可编程控制原理及应用（精选9篇）
可编程控制原理及应用 篇1
摘要：以西门子S7-200 PLC为例,对传统的教学模式进行改革和创新,利用西门子PLC仿真器,将仿真技术有机融入可编程控制原理及应用课堂教学中,并经实际教学实践,取得了良好的教学效果。
关键词：西门子S7-200PLC,可编程控制原理及应用,西门子PLC仿真器
1 可编程控制器原理及应用课程教学中存在的问题
可编程控制器应用技术是先进的自动化控制技术,是亟待学生掌握的实用技术,因此,多数工科院校在自动化专业均开设了相关课程。对于这样一门应用性广、实践性强的专业课,怎样在课堂上提高理论授课的教学效果,是值得探讨和学习的。
可编程控制器原理及应用是自动化专业的一门重要的课程,该门课程的理论教学方法和手段比较单一,教师通过多媒体演示与课堂讲解的结合,向学生展示各个教学知识点,学生被动地接受,这种常规而陈旧的教学方法弱化了学生的主体地位,使学生缺乏主体的参与和投入的热情,从而导致课堂氛围沉闷,缺乏活力。那么如何在有限的课堂教学中,化“繁”为“简”,化“抽象”为“生动”,充分调动学生的学习主动性和自觉性,同时又激发学生探究问题的热情呢?
通过在教学过程中的反复摸索和实践,对传统的以教师讲授为主的教学模式进行了改革和创新,将现代化仿真技术有机地融入课堂教学中,取得了良好的教学效果。
2 仿真技术在课堂教学中的应用和实践
定时器指令是可编程控制器中非常重要的一个基本指令,学生在初学时,对这个指令的理解比较困难,因此,在第一环节,首先配合多媒体课件讲解了定时器指令的基本概念及原理。在设计问题环节提出,如何利用PLC实现三相异步电动机的星-角起动,以及如何改变电机从星形到角形的切换时间。
接下来以学生为主体,通过教师的启发和帮助,让学生对于提出的问题进行分析,引导学生画出三相异步电动机的星-角起动的控制流程图,选择C P U类型,确定出I/O点,并分配地址,选择定时器类型。利用STEP7-MICRO/WIN32编写程序。星-角起动的控制程序如图1所示。
将控制程序转换为ASCII文件,打开西门子仿真器,选择与程序一致的CPU类型及相应的扩展模块(若原程序中包含扩展模块),导入ASCII文件,运行程序。通过给定输入值,观察输出的状态,对控制程序的正确与否加以验证。在这一过程中,打开状态表,观察定时器的数值及位的变化,理解定时器指令的工作原理及应用。仿真过程如图2所示。
以往讲模拟量模块时,学生对实际物理量和模拟量模块数值的对应关系理解困难,教师在理论课上,也没有直观的方法向学生展示。通过仿真技术,很好地解决了这一问题。以EM231模块为例,配置如图3所示。
结合过程控制中的水箱压力控制,引导学生编写程序并仿真,加深对模拟量模块的理解。
学生在仿真过程中,可以实时观察到每一个变量的变化,因此,当程序运行有误时,及时发现问题的症结所在,有针对性地修改程序,在不断地调试和编写程序过程中,学生不仅掌握了可编程控制器的基本指令,同时掌握了编写控制程序的方法,同时也充分调动学生的积极性、主动性。
3 结束语
通过仿真技术的引入,提高了教师在课堂上讲授可编程控制器原理及应用的教学效果,同时也为学生在平时学习PLC提供了便利条件。当然,学生的实际动手能力,还需要在实训的过程中加以锻炼。
参考文献
[1]孙平.电气控制与PLC应用课的教学实践与探索[J].河南机电高等专科学校学报,2001,4
[2]王新娜,孙新凤.关于可编程控制器课程教学改革的探讨[J].中国电力教育,2009,3
可编程控制原理及应用 篇2
摘要：S1503是瑞典TagMaster AB公司生产的长距离通信器，在自动识别系统中有广泛的应用。本文重点介绍S1503系统结构和应用编程原理，并说明其特点和应用前景。
关键词：S1503 通信器 事件 射频识别
S1503是瑞典TagMaster AB公司生产的长距离通信器，工作频率为2.45GHz，具有圆极化天线波速的读/写工作站;用于读/定CONFIDENT系统中射频识别标签，在车辆收费管理、车场车辆进出口管理以及列车车次识别等系统中有广泛的应用。其主要特点是：①具有6m的长阅读距离;②能进行5m范围内的运动监测;③提供C、Delphi以及VB的驱动接口程序;④具有闪速EEPROM的数据库;⑤提供DTMF及LED接口;⑥提供与主机通信的RS232和2/4线制RS485接口;⑦具有抗EMI的DC/DC转换器;⑧采用24V/12V的工作电源。
(本网网收集整理)
图1为S1503的内部结构示意图。
1 系统结构
(1)硬件结构
CONFIDENT自动识别系统一般包括标签(如S1251)、通信器(S1503)以及一台主机。通信器通过RS232/485与主机连接实现通信。通信器与标签 是通过微波实现通信的。
(2)软件结构
图2为软件系统结构示意图。
Confilib：CONFIDENT函数库名。该库中包含几百个通信器管理函数以及ConfiTalk通信协议接口函数，同时提供适合于DOS、Windows3.1以及Windows 95/NT的不同平台要求的Confilib版本。PC平台的Confilib应用程序接口是以C/C++动态连接库DLL的`形式提供的，同时也提供Visual Basic、Delphi语言接口，适用于通信器的Confilib是C语言库。这些函数库包含诸如阅读、写入、格式化标签，读、写、检索数据库，软、硬件设置，读、写I/O接口，发送、接收ConfiTalk命令，定时器，缓存区管理和邮件管理等函数。
ConfiTalk：标准通信协议。该协议规定通信器传送和接收数据、处理数据流、重复传送、校验以及数据透明的方式。该协议还可用于点对点通信和多点网络通信，并采用查询方式。信息帧结构为：
STXADRMESSAGECSETX
STX：起始符;ADR：地址及序列;MESSAGE:需要传送的数据;CS:校验和;ETX：结束符。
用户可自己编写通信协议来替代ConfiTalk。
Pyramid：S1503出厂时预装的标准应用程序。安装了Pyramid的S1503在阅读到标签或检测到运动时，能够自己作出判断和决定;同时S1503也可以通过串行接口接收并执行CohnfiTalk命令。Paramid有四个运动模式：On、Off、Read beep以及Program beep。在On模式下，S1503可单机运行，内置在S1503中的数据库保存着注册标签的信息，当阅读到标签或检测到运动时，应用程序改变继电器、发光管和蜂鸣器的状态。应用程度同时还可以将记录信息通过邮件发送到主机。Off模式时，通信器处于被动运行状态，这时由主机利用ConfiTalk命令控制通信器S1503，Pyramid总是听取主机的ConfiTalk命令和邮件信息。通信器不产生记录内容，不作任何动作。当需要主机通过串行口利用Confilib命令(远程函数调用)控制通信器时，采用这种模式。Read beep模式是用来在安装通信器时确定其阅读区域的。在Read beep模式下，通信器每读到一个标签，就发了同一个短暂的蜂鸣，但阅读的标签不会被记录。Program beep模式是用来确定通信器的写标签区域。在该模式下，Pyramid不断地尝试给标签写信息，每写完一组信息后，程序发出短暂的蜂鸣。
2 编程控制原理
开发S1503系统软件的工具包括编译器、装载器、驱动程序和函数库等。利用交叉编译器Conficomp，可以在PC平台上开发、调试通信器应用程序，然后利用Confiload下载软件，将通信器应用程序下载。PC机应用程序可以利用任何软件进行开发，包括使用Confilib函数库。
在CONFIDENT系统中，如何编程控制通信器是关键，有四种控制方式可供参考。
(1)通信器应用程序
该方式是用用户在Confilib库函数基础上编写的应用程序取代标准通信器应用程序Pyramid，所有逻辑判断均由用户所编写的通信器应用程序完成。主机可不定期地连接到通信器上读取通信器记录信息，并更新通信器数据库。该方式的优点是运行速度快，可单机运行;缺点是需要PROM写入器，缺少方便的界面。
(2)利用Confilib命令的主机应用程序
在该方式中，通信器S1503完全由利用Confilib库函数或其它软件开发的主机程序控制，系统智能部分在主机，通信器不做任何逻辑判断。当主机应用程序调用Confilib函数时，自动将Confilib命令翻译成ConfiTalk命令，然后传递给S1503。S1503根据该命令招待对应的Confilib命令。这种方式的优点是：与通信器应用程序Pyramid控制方式相比，拥有更加方便的界面，主机应用程序更加便于开发、调试;缺点是执行速度慢。
(3)主机应用程序与Pyramid通信
这种方式与第二种方式相似。主要区别在于主机与S1503的标准应用程序Pyramid通信，而不是直接同Confilib通信。主机程序与通信器标准应用程序通过互送邮件实现通信。采用这种方式的优点是：主机应用程序简单，部分逻辑判断可交给通信器应用程序，从而获得较快的运行速度;缺点是：Pyramid邮件不支持写标签和数据库管理功能，不过，这些功能可通过Confilib/Confitalk命令实现。
(4)用户协议
这种方式除了通信器中的Confilib之外，所有软件均由用户编写，当系统使用ConfiTalk以外的协议时，采用这种方式。该方式的优点是：可实现通信器ConfiTalk以外的协议通信;缺点是编写程序量大，开发周期长。
3 应用编程
事件是指正常程序运行以外不定期发生的事情。事件可来自外部(如按键)，也可以来自内部(如定时器)。S1503程序库的核心是一个称作事件器的模块，其绝大部分应用是由事件驱动的。Confilib库中有七个模块产生事件，可能产生的事件包括：DTMF(双音多频接口输入)、Push_Button(通信器控制盘上的按键被按下)、Doppler_Radar(多谱勒雷达检测到运动物体)、Par_In(并行输入口输入)、Timer(设置的计时器到达时间)、Tag(成功阅读到一个标签)、Tamper_Switch(防护开关动作)、Null_Event(自上次查询后，没有事件发生)、Reset_Event(系统复位)。防护开关除外，其它所 有事件模块必须经过初始化后才能够产生事件。当事件产生时，系统及时响应并存入通信器事件处理器，应用程序通信调用Bsw_Event_Handler_Get_Event从通信器读取事件;若有事件发生，调用以上函数返回其事件类型、相应数据;若无事件发生，返回Null_Event。因此，应用程序应是一个等待事件的死循环。当事件发生时，应用程序调用适当的事件处理程序来响应该事件。应用程序流程如图3所示。
4 通信编程
通信器S1503与主机进行通信交换信息，有三种方法：①利用CONFIDENT库函数所支持的动态缓冲区;②利用公司所提供的串行通信接口字节级设备驱动函数来自定义的通信协议;③利用CONFIDENT软件库提供的邮件交换系统。在S1503的实际应用中，邮件交换系统应用十分广泛。
通信器通过调用函数Msw_Mail_Init、Msw_Mail_Send以及Msw_Mail_Receive等来使用邮件交换系统。使用邮件交换系统的前提是系统至少有一个空闲的动态缓冲区。在初始化邮件系统时，函数将占据编号最高的动态缓冲区。使用邮件交换系统包括两部分：主机通信流程(图4)和通信器通信流程(图5)，其它现功能是主机接收通信器发送来的邮件，并将邮件内容显示在屏幕上;同时，每当空格键被按下时，改变通信器的安静模式;通信器阅读标签事件，并将标签数据通过邮件发送给主机。主机可通过邮件将通信器设置为安静模式，主机在通信器为非安静模式时读取标签数据邮件。
电力负荷控制原理的分析及应用 篇3
【关键词】电力负荷；控制；原理；应用
随着社会对电能的需求量逐渐增加，为了有效节约能源，电力负荷控制技术得到了广泛的应用。且使用电力负荷控制技术有利于供用电秩序的建立，对于保证社会用电及社会经济的稳定起着重要的作用。
1.电力负荷控制的原理
电力负荷控制系统主要由通信系统、控制终端及控制中心三个部分组成。控制终端是装在用户端的设备，控制终端受控制中心的控制及监视，控制中心是主控站，其能够控制和监视负荷终端。目前的负荷控制系统主要以地市作为基础，且若管理的规模较小可以直接让地市负荷中心管理各大、中、小用户。负荷控制系统的终端主要由电台、主控单元、输入输出单元、显示单元、调制解调单元和开关电源组成。终端系统在接通电源之后，程序会初始化运行，中心站会给终端发出运行参数，发出的信号会由终端天线接收，并通过电台解调到调制解调单元，之后调出数据信号送到主控单元。主控单元会对数据进行分析和识别。
电力负荷控制技术主要包括无线电力负荷控制技术、音频电力负荷控制技术、载波电力负荷控制技术、工频电力负荷控制技术。无线电力负荷控制技术是通过中转站、无线电台等传输无线电波，交换信息，发送对中小用户客户的指令，对用户侧用电设备控制系统进行控制，实现负荷控制。音频电力负荷控制技术是通过在所有变电站中装设注入设备。注入设备由站端控制机、音频信号发射机及信号耦合装置组成。载波电力负荷控制技术是通过将控制信号耦合到配电网的母线上，并传输到电网末端的低压侧，其具有较好的扩展性。工频电力负荷控制技术通过在变电站内装设工频信号发射机，并根据控制信号在电源电压在二十五度零点之前产生畸变信号，该信号会返送到十千伏侧，之后传输到变电站的低压侧，实现对用户侧的负荷控制，该技术以配电网络为传输通道。
2.电力负荷控制的应用
2.1可应用于负控管理
电力负荷控制装置中的负荷控制功能可以向用户反馈电力负荷的情况和信息，让用户能够清楚的了解电力负荷的情况以便用户可以根据具体情况来安排自己的用电计划。电力负荷控制措施的实施能够让用户通过接收到的信息来进行生活及生产中的工作，为用户的用电计划提供理论的数据，使用户可以根据自身的实际情况来安排用电的顺序。电力公司也应当根据用户的用电情况来调整发电量，保证电能能够得到合理科学的使用，使发电计划合理化，促进企业经济的发展。通过采取电力负荷控制管理的措施，用户可以自由安排用电的时间，可以减少用户电力的支出。且电力公司可以采取相应的措施来应对市场的变化情况，保证能够及时有效的供电。用电高峰期容易造成线损，可以通过电力负荷控制装置来对高峰期的用电量进行有效控制，进而减少线损现象的发生。且通过采用电力负荷控制措施能够保证电能和计量装置的质量，有效保证供电的可靠性，进而实现电力企业营销自动化。且很多用电公司开始进行独立运作，很多硬件及软件技术也在不断发展，而电力负荷控制系统也成为用电公司的技术支持，其融合了营业运作、线损分析、多媒体信息、负荷预测等多种功能，是用电公司的必备设备。电力负荷控制系统目前已经深入到了用户内部，且目前的电力负荷控制技术能够实现负荷控制，并逐渐实现用电及配电的自动化管理，并得到了广泛的推广和应用。
2.2能够分析和预测负荷电量
预测的方法和手段以及预测所需的基础资料的质量决定了电力负荷分析的精确性。对数据的采集及整理是电力负荷控制系统的基本的功能，其获得的数据是预测及分析负荷电量的重要依据，且电力负荷控制系统提供的数据可以保证负荷电量分析及预测的准确性。
2.3可进行自动化维护和故障诊断
终端通过软件自诊断技术、可擦除内存及远程网络技术的连接等的应用来实现故障的自诊断和维护的自动化。电力负荷控制系统能够对外在及环境干扰因素进行相应的分析，并通过小波分析及曲线拟合来将干扰消除，并保证数据的准确性。电力负荷控制系统也可通过有阈值的诊断和对网络的识别诊断等方法来智能诊断用电设备，并通过分析诊断的结果来排查设备故障的原因，并判断设备故障的具体部位及故障的程度，进而采取相应的措施进行维修。
2.4可以远程自动抄表
传统的电力企业抄表的方式都是通过人工来进行，这种方式的工作量比较大，且抄表的准确性也不高，抄表人员在抄表时很有可能会发生错抄、估抄、漏抄的情况。这些情况都会使电力企业蒙受损失。而电力负荷控制系统的使用，能够有效解决这个问题，其能够进行远程自动抄表，电力负荷控制系统能够在固定的时间抄写用户的用电的具体数据，并将这些数据存储在电力负荷控制系统的数据库里，电力企业能够通过系统中存储的数据实时了解用户的用电情况，方便了企业的管理，并为用户电费的收缴提供了合理准确的依据，避免了电力企业的损失。
2.5能够查出窃电行为
在传统的电力系统中，很多窃取电能的行为总是无法避免，是电力企业的一大漏洞。而电力负荷控制系统的应用能够有效避免这一现象的发生。电力负荷控制系统可以全程监控用户端用电情况，并通过对比用户的脉冲量、使用功率和模拟冲量来判断有盗电行为的用户，进而杜绝窃电行为的发生。
2.6能够监测计量装置
电力负荷控制系统能够在线监测计量装置，并通过实时的监测来发现因各种不利因素而导致计量装置出现误差和异常，并进行及时的反馈，让电力公司能够及时的发现，保证计量装置记录数据的准确性，同时还能对计量装置记录电量的变化进行相应的分析，保证计量装置的正常运行，进而有效避免因计量装置出现故障而造成电力公司的损失。
3.总结
综上所述，电能在我国经济发展中起着重要的作用，且随着我国用电量的不断增加，电力缝合控制系统的应用也越来越重要。因此，应不断完善和发展我国的电力负荷控制技术，适应社会的需求，保证电网运行的经济性和安全性。
【参考文献】
[1]王北平.电力负荷控制系统应用分析[J].中国科技纵横，2013，08（15）：63-64.
[2]江晓灿.对电力负荷控制系统的相关探讨[J].科技传播，2012，13（17）：30-31.
可编程控制原理及应用 篇4
当今, 可编程序控制器 (简称PLC) 已成为工业控制的标准设备, 它的应用几乎覆盖了所有工业、企业的电气控制系统。作为工业自动化的三大支柱之一的PLC技术, 因其功能强大、可靠性高、应用面广、使用方便、设计施工周期短等特点, 已被相关行业的工程技术人员所认可和推广。随着PLC控制技术在各个领域的广泛应用及现代化企业对PLC技术人才需求的日益增多, 高等院校培养高质量PLC技术人才的重要性愈加明显。
教学过程中, 我们发现学生对本门课程的学习态度是:既有一定的兴趣, 也有很大的畏惧情绪。兴趣在于该门课程对PLC的内部组成、存储器结构、中断系统、定时器、计数器、模数转换接口等进行了讲解, 还对梯形图的具体指令和编程方法进行了详细的介绍, 许多学生对硬件和编程语言还是有很大兴趣和爱好的。畏惧在于该门课程是测控技术与仪器专业学生大学四年学习电类课程的一个综合应用, 学习过程中经常会回顾到之前所学的电机控制课程的内容, 因此本门课程的内容不仅多、跨度大, 而且复杂、抽象、不好理解, 所以绝大部分学生也存着不同程度的畏难情绪。
针对测控技术与仪器专业的特点和该方向学生对本门课程学习的特点以及就业方向, 总结了之前教学过程中的一些经验和教训, 提出以下几点针对“PLC原理与应用”课程在教学过程中行之有效的教学改革思路和方法。
2 教学改革内容及探索
测控技术与仪器专业应该坚持“以PLC技术为核心, 以培养学生的综合能力为目标”的思想, 重点突出理论与实践相结合, 科学技术与工程技术相结合, 培养出具有实践能力与创新精神的高技能型人才。
2.1 制订有针对性的教学大纲
教学大纲决定了本门课程的性质、知识点以及能力培养的目标, 它在教学过程中起着举足轻重的作用。我院测控技术与仪器专业在前两学年主要学习公共类课程和机械类课程、电子类课程及进行相关课程设计, 如机械制图、机械原理、模拟电子、数字电子等。进入大三后, 进行专业课的学习, 此时不同专业方向的学生才会接触到相应的专业课程。“PLC原理与应用”课程则是一门重要专业课。由于该课程实践性极强, 因此在制订大纲的时候要对现有的教材进行适当的增减, 删除课本中一些老化的、无关紧要的、过于理论化和抽象化的内容, 增加一些目前生活中、工作中所应用的利用PLC进行系统控制的典型案例, 把本门课程的抽象理论与学生的生活实际结合到一起, 起到既能提高学生学习本门课程的积极性, 又能充分展示和说明本门课程的内容, 同时还能体现本门课程具有实践性、实用性特点的良好效果。大纲在理论教学的基础上必须要强调实用性、实践性和实效性, 注重强化实验、实践环节。在课时分配上也需要大幅度提高实验课的学时数, 便于增加学生动手实践机会, 提高学生动手操作能力, 使学生更好地把课堂上的理论知识和实际应用联系起来。
2.2 改变传统的教学方式和教学手段
2.2.1 采用“以学生为中心”的多样化教学方式
在任何课程的教学过程中, 课堂教学都是一个很重要的环节, 对于整个教学效果有很大的影响[1]。传统的教学方式是“以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心”, 教师在讲解时可能会使用过多的学生并不理解的专业名词, 这就使很多本来就很枯燥、抽象的课程更加显得乏味。一旦学生在学习过程中对某门课程产生了这样的畏难情绪, 授课教师要想在后面的课程中调动学生对学习本门课程的积极性和兴趣也就更难了。因此, 要改变传统教学模式, 将“以学生为主体、以知识掌握为基础、以能力培养为主线、以素质培养为目标”[2]的新型教学模式应用到实际教学过程当中, 根据学生的思维来考虑问题和提出问题, 多通过对日常生活中常见案例的剖析和趣味性案例的演示来提高学生对这门课的兴趣和爱好。
对于“PLC原理与应用”这门课程, 刚开始时, 大部分学生对本门课程肯定是生疏的, 他并不清楚PLC是什么, 也不清楚PLC的外观怎么样, 更不清楚PLC都用来做什么, 就更不用说他们对PLC的内部结构、输入输出接口以及PLC的具体工作方式的理解了。所以, 在最初几次的授课过程中, 除了对该门课程的基础知识进行介绍外, 更多的还应该以学生为中心, 从学生的思维角度出发, 考虑学生在接受一个新内容时, 首先提出问题:“是什么、为什么、怎么用”, 再从这个角度出发, 对问题进行展示和讲解, 这样, 学生就能够很快地从宏观上对单片机有一个理解了。
第一个问题:PLC的外观是什么样的?可将做PLC控制实验时使用的实验箱在课堂上展示给学生, 使学生在第一次课上就能够直观地看到单片机的外观, 这对学生的后续学习是非常有帮助的。第二个问题:单片机是什么?我们知道PLC是可编程逻辑控制器的简称。但在刚告诉给学生的时候, 他们可能不能理解、认识模糊, 可再具体地说:PLC其实就相当于一个小型的PC机, 在这个芯片内部集成了存储器、I/O接口、CPU内核等PC机上的基本部件, 虽然它的功能不及PC机强大, 但的确也是“麻雀虽小, 五脏俱全”。对于21世纪的大学生来讲, PC机他们应该是非常熟悉的, 因此, 这里把单片机和PC机进行一定的比较, 对学生理解“什么是PLC”是非常有帮助的。第三个问题:单片机用来做什么?我们可以通过实物演示、动手实验等多种方式。例如, 在讲授PLC结构和工作原理一节时, 首先在实验台上讲解PLC的结构组成, 然后, 给出一个简单的控制电动机直接启动的例子, 指导同学将启动和停止按钮接入输入端子, 将接触器线圈接到输出端子, 然后将序输入到PLC中运行, 按动启动按钮, 使接触器线圈通电, 电动机通过实际运行, 而后总结P LC的工作过程, 这个过程可以使得学生对PLC的工作原理有很直观的认识。
我们也可引申到学生身边非常熟悉的一些案例。例如:日常生活中的电梯, 需要使用PLC来对其进行控制;工厂中需要用到PLC对各种生产流程控制;还可以用PLC去控制交通灯系统;等等。告诉学生们PLC在人们日常生活和生产中其实是无处不在的, 多举些例子可以更进一步地帮助学生认识和理解PLC。实践证明, 教学过程中多根据学生的思维提出问题, 再以简明、通俗、易懂又囊括知识性的回答来解决问题。这种“以学生为中心”的教学方式, 学生们很容易接受并且理解深刻, , 因为知识的接受是建立在理解的基础上的, 而不是填鸭式的传统教法。同时, 对于基本概念、基本定律、基本分析方法等内容主要采用教师讲授为主, 可结合采用引导式、启发式、讨论式的教学方法;而对于实践性强的内容, 可在实验室或实训室进行演示和分析, 使学生很快就能掌握所学内容。
2.2.2 采用现代化的教学手段
传统的教学手段就是教师利用黑板和粉笔对授课内容进行讲解, 这使很多知识的讲解都不够具体、不够形象, 而且授课教师会花费很多时间在某个电路图的绘制、某个公式的誊写或某个例题题目的抄写上, 从而在有限的学时内, 大大影响本门课程本该传授的知识量。现代科学技术的发展, 使教学手段不断更新, 教师可根据教学内容, 合理地制作多媒体课件, 不仅在很大程度上解决了因为板书而影响授课内容的问题, 通过多媒体手段以声音、图像、文字等方式表现出来使其具体化, 使枯燥的理论变得生动形象, 从而达到加深学生对于所学内容的理解的目的。
因此, 在教学过程中, 将传统的教学手段和现代多媒体技术结合起来, 根据教学目的和教学内容以及教学对象的特点, 才能使学生在最佳的条件下进行学习。同时, 还可以利用校园网开展教学工作, 将制作的多媒体教学课件、仪器设备的使用方法、实验内容、本课程的相关学习资料挂在网上, 供学生学习时参考, 还可在网上开辟学术交流, 设置分阶段测试试卷, 供学生学习时参考, 也可利用网络提高学生学习的兴趣。
2.3 制订合理的实验教学方案
实验环节为课堂理论教学服务, 也是“PLC原理与应用”这门课程的一个重要环节, 通过该环节可以实现对学生动手能力、操作能力的培养以及学生之间的相互协作。在实际教学过程中, 为了培养出集动手能力、知识应用能力和创新能力于一身的应用性人才, 我们所开设的实验主要分为以下三类:验证性实验、综合性实验和设计创新性实验。
验证性实验主要是学生按照已知的操作得出实验结果, 以再现所学的理论知识, 从而验证理论知识的正确性。综合性实验则不只是对理论知识的验证, 还是相关理论知识的综合, 要求学生具有扎实的理论基础、较宽的知识面和分析解决问题的能力。设计创新性实验则是学生根据所学知识和自己的兴趣爱好, 设计一些具有实际意义的实际系统, 如利用PLC搭建一个控制交通灯系统平台, 教师主要是对学生进行引导, 帮助学生对模块中各个部件进行功能分析等。
同时, 为了进一步培养学生的实际动手能力, 我们还建设开放性实验室, 让更多的学生有更多的时间走进实验室, 学生通过大量的电路板绘制、编程仿真、安装、调试等练习, 也能够进一步加深对PLC原理及接口技术相关内容的了解和深入;另一方面, 让学生加入到教师科研课题中来, 通过具体项目, 将所学知识应用到实际项目研究中, 提高学生的科研兴趣和能力。PLC课程的实践性很强, 学生只有在亲自实验、实践过程中去体会、感受, 才能将理论和实践有机地融为一体, 学会这门课程。为此, 应结合实训条件编写实训指导书, 该书分为基础实训环节和综合实训环节两部分。在基础实训环节要注重基本知识、基本技能的训练, 要求学生掌握每个指令的用法。比如像计数CNT、定时TIM、移位SFT、传送M O V这些指令的用法, 学生一般不易理解掌握, 在实训中应要求学生监视其工作状态, 直观地看到其运行情况, 以便于能灵活运用这些指令设计程序。在综合实践环节应突出培养学生对相关知识的融会贯通, 给学生广阔的思维空间, 鼓励学生充分发挥其想象力。在这一环节中, 还可以给出一些案例要求, 让学生自己确定设计方案、编写程序、上机调试, 这样既锻炼了学生对知识的综合运用能力, 又培养了其创新意识能力。这样, 有了合理的实验教学方案和适当的实验学时数, 才能满足本门课程对学生动手能力要求的特点, 从而也才能培养出理论实力和实际操作能力皆优的学生。
2.4 改变传统的考核方式
考试作为衡量课程教学质量的最后环节, 直接检验教学双方的效果。选择科学的考核形式, 是准确评价学生学习的关键, 也是改进教学工作的基础。闭卷考试是我们传统采用的考核方式, 这种方式相对比较严格、学生的重视程度也比较高, 但是由于本门课程知识点多、概念抽象、硬件难于理解、软件设计困难等特点, 使我们传统的闭卷考核方式只能在一定程度上考查学生对知识点的记忆能力, 而对学生的思维能力、分析能力、创新能力、动手能力等都难于考查。因此, 对于这类实践性、应用性都比较强的课程来讲, 闭卷考试是很难达到理想效果的。由此, 我们改变传统的闭卷考核方式, 采用闭卷、论文、实验相结合的多样化考核方式。新的考核方式中, 首先还是传统的闭卷考试, 能够在很大程度上考查学生对于知识点的记忆能力和理解能力, 这也是学生能够灵活应用知识、启发创新思维的前提条件。第二, 课外论文的撰写, 它要求学生亲自动手查阅并消化资料, 将课堂上学到的理论知识、查阅到的资料以及其他相关专业的知识联系到一起来考虑解决问题的方法, 同时要指导学生如何利用图书馆的相关数据库进行资料检索和期刊查阅, 如何进行论文的书写等, 这对培养学生的思维能力、分析能力、动手能力、创造能力以及进行后续课程的学习和继续进修都有很大的帮助。第三, 考查学生的实验动手能力, 也是期末考核的一部分。这样整个学期下来, 学生通过对本门课程相关知识的理解和学习、相关实验的验证和创新、相关资料的查阅和消化, 基本能够掌握“单片机原理”的大部分知识和技能, 这在学生进行后续的课程设计、毕业设计和就业时, 都能发挥巨大的作用。
3 结语
针对我院机械设计制造及其自动化专业机电一体化方向的特点和学生的就业趋势, 以及多年的教学经验, 首先制订有针对性的教学大纲, 采用“以学生为中心”的多样化教学方式, 以及多媒体和视频等现代化的教学手段, 结合制订和实践合理的实验教学方案, 最后采用闭卷考试、论文和实验相结合的的多样化考核方式。实践证明, 提高了学生的学习积极性、分析问题和解决问题的能力、动手能力以及创新能力等。
摘要：“可编程序控制器原理与应用”课程的内容多、跨度大, 而且复杂、抽象、不好理解, 教学效果往往不佳。在考虑课程特点和多年教学经验的基础上, 提出了从教学大纲、教学方式、教学手段、实验方案和考核方式这几个方面进行该门课程的教学改革。实践证明, 以上所提到的教学改革方案, 对提高学生的学习积极性、分析问题和解决问题的能力、动手能力以及创新能力等方面都起到了有较好的作用和效果。
关键词：可编程序控制器,教学方式,教学手段,教学改革
参考文献
[1]王香婷, 刘涛, 周智仁《.电工技术与电子技术》课程教学改革的探索与实践[J].煤炭高等教育, 1992, (2) :111～113.
[2]程周.电气控制与PLC原理及应用[M].北京:电子工业出版社, 2005.
浅谈可编程控制器的原理及控制 篇5
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
可编程控制原理及应用 篇6
PLC是一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机, 因此它与一般的计算机相同, 分为硬件和软件两部分。
1.1 硬件结构
PLC的硬件它由中央处理单元、存储器、输人输出单元, 电源、编程器以及外部设备组成。
1) 中央处理单元 (CPU)
中央处理单元可比作PLC的大脑, 它是PLC的控制运算中心, 包括运算器和控制器, 用来实现信良处理和控制, 并对整机进行协调, 其性能的优劣直接影响n C的技术性能指标o PLC的档次越高, CPU的位数就越长, 运算速度也越快。
2) 存储器
存储器简称为内存, 用来存储系统程序、用户程序、工作数据、逻辑变量和其它信息。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器, 系统程序是控制和完成可编程序控制器各种功能的程序, 由控制器制造厂家编写。
3) 输入街出 (Ⅱ/O)
接口模块输入偷出模块是PLC与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC通过输入模块把工业设备或生产过程的各种控制信号 (如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量) 读入主机, 通过用户程序的运算与操作, 将结果传输到输出模块。输出模块电路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出, 以驱动电磁阀、接触器、电机等相应的被控执行机构。
4) 电源
电源部件将交流电源转换成中央处理单元、存储器及输入输出模块正常工作所需的直流电源。使PLC能正常工作。
5) 编程器编程器是编制、编辑、调试、监控用户程序的必备设备。它通过通信接口与CPU联系, 完成人机对话的功能;
6) 外部设备外部设备除编程器外还有上位计算机、图形监控系统、打印机、条码判读器等, 这些外部设备可以通过外部设备接口与主机相连, 用以完成相应的控制与操作。
1.2 软件系统
1) PLC的软件程序
PLC的软件程序分为系统程序和用户程序。系统程序是PLC工作的基础, 采用汇编语言编写, 在PLC出厂时就已固化于ROM的系统程序存储器中, 不需要用户干预。
2) 编程语言PLC
是采用“软”继电器 (编程元件) 代替“硬”继电器 (实际元件) , 用软件编程逻辑代替传统的硬件布线逻辑, 实现控制作用。PLC的编程语言面向被控对象、面向操作者, 易于为熟悉继电接触器控制电路的广大电气工程技术人员理解和掌握。
2 可编程控制器的原理
可编程控制器完成各种控制任务是在其硬件支持下, 通过执行反映控制要求的用户程序来完成的。PLC实质上也是一种计算机控制系统, 它具有比计算机更强的工业过程相连的接口, 具有更适用于控制要求的编程语言。PLC采用顺序扫描、不断循环的工作方式, 即在系统软件控制下, 按一定的时钟节拍周而复始地进行工作, 在每次扫描过程中, 进行输入信号的采样、程序执行、输出刷新三个阶段, 并进行周期性循环, 如图1所示。
1) 输入采样阶段PLC中的CPU对各个输入端进行扫描, 将现场开关状态及速度、温度、压力等模拟信号的A/D转换数据送到输入状态寄存器中, 这一过程称为输入采样阶段;
2) 程序执行阶段CPU按用户程序顺序扫描执行每条指令, 所需执行条件可从输入状态寄存器中和编程元件中读人CPU, 并按程序编排对输人数据进行逻辑和算术运算, 再将运算结果送人;
3) 输出刷新阶段当程序所有指令执行完毕, CPU将输出状态寄存器中的最新结果送到输出锁存器中, 并通过一定输出方式输出, 使相应的输出开关动作, 以驱动外部相应执行机构工作, 这就是输出刷新阶段。以上是PLC的三个工作阶段, 再加上PLC的系统自控过程, 称为一个扫描周期。完成一个扫描周期后, 又重新执行上述过程, 扫描周而复始地进行。扫描周期长短是可以估算出来的, 不同型号的PLC, 可查阅其使用说明书, 找出自检过程, 输入采样, 输出刷新过程所需的时间, 一般输入采样和输出刷新只需要lms2ms, 所以扫描时间主要由用户程序执行时间决定, 而用户程序执行时间与用户程序长短有关, 取决于控制对象工艺复杂程度及CPU的运算速度。一般PLC控制系统, 每秒钟可扫描数十次, 完全可以满足各种工业控制的要求。
3 可编程控制器的工业应用
从结构及功能出发, PLC是一种新型的通用的电器控制器, 一种以计算机为内核的电器控制器。作为一个传统的名称, 电器控制器可定义为:电器及电路构成的用于电气控制的装置。继电器接触器系统是传统的电器控制器。像所有的计算机一样, 可编程控制器工作的根本形式是依程序处理存储器中的各种据。在工业控制中, 这些数据大多是通过输入口送入的。有数字量也有模拟量, 它们来自系统中的传感器及主令电器。这些数据经PLC处理后经输出口送到机外, 用于电动机、电磁阀及其他执行器的控制, 输出量也可以是用于其他工业控制设备的数字量或模拟量。以上所说接于PLC输入输出口上的主令电器、传感器及执行器在继电接触器系统中也是必不可少的。它们的动作反映控制系统中的各种事件。如启动按钮按下表示启动事件, 热继电器动作表示过载事件, 接触器动作表示某电源接通事件等。因此可以说PLC是依一定的应用程序处理现场各类事件 (数据) 的机器。因此, 欲实现特定的控制任务, 第一点, 像其他的电器控制器一样, 可编程控制器必须要接入控制系统电路。即是要与传感器、主令电器、执行电器、通信设备及其他需用的控制设备连接成一体。第二点, 将PLC接入系统后, 还必须根据控制要求编制应用程序反映输入事件与输出事件的联系, 以使可编程控制器得以据此完成既定的控制任务。以上两点也就是可编程控制器工业控制应用的基本模式。
参考文献
[1]龚运新, 赵厚玉, 戚本志编著.PLC技术及应用:基于西门子S7-200.清华大学出版社, 2009, 9.
可编程控制原理及应用 篇7
关键词：可编程控制器,机电一体化,继电器,接触器,控制技术
可编程控制器 (PLC) 是20世纪60年代以来发展极为迅速的一种新型工业控制装置。它结合了计算机产业中最先进的技术手段以及电气自动化控制中的重要理论, 在其性能指标及功能上得到了进一步完善和发展, 打破了传统的PLC概念, 在电气控制领域的发展前景越来越广阔, 同时也成为机电一体化的核心应用。在可编程控制中, 它是当下及未来工业控制的主要手段和重要的自动化控制设备, 被誉为当代工业生产自动化的三大支柱之一。
最初, PLC是作为继电接触器控制系统的替代品出现的, 但进入电气控制系统领域后, PLC表现出了其特有的优越性, 它强大的抗干扰能力、自诊断功能等可基本解决之前存在的常见的故障问题。PLC增强的可靠性加重了其在机电一体化中的作用。本文将对PLC的特点、基本工作过程及其发展前景等问题进行分析与阐述。
1 PLC特点
1.1 可靠性高, 抗干扰能力强
由于工业现场环境恶劣, PLC采取了许多措施来提高抗干扰能力。生产厂家为电子线路、机械结构和软件结构提供了生产控制经验, I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路;在结构上针对耐热防潮抗震都做了相应措施;在硬件上采用隔离、滤波、接地等抗干扰措施;电源部分采取相应措施来适应电网电压波动和过、欠电压的影响;在软件上采用数字滤液等抗干扰和故障诊断措施, 达到实时报警和运行信息显示等。PLC的平均无故障运行时间通常在几万小时以上, 远远超过了其他的所有控制系统。
PLC通过采用微电子技术, 无触点的电子存储器件来完成大量的开关动作, 以此来提高PLC控制系统的可靠性。
1.2 通用性强, 控制程序可变, 使用方便
PLC控制系统已形成了涵盖大、中、小各种规模的系列化产品。各种硬件装置品种齐全, 操作简单, 用户只需改编相应程序就可满足各种要求的控制系统。近年来PLC大量涌现各种功能单元以适应各种控制系统, 如数字控制、位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制。因此, PLC不仅适用于单机控制, 也适用于各种规模的工业控制场合。
1.3 设计、施工、调试的周期短
PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件, 致使控制柜的设计安装接线工作量大为减少。可在实验室进行模拟调试程序, 减少了现场的调试工作量。PLC采用存储逻辑很适合多品种、小批量的生产场合, 使维修极为方便。
1.4 体积小、重量轻、功耗低、成本低
PLC应用微电子技术, 其结构紧凑, 坚固, 体积小, 重量轻, 功耗低。以超小型PLC为例, 新近品种底部尺寸小于100mm, 重量小于150g, 功耗仅数瓦。
PLC专为工业应用而设计, 其I/O系统、HMI等可以直接和现场信号连接、使用。系统也不需要进行专门的抗干扰设计。故其成本较低。
2 PLC的工作原理
顺序扫描, 不断循环。即主机的CPU将用户根据控制要求编制的用户程序, 按指令存入存储器的顺序逐条去除执行, 直至程序结束, 然后重新运行第一条指令, 开始第二次循环扫描。扫描过程分为三个阶段:输入取样, 程序执行和输出刷新。
3 控制方式的选择
在传统的继电器接触器控制系统和PLC控制系统、微机控制系统这三种控制方式中, 究竟选取哪一种更合适, 这需要从技术上的适用性、经济上的合理性进行各方面的比较。这里提供以下几点依据, 以供在考虑是否选用PLC控制时参考:
1) 输入、输出量以开关量为主, 也可有少量模拟量。
2) 控制对象工艺流程比较复杂, 逻辑设计部分用继电器控制难度较大。
3) 有较大的工艺变化或控制系统扩充的可能性。
4) 现场处于工业环境, 又要求控制系统具有较高的工作可靠性。
5) 系统的调试比较方便, 能在现场进行。
4 PLC的发展前景
改革开放后, 我国才开始引进、应用、研制、生产可编程控制器。最初在引进设备中大量使用, 之后在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了该应用。目前, 我国上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。可以预期, PLC在我国将有更广阔的应用天地。
PLC的发展趋势必然是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、软PLC、标准化、与现场总线技术紧密结合等方向。
HMI在工业自动化系统中起着越来越重要的作用, 人机界面 (接口) 的发展便是重中之重, 编程软件的发展逐渐替代原有的手持式编程器, 使用PC加组态软件来取代触摸屏的方案也是种不错的选择。随着3C (Computer, Controland Communication) 技术的发展, 使得解决自动化信息孤岛的问题成为可能。现场总线控制系统占据工业自动化市场主导地位的今天, 大中型的单独的基于PLC的控制系统已大大减少, 但现场总线通信接口的主战和分布式的智能化从站都由PLC来实现。PLC仍将继续担当工业自动化应用领域中的主角。
5 结语
现在PLC不仅能得心应手的应用于制造业自动化, 而且还可以应用于连续生产的过程控制系统, 所有这些已经使之成为自动化技术领域的三大支柱之一。
参考文献
[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社, 2003.
可编程控制原理及应用 篇8
1 万能升降台铣床的电气控制要求
XA62W型万能升降铣床的调控需求列在下方:
(1) 没有放任何载重物的主轴电动机M1要保证其正常启动性。正反转动足以保证机床控制系统的顺铣和逆铣工作的正常进行;停车制动在电磁控制器中取用, 以使生产效率有效提升;换刀过程中, 主轴保持制动的情形, 是考虑到操控便捷性和安全性;最后主轴的电动机还有启动或者停止的功能, 这都表明了其调控性。
(2) 在工作台进入M2电动机时, 应该立刻启动。电动机正反转, 可以让电动机无论是在纵或者横, 还是垂直的方向都能够向反方向运行;在没有负载能力时迅速制动, 使生产效率得以提升;在移动的间隙中保证其相连, 从而在设备使用时把危险降低到最小化。当然在运动时, 是运用手控机械离合器来调整车床的运动方向。
(3) 能拖动冷却泵的M3电动机, 是在铣削加工的时候, 提供冷却所用的切削液。
(4) 机器的加速系统完成是通过主轴和工作台之间的加速来实现功能。在加速过程中, 要看选定的啮齿是否进入到预定的啮齿相咬合。如果选定的啮齿没有咬合, 那么就要进行电动机作业, 然后把啮齿放到适应的地方, 这样就对齿轮正常咬合提供基本的保证。零部件的加工中, 要注意的是电动机的主轴启动后, 随后工作台再参与到作业中, 这样做的目的是保障设备的安全性。
2 PLC的选择和硬件电路设计
PLC的设计中, 是采取日本三菱的40mr型的可编程控制器, 这样先进的控制器, 才既能满足铣床电气的控制要求, 又能满足其故障辨析的需求。40mr的输入口有二十四个, 输出口十六个, 共计四十个I/O端口。采用输入输出一体化的组件构成, 是此控制器的一大亮点。这样不但装配工作和调控实验工作非常便利, 输入的反应速度也大大的提高, 而且还可以进行I/O端口的扩展。
2.1 输入输出端口
开关量是以铣床升降台电气控制的需求为依据的, 总共有十九个开关, 是供给PLC检测的输入信号, 而十四个输出信号, 也是由PLC进行输出。
2.2 控制器具有良好的控制功能
我们以PLC的I/O分配为依据, 可以得知控制对象的特征和需求。进而用PLC的输入和输出接口连接相对应的电气设备, 这样不但达到控制的目的, 还能够检测设备故障。具体的I/O分配在表一中可以体现出来, 当然在I/O端口的地址分配完毕后, 才可以进行PLC硬件的设计。
3 IIAX的控制软件设计
PLC控制软件的设计依据铣床控制的需求来进行设计。在系统设计PLC软件的思路中, 为了让程序开发环境更加简单易设计, 应用了两个辅助性的继电器来完成。编程过程中采纳互锁功能的设计理念, 是为了让系统的安全系数大大提高。当然在互锁的过程中, 还分别对Y002、Y003进行串联, 这样设计的目的是在常闭触点的同时, 对KM2、KM3的保护做的更加完美。这样的一连串设计, 实现了整个铣床控制系统的有效组合, 可靠性大大提高。
编程中, 各个控制方式是以独立的方式来完成的, 这样就保证了在铣床控制系统中, 工作方式的进行可以很好的用开关量来实现, 这样就让程序构成一目了然, 提高了编程的便利性。
4 故障的诊断设计
运用PLC本身具有的运算和逻辑的功能是故障诊断的基础, 这样的运算和逻辑功能就是在铣床运行过程中, 把整个过程中不同状态下的作业状况与所储存的正确状态进行对比。如果发现不相符时, 就必须要做出检测, 在允许的范围内, 就不予报警;如果超过所规定的范围, 就要进行警报处理。
在被控设备工作的正常运作中, 无论是系统的输入输出信号, 还是继电器内部的信号, 都存在着一定的逻辑关系, 这样才能够保证机器的有序进行。当硬件运行过程中, 左右开关同时闭合, 警报响起, 然后再由工作人员查找开关中要修理的零部件。这样就通过逻辑运算的功能完成了其他的如接触器、电机的警报处理。
5 结语
在本文中通过实例来表述了PLC具有故障辨析和电气控制的功能。因为对这种技术的提升和运用, 从而把铣床控制系统的危险性和事故率降低到最低, 从而提升了设施的自动化水准和产品的品质, 为我国铣床加工行业自动化故障诊断发展做出了一点贡献。
摘要：本文就可编程控制器 (PLC) 的硬件和软件的设计做了较为详尽的探究, 并且把PLC在万能铣床调控系统中的运用方式进行简单介绍。通过研究, 得出了在电气控制和事故处理中PLC的优越性, 它不但可以使机床的硬件电路得到简化, 并且提高了工作的稳定性, 从而使得机床事故的检测效率得到加强。
关键词：可编程控制器 (PLC) ,铣床,电气控制
参考文献
[1]张万忠主编.可编程控制器应用技术[M].北京:化学工业出版社, 2010, 134.
[2]余雷声主编.电气控制与PLC应用[M].北京:机械工业出版社, 2008 (89) .
[3]毕淑娥, 张继红, 韩明武.可编程序控制器教学实验装置[J].电气电子教学学报, 2011 (03) :57-58
可编程控制原理及应用 篇9
1 PLC工作原理
PLC是一种可编程的控制器, , 其实质是按一定算法进行输入输出变换, 并使这个变换序以物理实现。输入输出变换就是利用微处理技术进行信息处理, 并使其专用化用于工业控制。
PLC采用“顺序扫描, 不断循环”的工作方式:每次扫描过程, 集中输入信号, 集中对输出信号进行刷新, 输入刷新过程, 当输入端口关闭时, 程序在进行执行阶段时, 输入端有新状态, 新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时, 新状态才被读入。一个扫描周期分为输入采样, 程序执行, 输出刷新。元件映像寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。扫描周期的长短由三点决定, CPU执行指令的速度;指令本身占有的时间;指令条数, 目前PLC扫描速度都非常快。由于采用集中采样, 集中输出的方式, 存在输入或输出滞后的现象, 即输入或输出响应延迟。
2 PLC特点
PLC作为一种新型的通用型控制装置, 被广泛的应用, 与其他传统装置相比, 具有很多的优点, 主要有以下几个方面:
2.1 可靠性强, 抗干扰能力强
PLC控制系统中大量的开关动作是由无触点的半导体电路完成, 因触点不良等原因造成的故障大为减少。在硬件方面, 比如屏蔽、隔离、滤波等硬件措施的使用, 各模块采用屏蔽措施, 以防止辐射干扰。在软件方面, 比如故障的诊断与检测、信息的保护与恢复、设置了警戒时钟等软件措施, 通过全面的抗干扰措施的使用来有效提高抗干扰能力, 防止故障扩大。
2.2 功能性强
PLC功能性强基于PLC工作速度快, 指令效率高。速度高才可能通过运行程序实现控制, 才可能不断扩大控制规模以发挥PLC的多种多样的功能。现代PLC具有很多功能, 不仅可以进行传统的逻辑运算, 实现计时、计数功能, 还能够进行数字和模拟量的输入输出转换, 具有自我检测和诊断功能, 实现人机对话, 可以实现单台生产机器、生产线以及生产过程的控制。
2.3 简单方便, 易维护
PLC的简单体现在它采用了梯形图的编程方式, 工作人员可以通过阅读用户手册或者经过短期的培训就可以掌握程序的编写方法, 简单易学, 容易被工作人员接受和理解, 对工作人员的专业基础要求较低, 减少了学习的工作量。PLC是一种小型装置, 结构相对紧凑, 体积较小, 重量轻。为了适应各种工业控制需要, 除了单元式的小型PLC之外, 绝大多数PLC采用模块化结构, PLC的各个部件通过机架及电缆连接起来, 系统的规模和功能可以根据用户的需要自行组合。对于中大型背板式PLC而言, 其外部接线有接线器, 接线简单, 而且一次接好后再跟换模块时, 把接线器安装到新模块上即可, 不必再接线, 在安装过程中体现了其方便性。而且由于其体积小, 功耗低, 加之其有很强的自我诊断能力和抗干扰能力, 因此它容易维护, 是实现自动化系统的理想装置。
3 PLC在矿井中的应用
随着我国煤矿数量的增多和煤矿设备的不断完善和进步, PLC在煤矿电气自动化系统中的应用越来越广泛, 在生产过程中起着重要的控制作用。
3.1 PLC在煤炭提升中的应用
煤矿矿井提升机是煤矿的重要设备之一, 担负着提升煤炭、矸石、下放材料、升降人员和设备的重要任务, 是煤矿生产的咽喉。PLC用处理开关量, 替代以前提升机控制系统中众多的继电器、接触器、复杂的连线以及信号显示系统。由于PLC具有可靠、准确、抗干扰能力强、易维护等优点, 很好的解决了TKD控制系统无法克服的弊病, 从而保证煤矿安全生产并提高生产效率。PLC的应用可以实现装车系统的自动化。其自动化控制系统由一个核心控制模块和多个独立的功能模块构成, 核心控制模块由PLC和组态网构成, 功能模块主要完成对各个部位信号的检测、输出和控制。另外, PLC还负责对检测仪表信号的采集、程序的处理和输出控制, 人机接口的控制由工控机来完成。在监控室中可以通过组态网实时监控装车信息, 便于记录及储存, 可以提高装车和提升的速度及效率还拥有精度, 便于管理。
3.2 PLC在煤炭传送中的应用
基于PLC的全矿井胶带运输机集中监控系统可以实现联锁控制和单机控制等多种控制模式, 可以供操作人员根据现场实际情况灵活选用, 确保在系统正常运行时操作灵活、易于维护。PLC的处理速度也很快, 输出脉冲的频率也很高, 而且指令也很简单, 在系统联机的情况下也可方便地进行所有指令的修改工作。在系统出现故障或通讯中断时可以现场控制确保皮带设备的正常运行, 提高了系统的稳定性, 劳动生产率大大提高。此外, 基于PLC胶带运输机集控系统可实现防止打滑、拉绳、跑偏、纵撕、堆煤等多种保护功能, 以便胶带运输机运行出现故障时, 系统可以快速地作出反应。
3.3 PLC在矿井排水系统安全性的应用
煤矿井下排水系统的自动运行是通过PLC及PC监控系统相结合来实现的。这样的结合能够实时监控排水系统的运行, 还能根据实际情况优化水泵的调度。这种实时监控可以及时的进行数据的存储及数据采集, 还能自动记录故障发生的时间和部位, 能够立即启动补救措施。另外通过对过压、过流、漏电保护、漏水保护等故障的检测, 来提高地下矿井排水系统运行的安全性。
3.4 PLC在通风系统中的应用
PLC在通风机自动化监控系统中的应用也是十分有益且必要的。通过PLC的应用, 可以在中央控制室进行远程监控, 实现自动生产、无人监控的要求。而且这种系统具有自我检测自我诊断的功能。当异常情况发生时, 这种功能能够为工作人员提供实时的错误报告, 为工作人员对设备进行检查和维修提供了巨大的便利。
PLC控制系统具有对通风机的电动机启动与运行, 进行监控、联锁和过热保护等功能。与常规继电器实施的通风系统相比, PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点, PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高, 减轻了岗位人员的劳动强度。PLC与空气压力变送器配合使用, 使系统控制的安全性、可靠性大大提高, 也使通风机运行的故障率大大降低, 提高了设备的运转率。
而且对于传感器故障引起的数据异常, 仅通过对传感器的检测和维修就能维护正常运行, 而不需要从电动机、通风机等机械设备上查找原因, 降低了检测和维护的难度, 同时也提高
了生产安全性。
结束语
矿井生产包括开采、掘进、运输、通风、安全、排水、供电、洗选等多个环节。在这些环节中, 各种监测、监控系统繁多复杂, 但是通过PLC的应用, 都能将这些问题进行简化和控制, 起到对整个系统及各部分综合调控的作用。而且在比较恶劣的井下也能高效安全的进行操作调控, 切实的保证了煤矿的安全生产和经济效益的稳定, 同时也能节约能耗降低成本。因此PLC在矿井中的应用前景是可以预见的, 这是一种必然的趋势。
参考文献
[1]陈永利, 吕书勇.基于PLC的煤矿井下自动排水控制系统设计[J].济源职业技术学院学报.2012, 6 (30) .[1]陈永利, 吕书勇.基于PLC的煤矿井下自动排水控制系统设计[J].济源职业技术学院学报.2012, 6 (30) .