，如：矩形、圆角矩形、直线、圆/椭圆、文本。此外，还可以设置按钮，以实现和PLC的交互。

门的动作动画通过改变门的宽度值得以实现，由于左、右扇门分别固定了左、右两个方向的位置，故在开门或关门时，左、右扇门可形象的表现出门运动的状态，同时通过两个门运动状态指示器，更进一步明确了门的动作方向。

当门打开时，开门显示标志变成绿色，表示处于开门状态，同时门向两侧移动。当门关闭时，关门显示标志变为绿色，表示处于关门状态，同时门向中间移动。

4系统调试与操作

将源程序下载到MicroLogix1000中，连接好线路，运行自动门监控系统，此时系统就即可正常运行。按按钮K1（表示门内光电探测开关），表示有人从屋内要出来，此时实验装置上只有绿灯亮，在RSView32中，可观察到门正打开，等待一时间段后，自动门处于完全打开状态，同时电机处于停止运行状态，实验装置上的绿灯、黄灯均熄灭，等待8 s。

如果光电探测器探测到有人进入或出去（按按钮1或按钮2），自动门将重新等待8 s，否则，自动门将关闭，此时实验装置上只有黄灯亮。在关门过程中，如果光电探测器检测到有人进入或出去（按按钮1或按钮2），自动门立即停止关门，并将再次开启，此过程与自动门开启类似。以上过程往复循环，直至系统断电。

参考文献

1 顾德英、罗长杰等编著.现代电气控制技术［M］.北京：北京邮电大学出版社，2006.

2 陈在平等编著.可编程序控制器（PLC）系统设计［M］.北京：电子工业出版社，2007.

3 常晓玲.电气与可编程控制器［M］.北京：机械工业出版社，2005.

PLC Controlled Automatic Door System Design

Ding Qiaofang

Abstract: This article first outlines the concept and characteristics of the PLC, then focuses on the PLC as the core, three－phase asynchronous motor, the signal sending and receiving devices, systems integration, full automatic control performance.

PLC自动控制系统调试研究 篇4

1 扫描击期和响应时间

用PC设计一个控制系统时, 一个最重要的参数就是时间, PC执行程序中的所有指令要用多少时间, (扫描时间) 有一个输入信号经过PC多长时间后才能有一个输出信号 (响应时间) 掌握这些参数, 对设计和调试控制系统无疑非常重要。

当PC开始运行之后, 它串行地执行存储器中的程序。我们可以把扫描时间分为4个部分。共同部分, 例如清除时间监视器和检查程序存储器;数据输入, 输出;执行指令;执行外围设备指令。

时间监视器是PC内部用来测量扫描时间的一个定时器, 所谓扫描时间, 是执行上面4个部分总共花费的时间。扫描时间的多少取决于系统的购置, I/O的点数, 程序中使用的指令及外围设备的连接, 当一个系统的硬件设计定型后, 扫描时间主要取决软件指令的长短从PC收到一个输入信号向输出端输出一个控制信号所需的时间, 叫响应时间, 响应时间是可变的, 例如在一个扫描周期结束后, 收到一个输入信号, 下一个扫描周期结束后时, 收到一个输入信号, 下一个扫描周期一开始, 这个输入信号就起作用, 这时, 这个输入信号的响应时间最短, 它是输入延迟时间, 扫描周期时间, 输出延迟时间三者的和, 如果在扫描周期开始收到了一个输入信号, 在扫描周期内该输入信号不会起作用, 只能等到下一个扫描周期才能起作用, 这时, 这个输入信号的响应时间最长, 它是输入延迟时问, 输出延迟时间三者的和, 因此, 一个信号的最小响应时间和最大响应时间的计算公式为:

最小的响应时间=输入延迟时间+扫描时间+输出延迟时间, 最大的响应时间=延迟时间+2×扫描时间+输出延迟时间。

从上面的响应时间估算公式可以看出, 输入信号的响应时间由扫描周期决定, 扫描周期一方面取决于系统的硬件配置, 另一方面由控制软件中使用的指令和指令的条数决定, 在砌块成型机自动控制系统调试过程中发生这样的情况, 自动推板过程 (把砌块从成型台上送到输送机上的过程) 的启动, 要靠成型工艺过程的完成信号来启动, 输送砖坯的过程完成同时完成了送板的过程, 通知控制系统可以完成下一个成型过程。

单从程序的执行顺序上考察, 控制时序的安排是正确的, 可是, 在调试的过程中发现, 系统实际的控制时序是, 当第一个成型过程完成后, 并不进行自动推板过程, 而是直接开始下一个成型过程, 遇到这种情况, 设计者和用户的第一反应一般都是怀疑程序设计错误。经反复检查程序, 未发现错误, 这时才考虑到可能是指令的响应时间产生了问题。砌块成型机的控制系统是一个庞大的系统, 其软件控制指令达五六百条。成型过程启动信号, 由一个成型过程的结束信号和有板信号产生, 这时, 就将产生这样的情况, 在某个扫描周期内扫描到HR002信号, 在执行置位推板过程, 直接进行下一个成型过程, 这可能是由于输入信号的响应时间过长引起的, 在这种情况下, 由于硬件配置不能改变, 指令条数也不可改变, 处理过程中, 设法在软件上做调整, 使成型过程结束信号早点发生, 问题得到了解决。

2 软件复位

在PLC程序设计中使用最平常的一种是称为保持继电器的内部继电器。PLC的保持继电器从HR000到HR915, 共10×16个, 另一种是定时器或计数器从TIM00到TIM47 (CNT00或CNT47) 共48个 (不同型号的PLC保持继电器, 定时器的点数不同) 。其中, 保持继电器实现的是记忆的功能, 记忆着机械系统的运转状况, 控制系统的运转的正常时序, 在时序的控制上, 为实现控制的安全性, 及时性、准确性、通常采用当一个机械动作守成时, 其控制信号 (由保持继电器产生) 用来终止上一个机械动作的同时, 启动下一个机械动作的时间继电器不能正常被复位的情况, 在开机前, 如果不强制使保持继电器复位, 将会产生机械设备的误动作, 系统设计时, 通常采用的方法是设置硬件复位按钮, 需要的时候, 能够使保持继电器, 定时器、计数器、高速计数器强制复位, 在控制系统的调试中发现, 如果使用保持继电器, 定时器, 计数器、高速计数器次数过多, 硬件复位的功能很多时候会不起作用, 也就是说, 硬件复位的方法有时不能准确, 及时地使PLC的内部继电器、定时器、计数器复位, 从而导致控制系统不能正常运转, 在调试过程中, 人为地设置软件复位信号作为内部信号, 可确保保持继电器有效复位, 使系统在任何情况下均正常运转。

3 硬件电路

PLC的组成的控制系统硬件电路。当一个两线式传感器, 例如光电开关, 接近开关或限位开关等, 作为输入信号装置被置被接到PLC的输入端时, 漏电流可能会导致输入信号为ON, 在系统调试中, 如果偶尔产生误动作, 有可能是漏电流产生的错误信号引起的。为了防止这种情况发生, 在设计硬件电路时, 在输入端接一个并联是阻, 并联电阻的计算公式。

其中, 不同型号的PLC漏电流值可查阅厂商提供的产品手册, 在硬件电路上做这样的处理, 可有效地避免由于漏电流产生的误动作。

4 总结

PLC自动控制系统 篇5

2电气设备控制系统中PLC的运用

PLC完整称呼的中文含义是可编程逻辑控制器，在传统型式设计的电气设备控制中，其设计采用的是接触器设备和继电器设备以完成相应的控制工作，此种型式的控制系统设计的线路比较复杂，在系统运行工作中较为容易发生多种类型的运行问题，从而对电气设备控制系统运行的稳定性造成影响，采用PLC可编程逻辑控制器替代原有的继电器控制，能较大程度的降低电气设备控制系统运行工作中出现故障问题的频率，能较好的提升电气设备控制系统设计的自动化水平。PLC可编程逻辑控制器在电气设备控制系统中的设计应有主要有以下四个方面：

2.1在PLC机型的选择和功能需求的选择

技术工作者在电气设备控制系统的合理设计中对PLC的科学应用，需要依据电气设备控制系统所具有的情况以及电气设备的硬性要求等，选定合适的PLC机型及其功能，并且在选择PLC的过程中，要选择合适的机型运行的功能及其运行的可靠性，并且在选择时要留有相应的余量，如此做法方能符合调试要求以及扩展要求，为之后系统进行扩展提供方便，以达到控制系统其控制水平的提升。

2.2在I/O地址选择上

I/O地址的选择与确定工作，PLC设计工作环节中的基础设计步骤，因此在I/O地址的选择和确定工作中需要技术工作者谨慎细心，首要工作是明确I/O的点数，技术工作者需要在备用的角度和扩充方面选择相应的点数，方能较好的符合之后控制系统的运行要求。继而是选择和设计离散输入和离散输出，输入接口以及输出接口的设计应当合理选取标准设计的输入接口和输出接口，如此设计方能确保控制系统中设计的开关设备、传感器设备和控制开关设备等可互相通用，交流输入的量程和输出的量程范围都是在24伏至240伏之间，直流输入的量程与输出的量程范围是5伏至240伏之间，如果安装使用的控制系统其所使用的电力来自多个电源，则需要选择和设计有着隔离作用的公共线路。在选择确定输入接口和输出接口的设计、线路连接的设计之后，要对输入或输出进行科学的模拟工作，以确保选择的I/O地址是可正常使用的。

2.3系统控制元件的设计

系统控制元件的设计工作，是控制系统设计工作中硬件设计内容的重要工作部分，其设计工作内容主要是存储空间的合理分配设计，选定专用的存储器，设计合理的系统初试程序，设计编写合理的功能子程序，以及设计编辑其余辅助作用的程序。在将各种设备合理安装到配线板，以及合理连接PLC的所有线路之后，要对系统进行合理的调试，其调试工作的重点内容是合理调试软件系统，使对元件的控制要满足控制系统的相应要求，最后的工作就是试运行工作，在试运行过程中发现了故障问题要及时停止，并对问题进行相应的分析和处理，故障问题解决之后要再次进行试运行工作，出现故障问题便要重复上述操作，直至试运行没有出现任何故障问题，才能进行最后的验收工作。

2.4对系统软件进行设计

在软件设计工作中，PLC在控制系统中的应用，主要是上位机软件的设计和下位机编程软件的设计，上位机软件的设计工作任务是PLC系统软件设计工作中的关键内容。在选择合适的软件类型上，RSVIEW32型监控软件是较为合适的软件，技术工作人员较为容易掌握和使用此款软件，能根据用户的需要提供和构造合适的控制方案等。

3结语

在电气设备的控制系统中科学应用合理的PLC，较大程度的简化继电器逻辑，能使自动控制系统得以简化，能增加控制系统稳定运行的可靠性，而且PLC系统易于掌握、其操作难度较低，可大程度降低电气设备控制系统在运行过程中可能出现的控制故障，以确保电气设备的自动控制系统的稳定运行。

参考文献

[1]石磊.浅谈电气设备自动控制系统中PLC的设计与运用[J].环球市场,(16):214.

PLC自动控制系统 篇6

关键词PLC；模糊PID控制；自动配料

中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)051-0113-01

0引言

自动配料系统是砖瓦生产工艺过程中一到非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量都非常重要。以往的配料系统多采用简单的称量计算和PID调节，控制准确度比较低，管理上面不方便，可靠性也不高。自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统，各条配料输送生产线严格地协调控制，对料位、流量及时准确地进行监测和调节。在工业控制中，PLC的应用及其广泛，如果把模糊控制技术与PLC结合起来，应用PLC来实现模糊控制，不仅实现了精确配料而且会大大降低生产成本。系统由可编程控制器与电子皮带秤组成一个两级计算机控制网络，通过现场总线连接现场仪器仪表、控制计算机、PLC等智能程度较高、处理速度快的设备。在自动配料生产工艺过程中，将主料与辅料按一定比例配合，由电子皮带秤完成对皮带输送机输送的物料进行计量。PLC主要承担对输送设备、称量过程进行实时模糊控制。

1砖瓦配料自动控制系统

下图为砖瓦配料控制系统，砖瓦生产原料视当地原料而定，一般有页岩、煤矸石等原料，按情况分配料斗数目，根据数目设定电子皮带秤配料线组成。

图1砖瓦配料控制系统

自动配料系统加电后，皮带驱动电机开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，经变送器放大，输出一个正比于物料重量的计量电平信号。该信号送至上位机的接口，经采样后并转换成一个流量信号，在上位机上显示当前流量值。同时将此流量信号送至PLC接口，PLC根据误差e和差变化率ec进行模糊推理，经反模糊化输出给变频器，以此来改变变频器的输出值，从而改变驱动电动机的转速。调整给定量，使之与设定值相等，完成自动配料过程。

2模糊PID控制

PID控制是最常用的经典控制方法，控制作用u由偏差e的比例、积分、微分三项之和给出，

如果控制中的只包括比例和积分两项，则为PI控制，如果控制中只包括比例微分两项，则为PD控制。控制中的比例增益Kp、积分增益Ki和微分增益Kd均为常数，一旦控制设计好以后，在控制中不在改变，因此PID控制属于线性定常控制。

砖瓦配料控制系统主要是控制物料重量恒定、物料的重量与料斗的流量、物料的重量、皮带的转速有关，配料系统具有非线性的特定，采用经典PID控制无法达到满意的控制效果。

模糊控制对于这些经典控制理论所不能解决的非线性、时变的系统而言，具有它的优越性。但模糊控制对于静态性能相对较差。经典PID控制可以保证控制精度，消除静态误差。因此采用模糊控制与PID控制相结合，就能够使控制系统的性能得到较大的改善。

图2模糊PID控制结构图

由图可见该系统由常规PID控制和模糊推理控制两部分组成，以偏差e和偏差变化率ec（de/dt）作为模糊控制器的输入，根据模糊控制规则对PID参数进行自适应调整，以满足不同e和ec时对控制参数的要求。

该系统实现自调整PID参数的计算公式如下：

kp=k'p+△kp

ki=k'i+△ki

kd=k'd+△kd

式中 k'p、k'i 、k'd为PID参数的初始值，△kp、△ki、△kd为模糊控制器的输出 kp、ki 、kd为最终输出的控制参数值。

3软件实现

当系统开始工作时，启动配料生产线。首先系统程序进行初始化，通过上位机或触摸屏设置配料配比，检查料斗有无物料。若无物料，向料斗送料，启动配料生产线，由电子皮带秤进行称重并实时计量，CPU计算得实时流量及累计流量。若设定流量与实际流量有偏差，调节器根据系统控制要求比较设定值与实际流量的偏差，经PID调节改变输出信号以控制变频器对输送电机的速度调节，从而实现恒流量控制。根据配比各辅料同时混合计量，并按配方工艺要求添加。系统主程序控制流程如图3所示。

4结束语

由于经典PID调节器参数一旦设定就保持不变，属于线性定常控制，因而不能满足配料这种非线性特定，而模糊控制又有难以解决静态误差的缺陷，但两者结合后的模糊PID调节器可以实时调整参数，确保配料过程的精确，并为投入实际生产提供了理论依据。

参考文献

[1]张乃尧,阎平凡.神经网络与模糊控制.北京:清华大学出版社,1996.

[2]胡寿松.自动控制原理.北京:科技出版社,2000.

[3]诸静.模糊控制理论与系统原理.北京:机械工业出版社,2005.

PLC自动控制系统 篇7

某工厂原有一个大门，该大门高3.5米，宽11.85米，采用继电器——接触器控制系统进行控制，虽然具有电动控制，但存在很多的问题。一是只有一个门，不论是汽车还是人通行都必需进行开关门的控制，由于开关门的频率很高，使电器的使用寿命减少，故障率很高，经常需要进行维修，造成很大的不便，而且电能的消耗也比较大。二是由于门很大，在开门时容易造成一些人员的进出，对人员的管理造成不便等等。为了实现有效的管理，对大门重新设计，并采用自动控制装置——可编程序控制器(Programmable controller，简称PLC)。

（二）PLC控制系统的设计

在设计PLC控制系统时要全面了解被控对象的机构和运行过程，明确动作的逻辑关系，最大限度地满足被控对象的控制要求，同时力求使控制系统简单、经济、使用及维护方便，并保证控制系统安全可靠。

1. 大门的结构方案

根据现场勘查、测量，从安全性出发，去掉原大门，改成双大门控制，加装人行小门，即将大门分成人行通道和汽车通道，实现人车分离;在平时使用时要求各个门的控制实现互锁，紧急情况时可以独立开关。大门的结构示意图如图1所示，中间为汽车通道，前后各有一个大门，高3.5米，宽7.75米，大门由中间向两边开，汽车进出时，首先进入两个大门中间，由值班人员检查再通过。行人由人行通道通过时，首先按门铃，值班人员开门后进入，再到值班室登记，然后由值班人员开另外一侧门放行。

2. 系统的设计原则及内容

在进行PLC控制系统的设计时，一般应遵循以下几个原则：(1)完全满足被控对象的工艺要求;(2)在满足控制要求和技术指标的前提下，尽量使控制系统简单、经济;(3)控制系统要安全可靠;(4)在设计时要给控制系统的容量和功能预留一定的预度，便于以后的调整和扩充。根据以上的设计原则，大门控制系统的主要设计内容有设计任务书的编写、电气选择及参数确定、PLC的编程及调试等，如图2所示。

3. PLC的选型

PLC是一种通用的智能化工业控制设备，其档次和功能面向各种各样的应用，众多的生产厂家提供了各种系列、各种功能的产品。目前常见的国内外PLC产品有几百种型号。

根据系统设计的基本原则和PLC的机型与容量，大门控制系统选用的PLC为LG的MASTER-K80S系列，选用一个基本单元(输入36点/输出24点)和一个扩展单元(输入6点/输出4点)。其特点为：外型紧凑，功能强大，具有高速计数器、脉冲捕捉输入、脉冲输出、PID控制环等功能，可在线编辑，加强型自诊断功能等。

（三）大门控制系统的设计

根据大门结构设计方案，汽车通道的两个大门分别采用两台三相交流异步电动机(带减速箱)作为动力来拖动，其额定功率为550W、额定电压为380V，共需4台电动机。人行通道的小门采用电控锁，功率为12W，电压为交直流8～12V，用按钮控制，共需4个。各电气元件I/O口的分配见表1，电气控制的面板如图3所示，主电路的控制原理图如图4所示，PLC的接线图如图5所示。

（四）结束语

大门自动控制系统采用了LG的MASTER-K80S系列的PLC，完成了大门控制系统的设计、安装和调试。从实际的工作情况看，该控制系统操作简单，安全可靠，维修方便，效果良好，充分体现了该PLC控制系统功能强、可靠性高、编程简单、可在线编辑、功耗低等优点。

参考文献

[1]李国厚.PLC原理与应用设计[M].北京:化学工业出版社, 2005.

[2]许缪.工厂电气控制设备[M].北京:机械工业出版社, 1993.

[3]LG可编程逻辑控制器[P].MASTER-K80S.

[4]LG可编程逻辑控制器[P].MASTER-K指令手册.

PLC自动控制系统 篇8

印染设备(如丝光机、定型机、退煮漂联合机等)在生产过程中,一些关键工位需利用助剂来辅助染色,传统工艺中主要依赖手工操作来实现助剂浓度的配比,配比好的染液由人力输送到印染现场,该方法不仅劳动强度大、生产效率低、助剂浪费严重,而且调制出的助剂浓度与目标浓度存在一定误差,无法保证产品质量。因此,印染助剂自动化配送已成为染整设备工业自动化研究和发展的重要方向之一。

近几年,国内外研究机构都对染整工艺的自动化进行了研究[1,2,3],国外的助剂自动配送系统成熟稳定,但是存在文化差异和售后服务问题,不能满足国内印染企业的需要。国内的助剂自动配送系统仍处于低水平的仿制阶段,在控制精度、环保性、控制功能的全面性、联网功能等方面,和国外的产品相比存在着较大的差距。

本研究以PLC为核心,设计一套自动化程度较高、精度高的助剂配送自动化装置系统。该设计通过触摸屏简单操作,可以集中管理印染厂的助剂配送(6~10种),按照配方工艺依次对助剂进行称重、混合,然后输送到目标染缸。在硬件结构方面,该系统硬件分为上、下两层,其中称重桶依靠3个可升降的挂钩固定在上层,下层为混合桶;在称重方面,称重传感器将重量转化为电信号,经过硬件差分放大滤波和软件限幅平均滤波后传给PLC;在精度控制方面,利用减小误差学习法解决液体在管道内流动滞后的问题,并导出有效的控制计算公式,以增加系统的精度。

1 系统工作原理及总体设计

1.1 助剂配送自动控制系统工作原理

系统上电后,直流电源供给称重传感器24 V的电压,传感器采集得到的电信号经过有源滤波电路、A/D模块传送给PLC,按照配方工艺,PLC执行用户程序后输出开关控制信号控制电磁阀的动作,逐个控制助剂阀和自来水阀,依次完成助剂和水的称重,称重完毕后助剂溶液从称重桶排放到混合桶内搅拌,混合好的溶液由泵送到相应的染缸储料桶。触摸屏在整个称重过程中进行实时监控、自动分析处理、记录和显示。

1.2 助剂配送自动控制系统总体设计

该系统由机械部分和电气控制部分构成,其中机械部分由称重桶、混合桶、基座构成称重骨架,助剂由隔膜泵泵入储料桶,储料桶放置在距离地面一定高度的平台上,助剂在重力的作用下经垂直输送管道流入称重桶,混合好的染料由泵输送到染缸料桶。电气部分由可编程控制器、A/D模块、触摸屏、电磁继电器、指示灯等组成,总气源与三联件连接后,通过电磁阀分别与助剂阀、自来水阀、称重桶放料阀、混合搅拌桶排空阀、混合桶循环阀、称重桶清洗阀、混合搅拌桶清洗阀、混合桶输送阀、压缩空气输送阀、残液排空阀以及染缸料桶阀连接。所有气动阀门均采用开关阀。助剂桶内的液位传感器、混合桶的液位传感器以及染缸料桶液位传感器产生的液位信号经由控制柜接入PLC。系统框图如图1所示。

1—控制箱;2—硬件滤波模块;3—称重桶;4—混合桶;5—支撑架;6—泵;7—助剂桶液位传感器;8—助剂料桶;9—隔膜泵;助剂输送阀;10—染缸;11—称重传感器;12—混合桶液位传感器;13—排空阀;14—混合桶清洗阀;15—放料阀;16—称重桶清洗阀;17—自来水阀;18—助剂阀;19—输送助剂阀;20—混合桶循环阀;21—混合桶输送阀;22—压缩空气输送阀;23—染缸输送阀;24—排残阀

2 控制器硬件结构

本研究选用三菱PLCFX3G-60M作为控制系统的CPU,PLC是传统的继电器技术和现代的计算机技术结合的产物,它将1个处理器、1个集成电源和一定数量的数字量I/O端子集成封装在一个独立模块中,适合应用于工业自动化。在工业控制方面相对于继电器控制和计算机控制,PLC具有可靠性强、抗干扰能力强、编程方便、能耗低等优点[4,5,6,7,8,9,10]。触摸屏选用的是威纶MT8000I,它有强大的以太网通讯功能,可以与带以太网口的PLC等控制器通讯,通过Internet对HMI和与HMI连接的PLC下载程序。A/D模块选用FX-4AD,它是一个高精度的模拟量输入单元。

本研究通过二通阀的切换实现助剂的定点输送,切换管路如图2所示。

所有供应点的二通阀在默认情况下都是关闭的,当要向指定的染缸输送混合好的染料时,打开相应的气动阀。由图3可知,采用该管路结构,单次配送过程中有助剂残留在管路中,为此该设计添加了压料气动阀,压送空气时,先关闭阀1,然后打开压料气动阀,根据各个管路的长短,预设相应的压送时间,最后再打开排残阀,排除管内的残余助剂,避免对下次配送助剂成分造成影响。

3 研究内容及其技术关键

3.1 研究内容

本研究采用称重传感器依次测量各种助剂的重量,以实现一定浓度的助剂配置,对该系统的研究主要包括以下3个方面:

(1)合理设计配送系统的管路结构,以满足助剂自动配送所需的各助剂依次称量、搅拌混合、输送功能;以压缩空气为动力源,将管路内的残留助剂输送到目标工位,并完成对输送管路的吹扫,尽量降低管路粘附助剂对不同批次布料印染的影响;

(2)以可编程控制器(PLC)为基础,编写下位机软件用于实现助剂自动配送系统的过程控制;开发图形化上位机人机界面,采用RS232通讯协议与PLC之间进行数据传输,实现助剂消耗记录存储、历史数据查询、故障诊断与报警功能,并提供染程和配方数据的编辑功能,为印染过程现场调试控制提供接口;

(3)以电力电子学为基础,对称重传感器传出的信号经过硬件滤波和软件滤波处理,以提高系统的抗干扰能力和控制精度;并运用减小误差学习法,提高称量助剂的精度。

3.2 关键技术

该系统的关键技术主要包括:

(1)提高助剂配送系统的配送效率,降低其废液排放量,达到节能降耗目的:以称重传感器为基础的印染助剂自动配送系统的设计与开发,实现对多支助剂的依次自动测量;

(2)提高助剂配送系统控制精度和工作可靠性,需要开发专用的模拟信号调理模块,并对配送过程进行减小误差学习法控制,提高助剂测量精度。

4 系统软件设计

4.1 助剂配送控制系统软件流程图

在编程方面,本研究按照顺序功能图(SFC)设计,依据生产工艺的要求,将机械动作的一个工作周期划分为若干个工作阶段,并明确每一步所要执行的输出,步与步之间通过指定的条件进行转换[11,12]。主流程包括初始步、自检步、称重步、混合步、输送步以及下次称重步。假设配含有两种助剂的染液,那么助剂配送的称重步如图3所示,混合输送步如图4所示。

4.2 限幅平均滤波法

本研究采用限幅平均滤波法,对偶然性干扰起到了很好的抑制作用。

该方法根据经验判断,以确定两次采样允许的最大偏差值(设为A),即:每次检测到新值(设为Xi)时,如果|Xi-1-Xi|≤A,则本次值Xi有效,如果|Xi-1-Xi|>A,则本次值Xi无效,放弃本次值,用上次值Xi-1代替本次值,即本次有效值Xi=Xi-1。

采集的一组数据为Xi、Xi+1…Xi+N-1,则滤波结果:

4.3 减小误差学习法

本研究通过电磁阀的关闭与否来控制助剂的添加,按照工艺称重某种助剂时,电磁阀通电,助剂阀开启,助剂由管道流进称重桶,电信号由称重传感器传给PLC。当添加的助剂达到工艺的设定值时,PLC控制电磁阀断电,助剂阀关闭。在上述操作中,助剂在管道内流动的滞后性必须考虑在系统设计中,针对此情况,本研究运用负反馈的控制方法。

该方法的基本思想是:(1)设定添加助剂A重量目标值为B0(单位:g);(2)提前关阀量为y(k-1)(单位:g);(3)实际称重值为C0(单位:g)。

那么下次助剂提前关阀量为:

y(k)随着称重次数增加而改变,使得实际称重值逐渐渐进目标值,称重结果越来越精确。

5 测试结果

本研究进行了实验测试,分别把染色助剂JY-1、消泡剂、醋酸(98%)泵入助剂储料桶,开始进行3次测验。测验结果值如表1所示。

根据表1提供的实验数据,分别绘制实验指标随试验次数变化的趋势图,如图5所示,从图5中能够直观地了解减小误差学习法对实验结果的影响。

就变化趋势而言,随着次数的增多,实验误差值不断减小,测试结果显示称重实际值越来越趋近目标值;就工艺要求误差最大值(10 g)而言,第3、4次各种助剂误差值(<10 g)达到了预期要求。

6 结束语

在可编程控制器的基础上,本研究设计了一套助剂自动控制配送的系统,实现了助剂配送的自动化。试验结果显示,该系统完全可以满足企业的工艺要求。此外,该系统总体结构成本低、效率高,解决了印染厂在助剂配送这一环节上自动化程度低的问题。

摘要：针对国内印染行业在助剂配送环节自动化程度低、人力成本高的现状,研发了一套以可编程控制器(PLC)为核心的助剂自动配送控制系统,设计了配送系统的管路结构、专用的模拟信号调理模块等硬件结构,并开发了下位机程序、人机界面。在减小误差学习法的基础上,利用PLC软件滤波对信号进行了滤波处理,控制电磁阀动作,并实现了在触摸屏上的显示。研究结果表明,该系统工作稳定、抗干扰能力强,提高了生产效率、降低了生产成本。

关键词：可编程控制器,减小误差学习法,助剂配送

参考文献

[1]徐海江,宏跃,金万树.纺织品印染过程中染料、助剂自动控制技术[J].纺织机械,2010(6):53-58

[2]陈志华,林琳.2010/2011中国印染行业发展报告[J].印染,2011(8):55-58.

[3]王建庆,毛志平,李戎印.印染行业节能减排技术现状及展望[J].印染,2009(1):47-54.

[4]曾庆林,庆勇.基于PLC的计量加料自动控制系统[J].纺织学报,2007(2):91-94.

[5]张建新.基于工业以太网的染色设备监控系统[J].纺织学报,2005(4):112-114,117.

[6]蔡瑞,王萍.基于PLC的流量计比值控制系统设计[J].可编程控制器与工厂自动化,2008(3):133-144,116.

[7]佟冰,马军华,张苗.三菱PLC与三菱人机界面在锅炉集中控制中的应用[J].国内外机电一体化技术,2008(2):68-70.

[8]刘小明.利用PLC对人造毛皮梳棉机电气部分的改造[J].机电工程技术,2011,40(6):143-146.

[9]YU Jing-jia,YUAN Bo-cheng.Design of eletronic control system for roller machine[J].Applied Mechanics and Materials,2011(101-102):11-14.

[10]MARIA G.Design and implementation of PLC-based moni toring control system for induction motor[J].IEEE Trans actions on Energy Conversion,2004,19(3):469-476.

[11]龚中华.三菱FX系列PLC应用技术[M].北京:人民邮电出版社,2010.

基于PLC控制的自动售货机系统 篇9

超市、百货购物中心等受流通渠道, 人工费用, 场地的局限性以及购物的便利性等因素的制约, 而自动售货机是随着现代城市的发展、经济的发展而受到广泛应用的自动化设备。自动售货机最早出现在日本和欧美, 主要用来出售灌装的饮料。世界各大著名饮料公司都通过自动售货机出售自己的商品。我国出现的较晚, 但发展很迅速。

随着自动售货机的广泛应用, 功能的日益改善, 现在的自动售货机不只能够出售灌装的饮料, 还有其他商品, 这对自动售货机的控制提出了新的要求。传统的自动售货机采用单片机控制, 但要设计合理的电路不太容易, 线路的EMI电磁干扰就会引起误动作。而PLC带有硬件故障自我检查功能, 系统具有极高的可靠性, 并且维护简单, 更加适合在公共场合的复杂环境下使用。为了满足自动售货机的正常功能, 本文选择西门子S7-200 PLC作为自动售货机控制的控制器。

2 系统的控制要求

自动售货机的工作原理是:货币识别器对所投货币进行识别, 根据金额让用户选择商品, 用户选择后, 控制器发出指令, 将用户选择的商品送到取物口。

自动售货机的示意图如图1所示。为了保证自动售货机提供便捷的服务, PLC控制系统需要实现以下功能:

2.1 此自动售货机可以实现汽水和咖啡两种饮料的售卖, 并假设汽水3元一瓶, 咖啡5元一瓶;

2.2 系统能够显示当前投入的货币总额;

2.3 当金额值大于或等于其中一瓶饮料的价格时, 则其对应指示灯亮, 表示可销售, 否则指示灯不亮, 表示不可销售;

2.4 在购买了汽水或咖啡后, 可以显示当前的余额, 按下下““找找零零按钮”后, 退出多余的钱。

3 系统的硬件设计

3.1 系统I/O端口分配及功能表

根据上述自动售货机的控制要求, 选择西门子SS77--220000CPU224 PLC, 确定系统的输入设备和输出设备, 并进行I/OO端端口口分分配, 如表1所示。

3.2 PLC外部接线图

基于S7-200 PLC CPU224自动售货机控制系统的外部接线图如图2所示。

4 系统程序流程图

按照控制要求设计自动售货机的控制程序流程图如图3所示。

5 安装与调试

根据提供的I/O分配表连接好PLC, 并将程序编好后编译下载到PLC;将程序投入运行, 进行联机调试, 判断是否符介控制要求, 若不符合, 则需调试程序直到符合为止。

结束语

PLC最早应用于汽车公司的生产线, 实是一种专用的工业控制器, PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统, 作为计算机系统, 其硬件结构基本上与计算机相同。但PLC具有可靠性高、抗干扰强、可编程设计灵活的优点。本文应用S7-200 PLC做为自动售货机控制系统设计的控制器, 并根据控制系统的要求, 给出了程序流程图及I/O地址分配表, 实现了基于PLC的自动售货机控制系统的设计 (表1) 。

参考文献

[1]郝敏钗.基于PLC的自动售货机控制系统设计[J].计算机光盘软件与应用, 2012 (9) .

[2]凌盛成.自动售货机中的PLC控制系统的研究[J].河南科技, 2013 (4) .

[3]王芹.可编程控制器技术及应用[M].天津:天津大学出版社, 2008.

PLC自动控制系统 篇10

关键词：PLC,模糊PID控制,自动配料

1 引言

自动配料系统是砖瓦生产工艺过程中一道非常重要的工序,配料工序质量对整个产品的质量都非常重要。以往的配料系统多采用简单的称量计算和PID调节,控制准确度比较低,管理上面不方便,可靠性也不高。自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统,各条配料输送生产线严格地协调控制,对料位、流量及时准确地进行监测和调节。在工业控制中,PLC的应用极其广泛,如果把模糊控制技术与PLC结合起来,应用PLC来实现模糊控制,不仅实现了精确配料而且会大大降低生产成本。系统由可编程控制器与电子皮带秤组成一个两级计算机控制网络,通过现场总线连接现场仪器仪表、控制计算机、PLC等智能程度较高、处理速度快的设备。在自动配料生产工艺过程中,将主料与辅料按一定比例配合,由电子皮带秤完成对皮带输送机输送的物料进行计量。PLC主要承担对输送设备、称量过程进行实时模糊控制。

2 砖瓦配料自动控制系统

下图为砖瓦配料控制系统,砖瓦生产原料视当地原料而定,一般有页岩、煤矸石等原料,按情况分配料斗数目,根据数目设定电子皮带秤配料线组成。

自动配料系统加电后,皮带驱动电机开始旋转,微处理机根据当前操作控制电机转速。料斗中的物料落在落料区,经皮带运送到达称重区,由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号,经变送器放大,输出一个正比于物料重量的计量电频信号。该信号送至上位机的接口,经采样后并转换成一个流量信号,在上位机上显示当前流量值。同时将此流量信号送至PLC接口,PLC根据误差e和差变化率ec进行模糊推理,经反模糊化输出给变频器,以此来改变变频器的输出值,从而改变驱动电动机的转速。调整给定量,使之与设定值相等,完成自动配料过程。

3 模糊PID控制

PID控制是最常用的经典控制方法,控制作用u由偏差e的比例、积分、微分三项之和给出,如果控制中的只包括比例和积分两项,则为PI控制,如果控制中只包括比例微分两项,则为PD控制。控制中的比例增益Kp、积分增益Ki和微分增益Kd均为常数,一旦控制设计好以后,在控制中不在改变,因此PID控制属于线性定常控制。

砖瓦配料控制系统主要是控制物料重量恒定、物料的重量与料斗的流量、物料的重量、皮带的转速有关,配料系统具有非线性的特定,采用经典PID控制无法达到满意的控制效果。

模糊控制对于这些经典控制理论所不能解决的非线性、时变的系统而言,具有它的优越性。但模糊控制对于静态性能相对较差。经典PID控制可以保证控制精度,消除静态误差。因此采用模糊控制与PID控制相结合,就能够使控制系统的性能得到较大的改善。

由图可见该系统由常规PID控制和模糊推理控制两部分组成,以偏差e和偏差变化率ec(de/dt)作为模糊控制器的输入,根据模糊控制规则对PID参数进行自适应调整,以满足不同e和ec时对控制参数的要求。

该系统实现自调整PID参数的计算公式如下:

kp=k′p+△kp ki=k′i+△ki kd=k′d+△kd式中k′p、k′i、k′d—PID参数的初始值,△kp、△ki、△kd为模糊控制器的输出kp、ki、kd为最终输出的控制参数值。

4 软件实现

当系统开始工作时,启动配料生产线。首先系统程序进行初始化,通过上位机或触摸屏设置配料配比,检查料斗有无物料。若无物料,向料斗送料,启动配料生产线,由电子皮带秤进行称重并实时计量,CPU计算得实时流量及累计流量。若设定流量与实际流量有偏差,调节器根据系统控制要求比较设定值与实际流量的偏差,经PID调节改变输出信号以控制变频器对输送电机的速度调节,从而实现恒流量控制。根据配比各辅料同时混合计量,并按配方工艺要求添加。系统主程序控制流程如图3所示。

5 结束语

由于经典PID调节器参数一旦设定就保持不变,属于线性定常控制,因而不能满足配料这种非线性特定,而模糊控制又有难以解决静态误差的缺陷,但两者结合后的模糊PID调节器可以实时调整参数,确保配料过程的精确,并为投入实际生产提供了理论依据。

参考文献

[1]张乃尧,阎平凡.神经网络与模糊控制[M].北京:清华大学出版社.1996(5).

[2]胡寿松.自动控制原理[M].北京:科技出版社.2000(6).

[3]诸静.模糊控制理论与系统原理[M].北京:机械工业出版社.2005.

浅谈PLC的自动化控制系统设计 篇11

关键词：可编程控制器;PLC;自动化

一、PLC系统的含义

PLC也可以称作可编程逻辑的控制设备。在国际上是这样定义的：一种采用数字进行运算和操作的电子化系统，是针对工业方面的应用进行设计的。它的储存设备中具备了可编写程序的作用，用来处理系统中的逻辑计算、定时以及顺序的控制之类的操作指令，还采用数字和模拟的各类输入与输出，进行各种设备或者生产程序的控制。

作为一种新型的工业控制装置，PLC有许多特点是其他控制器所不能比拟的，比如：PLC的运行速率快，因为其CPU的工作能力强;指令系统丰富以及可靠的操作系统;I/O接口和通信接口各式各样，极大限度的满足了工业当中的各种需求;除此之外，还具有信号采集功能、中断处理能力、输出控制功能、存储能力、逻辑处理能力、网络通信能力、数据运算能力、定时能力以及计数能力等，这些特点为PLC的广泛应用提供了重要前提，也为工业的自动化发展提供了诸多便利。

二、PLC控制系统的设计

（一）设计思路。

由于PLC控制系统当中涉及到不仅仅是计算机、网络通信技术，还有自动控制技术当中的数据管理、图形技术以及控制等其他技术，这样就要求在进行系统设计时，要充分考虑这些技术之间的相互融合性和协调性，实现数据共享、信息同步。比如在配电网当中，为了提高网络质量、降低网络损耗、减少断电次数，就必须在配电网的设计中以系统工程为理念，利用系统集成的方式，统筹考虑系统的兼容性、统一性，并且还要以实用性、经济性、稳定性、可扩展性等设计要求为前提。

（二）设计要求。

1.硬件方面。

在PLC控制器当中，硬件设计是十分重要的，硬件设计的好坏会直接影响到设备的运转的稳定性、安全性以及可靠性。此外，PLC很容易适应周围环境，安装比较方便，更换时也比较快捷。

比如在输入输出电路的设计中，设计输入电路时，考虑到电源要具有普遍性、抗干扰等问题，因此，一般采用的是240V作为供电电源，并且在电源当中还加入了净化原件以此来达到隔离要求。除此之外，考虑到电路中可能出现短路现象，因此，在选择电源容量时采用输入电路功率的二倍，并且在输入段安装熔丝以此来起到保护电路的作用;设计输出电路时，假如生产中有高频的动作，那么在设计PLC时，就需要通过继电器进行输出，这样不但保证了生产的要求，而且抗干扰能力、负载能力都得到了很大提升，而如果在输出端的负载是具有电磁感应一类的，那么在突然断电时就会出现电磁干扰，这样就会产生电流的冲击，因此为了防止这种冲击烧坏PLC，就需要在此设备的旁边安装二极管，以此来起到保护的作用。

抗干扰的设计中，如今的工业生产中已经普遍的使用自动化设备，而在这些设备之间由于电流或者电压突然的变化而产生电磁辐射，产生电磁波，进而影响PLC系统的性能，此外，除了设备之间的电磁干扰，还有来自空间的电磁场的干扰，比如有雷电、广播、高频设备等，这些分布比较复杂，当PLC处于射频场中时就极易收到这些电磁波的干扰，所以，在设计抗干扰方面时，要正确选择合适的电缆，并且在铺设线路时，要尽量原理高压线或者是动力线，避免线路并行的现象;在硬件上要加入滤波器，滤除一些干扰;做好信号与屏蔽接地，防止出现“地环路”;变频器中加入隔离变压器、滤波器等措施来抑制变频器的干扰。

2.软件方面。

PLC系统进行设计时，除了要对硬件进行设计，还要进行软件的设计。在进行软件设计时，要根据生产的需求来进行划分，不同程序实现不同的功能，软件设计中最为重要的就是过程的编写，PLC控制系统应用的效果如何关键是要看软件设计方案是否合理、高效。因此，在进行程序编写时，一个子程序不但可以独立的实现一些简单的功能，而且还要在组合模块中也要发挥相同的功效。一般程序结构分为三种：循环、条件以及顺序，表达方式也为三种：STL（语句表）、CSF（功能图）、LAD（接点梯形图），在PLC程序当中，最小的语句单元称为控制语句，比如LDI0.2就为一个完整的控制语句。除此之外，在编程的过程中，一定要尽可能的保证各种指令的正确性，假如出现错误，也必须有相应的程序来保护设备、控制设备。比如在一个生产线当中，有某一个设备是关键设备，必须要保证它的可靠性，因此，在编程时，就需要充分考虑到这一点，可以利用程序连锁措施来最大限度的保护生产线的正常运行，就算出现意外，也会立马停止，同时发出警报。对于干扰问题，可以通过设计滤波器以及工频整形采样的方式消除周期性的干扰。

三、PLC系统的未来发展

随着自动化以及微处理器技术的不断发展，PLC已经广泛的应用在各行各业当中，如汽车制造、控制设备、立体仓库、环保以及娱乐设施等等。未来的PLC发展可以分为以下几个方面：①人机界面更加友好，PLC生产商可以联合一些有实力的软件公司，提高自己的程序编写能力，方便人们的操作，同时也降低了维护PLC的成本，比如现在的PLC+网络+IPC+CRT模式就已经被人们普遍使用;②网络通信能力得到大幅提升，PLC生产商在原有的基础上，增加了各种通讯接口，提供了完整的通信网络。③开放性与互操作性，如今的PLC虽然在开发工具上，各个公司使用的不同，但是在客户端，却基本上实现了兼容，同时还提出了一些标准，如：OPC（OLE for Process Control）标准，增强了软硬件的互操作性，实现了数据的无缝传输。

参考文献：

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[2]王文静.PIE控制系统在自动化生产过程中的设计要点[J].擞字技术与应用，2011（5）：68-69.

[3]李军，张春龙.谈PLC自动化控制系统优化设计[J].中国新技术新产品，2010（01）：47-48.

PLC自动控制系统 篇12

1 PLC控制系统综述

(1) 系统的组成及其工作原理PLC控制系统主要由五大部分组成:输入输出模块、工作方式、编程器、存储器和中央处理器。

PLC控制系统的工作原理十分简单, 就是通过控制开关来实现程序的顺序控制。PLC系统简单来说, 就是一个可编程序的控制器, 通过编制各种控制程序, 使得控制化工的工艺能够广泛应用于多机群、单机中, 能够闭环控制化工生产过程中的温度、流量、压力等工艺指标。在这个过程中控制生产的流程都在预期最佳的工艺指标上, 从而使得动力以及原料方面的消耗降低, 达到节能减排的目的, 从而使得设备的利用率得到提高, 将其寿命得以延长。

(2) 系统的功能PLC控制系统的主要功能有两个, 数据的采集和顺序控制化工工艺流程。

数据的采集主要表现为, 在生产过程中根据自动化化工控制系统的要求, 自动将模数的精度、采样模块以及自动化的扫描周期速度等进行适宜的转换, 并且为了能让操作人员及时掌握机组的运行状况, 进一步通过曲线、文字、图表等各种形式将采集、处理的相关模拟量等的生产流程信息, 实时通过上位机配备的液晶显示屏展现出来。

其次, 顺序控制是在化工工艺的流程功能, 按照PLC控制系统可选的功能以及相应单项控制的方式, 使得各个子组级的控制功能停、启独立运行。若程序在自动执行的运行过程期间出现故障, PLC控制系统就会发出相应的信号中断化工生产程序, 使得自动化程序能够控制在安全状态, 同时导致程序中断的原因也会同步显示在中控室的屏幕上。

2 PLC控制系统在化工自动化系统中的应用研究

在对PLC控制系统进行软件设计的时候, 需要满足的几个原则如下:

第一, 将控制对象控制的要求能够最大限度的得到实现和满足;第二, 使得PLC的控制系统能够保证可靠安全, 并且让系统的工作效率得以提高;第三, 使得工程的效益扩大, 让工程的成本降低, 最终让自动化的追求具有高的指标。

在自动化化工系统方面, 因为设计PLC控制系统的软件在化工生产的过程中具有很多复杂的因素, 控制各项的要求也不一样, 一般而言, 按照结构的形式可将PLC的控制系统程序分为模块化的程序与基本程序。基本程序可以独立控制简单生产工艺过程, 而且其还能够应用在组合的模块结构上面的单元程序;模块化程序, 从它的形式结构上能够看出, 模块程序是通过将总控制目标的程序进行分解, 之后重新调试、编写子任务较为明确的程序模块, 最后再将程序完整的组合起来。尽管各个模块间的独立性较高, 但之间相互的连接关系却比较简单, 使得设计者调试、修改程序的过程变得方便很多。

在进行程序的设计开发时, 首先要与化工生产的实际情况相结合, 对PLC控制的系统进行I/O分配, 一般I/O的点数是从小到大排序。为了系统维护的方便, 把相同的系统设备和I/O信号可以统一进行集中编号。对于计数器以及定时器等方面, 为了让系统运行可靠, 在设计系统的软件过程中应对其进行统一编号, 禁止重复统一编号的使用。关于使用内部的继电器和各种中间的标志位等, 都要对这些统一进行分配以及编号。

3 结语

综上所述, 在自动化化工系统中PLC控制系统的应用广泛, 具有重要的意义与价值。而且, 要对PLC控制系统软件的设计方面应要深入研究, 争取让更多自动化的控制手段实现, 促使自动化化工系统工作的效率能够提升。

摘要：随着当今社会科技水平的迅猛发展, 我国的生产力也在随之提高。本文首先对PLC控制系统在化工自动化系统中的应用进行了简单的分析, 之后根据具体的情况对PLC控制系统的概念、程序设计以及功能等进一步进行了分析和研究, 通过理论方面为我国今后化工自动化系统方面的研究提供借鉴。

关键词：化工,PLC控制系统,自动化系统,应用

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