LC控制系统的设计文件SIMACC

第6部分

PLC控制系统的设计可编程序控制器（PLC）应用技术6.1PLC控制系统设计的基本原则与内容

6.1.1PLC控制系统设计的基本原则

在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：最大限度地满足控制要求充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计中最重要的一条原则。设计人员要深入现场进行调查研究，收集资料。同时要注意和现场工程管理和技术人员及操作人员紧密配合，共同解决重点问题和疑难问题。保证系统的安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。力求简单、经济、使用与维修方便在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。不宜盲目追求自动化和高指标。适应发展的需要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。6.1PLC控制系统设计的基本原则与内容

6.1.2PLC控制系统设计的步骤1）分析被控对象并提出控制要求详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。2）确定输入／输出设备根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。6.1PLC控制系统设计的基本原则与内容

6.1.2PLC控制系统设计的步骤3）选择PLCPLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路分配I/O点：画出PLC的I/O点与输入/输出设备的连接图或对应关系表。PLC外围硬件线路：画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。6.1PLC控制系统设计的基本原则与内容

6.1.2PLC控制系统设计的步骤5）程序设计程序设计：1）控制程序；2）初始化程序；3）检测、故障诊断和显示等程序；4）保护和连锁程序。模拟调试：根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。6）硬件实施设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图；设计系统各部分之间的电气互连图；根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。6.1PLC控制系统设计的基本原则与内容

6.1.2PLC控制系统设计的步骤7）联机调试联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。8）整理和编写技术文件技术文件包括设计说明书、硬件原理图、安装接线图、电气元件明细表、PLC程序以及使用说明书等。6.2PLC的选择随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

6.2PLC的选择

6.2.1PLC机型的选择PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。安装方式的选择安装方式有集中式、远程I／O式以及多台PLC联网的分布式。相应的功能要求响应速度要求系统可靠性的要求对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统机型尽量统一便于备品备件的采购和管理；有利于技术力量的培训和技术水平的提高，外部设备通用，资源可共享，易于联网通信。6.2PLC的选择

6.2.2PLC容量的选择I／O点数的选择在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少。需要加上10％~15％的裕量。存储容量的选择存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25％之多。在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20％~30％的裕量。

存储容量(字节)＝开关量I/O点数×10＋模拟量I/O通道数×100存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

6.2PLC的选择

6.2.3I／O模块的选择开关量输入模块的选择

1）输入信号的类型及电压等级有直流输入、交流输入和交流／直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。

直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；

交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境。开关量输入模块的电压等级有：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。

选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ用于传输距离较近场合，如5Ｖ输入模块最远不得超过１０米。距离较远的应选用输入电压等级较高的。6.2PLC的选择I／O模块的选择开关量输入模模块的选择2）输入接线线方式主要有汇点式和分组组式两种接线方式式6.2PLC的选择I／O模块的选择开关量输入模模块的选择3）注意同时时接通的输入入点数量对于选用高密密度的输入模模块(如32点、48点点等)，应考考虑该模块同同时接通的点点数一般不要要超过输入点点数的60％％。4）输入门槛槛电平门槛电平越高高，抗干扰能能力越强，传传输距离也越越远，具体可可参阅PLC说明书。6.2PLC的选择I／O模块的选择开关量输出模模块的选择1）输出方式式开关量输出模模块有继电器输出、、晶闸管输出出和晶体管输输出三种方式继电器输出：价格便宜，，可以驱动交交、直流负载载，适用的电电压大小范围围较宽、导通通压降小，承承受瞬时过电电压和过电流流的能力较强强，但动作速速度较慢（驱驱动感性负载载时，触点动动作频率不超超过1HZ）、寿命较短、可可靠性较差，，只能适用于于不频繁通断断的场合。对于频繁通断断的负载，应应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无无触点元件。。但晶闸管输输出只能用于于交流负载，，而晶体管输输出只能用于于直流负载。。6.2PLC的选择I／O模块的选择开关量输出模模块的选择2）输出接线线方式开关量输出模模块主要有分组式和分隔隔式两种接线方式式6.2PLC的选择I／O模块的选择开关量输出模模块的选择3）驱动能力力应根据实际输输出设备的电电流大小来选选择输出模块块的输出电流流。如果实际际输出设备的的电流较大，，输出模块无无法直接驱动动，可增加中间放放大环节。4）注意同时时接通的输出出点数量同时接通输出出设备的累计计电流值必须须小于公共端端所允许通过过的电流值一般来讲，同同时接通的点点数不要超出出同一公共端端输出点数的的60％5）输出的最最大电流与负负载类型、环环境温度等因因素有关与不同的负载载类型密切相相关，特别是是输出的最大大电流。晶闸闸管的最大输输出电流随环环境温度升高高会降低，在在实际使用中中也应注意。。6.2PLC的选择I／O模块的选择模拟量I/O模块的选择模拟量输入（A/D）模块是将现场场由传感器检检测而产生的的连续的模拟拟量信号转换换成PLC内部可接受的的数字量；模拟量输出(D/A)模块是将PLC内部的数字量量转换为模拟拟量信号输出出。典型模拟量I/O模块的量程为为-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根据实实际需要选用用，同时还应应考虑其分辨率和转换换精度等因素。一些PLC制造厂家还提提供特殊模拟拟量输入模块块，可用来直直接接收低电电平信号（如如RTD、热电偶等信号号）6.2PLC的选择I／O模块的选择特殊功能模块块的选择PLC厂家相继推出出了一些具有有特殊功能的的I/O模块，有的还还推出了自带带CPU的智能型I/O模块，如高速速计数器、凸凸轮模拟器、、位置控制模模块、PID控制模块、通通信模块等。。6.2PLC的选择I／O模块的选择电源模块及其其它外设的选选择1）电源模块块的选择电源模块选择择仅对于模块块式结构的PLC而言，对于整整体式PLC不存在电源的的选择。电源模块的选选择主要考虑虑电源输出额额定电流和电电源输入电压压。2）编程器的的选择3）写入器的的选择为了防止由于于干扰或锂电电池电压不足足等原因破坏坏RAM中的用户程序序，可选用EPROM写入器，通过过它将用户程程序固化在EPROM中。有些PLC或其编程器本本身就具有EPROM写入的功能。。6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输入设设备的连接PLC与主令电器类类设备的连接接6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输入设设备的连接PLC与拨码开关的的连接6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输入设设备的连接PLC与旋转编码器器的连接6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输入设设备的连接PLC与传感器类设设备的连接I----传感器的漏电电流（mA）UOFF----PLC输入电压低电电平的上限值值（V）RC----PLC的输入阻抗（（KΩ）6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输出设设备的连接PLC与输出设备的的一般连接方方法6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输入设设备的连接PLC与感性输出设设备的连接续流二极管的的额定电流为为1A、额定电压大于于电源电压的的3倍；电阻值可取50~120Ω电容值可取0.1~0.47μF，电容的额定电电压应大于电电源的峰值电电压。接线时要注意意续流二极管管的极性6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输入设设备的连接PLC与七段LED显示器的连接接6.3PLC与输入输出设设备的连接PLC与常用输入设设备的连接PLC与输出设备连连接的其它注注意事项1）除了PLC输入和输出共共用同一电源源外，输入公公共端与输出出公共端一般般不能接在一一起；2）PLC的晶体管和晶晶闸管型输出出都有较大的的漏电流，尤尤其是晶闸管管输出，将可可能会出现输输出设备的误误动作。所以以要在负载两两端并联一个个旁路电阻，，旁路电阻R的阻值估算可可由下式确定定：UON是负载的开启启电压（V），I是输出漏电流流（mA）6.4减少I/O点数的措施PLC在实际应用中中常碰到这样样两个问题：1）PLC的I/O点数不够，需需要扩展，然然而增加I/O点数将提高成成本；2）是已选定定的PLC可扩展的I/O点数有限，无无法再增加。。在满足系统控控制要求的前前提下，合理理使用I/O点数，尽量减减少所需的I/O点数是很有意意义的。本节将介绍几几种实用的减减少I/O点数的措施。。6.4减少I/O点数的措施减少输入点数数的措施分组输入6.4减少I/O点数的措施减少输入点数数的措施矩阵输入1）矩阵输入入方法需要硬件与软件相相配合来完成2）由于矩阵阵输入的输入信号为一一系列断续的的脉冲信号。3）应保证输入信号的宽宽度要大于Y0、Y1、Y2轮流导通一遍遍的时间6.4减少I/O点数的措施减少输入点数数的措施组合输入对于不会同时时接通的输入入信号，可采采用组合编码码的方式输入入6.4减少I/O点数的措施减少输入点数数的措施输入设备多功功能化例如6.4减少I/O点数的措施减少输入点数数的措施合并输入将某些功能相相同的开关量量输入设备合合并输入。如如果是几个常常闭触点，则则串联输入；；如果是几个个常开触点，，则并联输入入。某些输入设备备可不进PLC有些输入信号号功能简单、、涉及面很窄，，有时就没有有必要作为PLC的输入，将它它们放在外部电路中同同样可以满足足要求。6.4减少I/O点数的措施减少输出点数数的措施矩阵输出注意：采用矩矩阵输出时，，必须要将同同一时间段接接通的负载安安排在同一行行或同一列中中，否则无法法控制。6.4减少I/O点数的措施减少输出点数数的措施分组输出当两组输出设设备或负载不不会同时工作作，可通过外外部转换开关关或通过受PLC控制的电器触触点进行切换换，所以PLC的每个输出点点可以控制两两个不同时工工作的负载。。6.4减少I/O点数的措施减少输出点数数的措施并联输出注意PLC输出点同时驱驱动多个负载载时，应考虑虑PLC输出点的驱动动能力是否足足够。输出设备多功功能化利用PLC的逻辑处理功功能，一个输输出设备可实实现多种用途途。某些输出设备备可不进PLC系统中某些相相对独立、比比较简单的控控制部分，可可直接采用PLC外部硬件电路路实现控制。。6.4减少I/O点数的措施注意的问题以上一些常用用的减少I/0点数的措施，，仅供参考，实际应用中中应该根据具具体情况，灵灵活使用。同时应该注意意不要过份去减减少PLC的I/0点数，而使外外部附加电路路变得复杂，，从而影响系统统的可靠性。。6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施PLC具有很高的可可靠性，并且且有很强的抗抗干扰能力，，但在过于恶恶劣的环境或或安装使用不不当等情况下下，都有可能能引起PLC内部信息的破破坏而导致控控制混乱，甚甚至造成内部部元件损坏。。为了提高PLC系统运行的可可靠性，应注注意以下问题题：适合的工作环环境合理的安装与与布线正确的接地必须的安全保护环节必要的软件措措施采用冗余系统或热热备用系统6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施适合的工作环环境环境温度适宜宜通常PLC允许的环境温温度约在0~55°C。安装时不要把把发热量大的的元件放在PLC的下方；PLC四周要有足够够的通风散热热空间；不要要把PLC安装在阳光直直接照射或离离暖气、加热热器、大功率率电源等发热热器件很近的的场所；安装装PLC的控制柜最好好有通风的百百叶窗，如果果控制柜温度度太高，应该该在柜内安装装风扇强迫通通风。环境湿度适宜宜PLC工作环境的空空气相对湿度度一般要求小小于85％，，以保证PLC的绝缘性能。。湿度太大也也会影响模拟拟量输入/输输出装置的精精度。因此，，不能将PLC安装在结露、、雨淋的场所所6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施适合的工作环环境注意环境污染染不宜把PLC安装在有大量量污染物（如如灰尘、油烟烟、铁粉等））、腐烛性气气体和可燃性性气体的场所所，尤其是有有腐蚀性气体体的地方，易易造成元件及及印刷线路板板的腐蚀。远离振动和冲冲击源远离有强烈振振动和冲击场场所，尤其是是连续、频繁繁的振动。必必要时可以采采取相应措施施来减轻振动动和冲击的影影响。远离强干扰源源PLC应远离强干扰扰源，如大功功率晶闸管装装置、高频设设备和大型动动力设备等，，同时PLC还应该远离强强电磁场和强强放射源，以以及易产生强强静电的地方方。6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施合合理的的安装与布线线注意电源安装装PLC的I／O电路都具有滤滤波、隔离功功能，所以对对外部电源要要求不高内部电源的性性能好坏直接接影响到PLC的可靠性，对对其要求较高高在干扰较强或或可靠性要求求较高的场合合，应该用带屏蔽层的隔隔离变压器，对PLC系统供电。还还可以在隔离离变压器二次次侧串接LC滤波电路。同时，在安安装时还应注注意以下问题题：1）隔离变变压器与PLC和I/O电源之间最好好采用双绞线线连接，以抑抑制串模干扰扰；2）系统的动动力线应足够够粗，以降低低大容量设备备起动时引起起的线路压降降；3）PLC输入电路用外外接直流电源源时，最好采采用稳压电源源，以保证正正确的输入信信号。否则可可能使PLC接收到错误的的信号。6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施合合理的的安装与布线线远离高压PLC不能在高压电电器和高压电电源线附近安安装，更不能能与高压电器器安装在同一一个控制柜内内。在柜内PLC应远离高压电电源线，二者者间距离应大大于200mm。合理的布线1)I/O线、动力线及及控制线应分分开走线，尽尽量不要在同同一线槽中。。2)交流线线与直流线、、输入线与输输出线最好分分开走线。3)开关量量与模拟量的的Ｉ/Ｏ线最最好分开走线线，传送模拟拟量信号的ＩＩ/Ｏ线最好好用屏蔽线，，且屏蔽线的的屏敝层应一一端接地。4)PLC的基本单元与与扩展单元之之间电缆传送送的信号小、、频率高，很很容易受干扰扰，不能与其其它的连线敷敷埋在同一线线槽内。5）PLC的I/O回路配线，必必须使用压接接端子或单股股线。6)与PLC安装在同一控控制柜内的感感性元件，最最好有消弧电电路。6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施正正确的的接地PLC一般最好单独独接地，也可可以采用公共共接地，但禁禁止使用串联联接地方式PLC的接地线应尽尽量短，使接接地点尽量靠靠近PLC。同时，接地电阻要小小于100Ω，接地线的截面面应大于２mm2。6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施必必须的的安全保护环节短路保护应该在PLC外部输出回路路中装上熔断断器，进行短短路保护。最最好在每个负负载的回路中中都装上熔断断器。互锁与联锁措措施除在程序中保保证电路的互互锁关系，PLC外部接线中还还应该采取硬硬件的互锁措措施，以确保保系统安全可可靠地运行。。失压保护与紧紧急停车措施施PLC外部负载的供供电线路应具具有失压保护护措施，当临临时停电再恢恢复供电时，，不按下“启启动”按钮PLC的外部负载就就不能自行启启动。这种接接线方法的另另一个作用是是，当特殊情情况下需要紧紧急停机时，，按下“停止止”按钮就可可以切断负载载电源，而与与PLC毫无关系。6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施必必要的的软件措施消除开关量输输入信号抖动动6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施必必要的的软件措施故障的检测与与诊断超时检测：设备在各工工步的动作所所需的时间一一般是不变的的，即使变化化也不会太大大，因此可以以以这些时间间为参考，在在PLC发出输出信号号，相应的外外部执行机构构开始动作时时启动一个定定时器定时，，定时器的设设定值比正常常情况下该动动作的持续时时间长20％％左右。逻辑错误检测测：编制一些常常见故障的异异常逻辑关系系，一旦异常常逻辑关系为为ON状态，就应按按故障处理。。消除预知干扰扰：某些干扰是可可以预知的，，如PLC的输出命令使使执行机构（（如大功率电电动机、电磁磁铁）动作，，常常会伴随随产生火花、、电弧等干扰扰信号，它们们产生的干扰扰信号可能使使PLC接收错误的信信息。在容易易产生这些干干扰的时间内内，可用软件件封锁PLC的某些输入信信号，在干扰扰易发期过去去后，再取消消封锁。6.5提高PLC控制系统可靠靠性的措施采采用用冗余系统或热热备用系统冗余系统冗余系统是指指系统中有多多余的部分，，在系统出现现故障时，这这多余的部分分能立即替代代故障部分而而使系统继续续正常运行。。热备用系统热备用系统的的结构较冗余余系统简单，，虽然也有两两个CPU模块在同时运运行一个程序序，但没有冗冗余处理单元元RPU。系统两个CPU模块的切换，，是由主CPU模块通过通信信口与备用CPU模块进行通信信来完成的。。6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用机械手及其控控制要求机械手的原位位：在最上面面、最左边且且除松开的电电磁线圈(YV5)通电外其它线线圈全部断电电的状态6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用机械手及其控控制要求机械手具有手动、单步、单周期、连续和回原位五种工作方式式，用开关SA进行选择。6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC的I/O分配为了保证在紧紧急情况下（（包括PLC发生故障时）），能可靠地地切断PLC的负载电源，，设置了交流流接触器KM。在PLC开始运行时按按下“电源””按钮SB1，使KM线圈得电并自自锁，KM的主触点接通通，给输出设设备提供电源源；出现紧急急情况时，按按下“急停””按钮SB2，KM触点断开电源源。6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC程序设计程序的总体结结构将程序分为公用程序、自动程序、手动程序和回原位程序四个部分，其中自动程序序包括单步、、单周期和连连续工作的程程序，这是因因为它们的工工作都是按照照同样的顺序序进行，所以以将它们合在在一起编程更更加简单。梯形图中使用用跳转指令使使得自动程序序、手动程序序和回原位程程序不会同时时执行。6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC程序设计各部分程序的的设计公用程序6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC程序设计各部分程序的的设计手动程序6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC程序设计各部分程序的的设计自动程序6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC程序设计各部分程序的的设计自动程序6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC程序设计各部分程序的的设计回原位程序6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用PLC程序设计程序综合与模模拟调试由于在分部分分程序设计时时已经考虑各各部分之间的的相互关系，，因此只要将将公用程序、、手动程序、、自动程序和和回原位程序序按照机械手手程序总体结结构综合起来来即为机械手手控制系统的的PLC程序。模拟调试时各各部分程序可可先分别调试试，然后再再再进行全部程程序的调试，，也可直接进进行全部程序序的调试。6.6PLC在开关量控制制系统中的应应用现场施工与联联机调试（略略）6.7PLC在模拟量闭环环控制中的应应用PLC模拟量闭环控控制系统的基基本原理虚线部分由PLC的基本单元加加上模拟量输输入/输出扩展单元元来承担。即即由PLC自动采样来自自检测元件或或变送器的模模拟输入信号号，同时将采采样的信号转转换为数字量量，存在指定定的数据寄存存器中，经过过PLC运算处理后输输出给执行机机构。6.7PLC在模拟量闭环环控制中的应应用PLC与其它模拟量量控制装置的的比较传统的模拟量量控制系统主主要采用电动动组合仪表，，常用的有DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型仪表。其特特点是结构简简单、价格便便宜，但体积积大、功耗大大、安装复杂杂、通用性和和灵活性较差差、控制精度度和稳定性较较差。另外，，其控制运算算功能简单，，不能实现复复杂的过程控控制。随着电子技术术的发展，新新型的过程控控制计算机不不断涌现，较较为流行的有有工业控制计计算机（IPC）、可编程调节器器（PSC）、集散控制系统统（DCS）。6.7PLC在模拟量闭环环控制中的应应用PLC与其它模拟量量控制装置的的比较PLC与PSC可编程调节器器（PSC）是在DDZ-Ⅲ型仪表的基础础上，采用微微处理器技术术发展起来的的第四代仪表表。它的强大大功能、灵活活性、可靠性性、控制精度度、数字通讯讯能力是传统统的电动组合合仪表无法比比拟的。PSC与PLC都是智能化的的工业装置，，各有特色。。PLC以开关量控制制为主，模拟拟量控制为辅辅；而PSC则以闭环模拟拟量控制为主主，开关量控控制为辅，并并能进行显示示、报警和手手动操作。在模拟量控制制系统中采用用PSC更适合于各种种过程控制的的要求。而PLC的可靠性、灵灵活性、强大大的开关量控控制能力和通通讯联网能力力，在模拟量量控制上也富富有特色。特别在开关量量、模拟量混混合控制系统统中更显示出出其独特的优优越性。6.7PLC在模拟量闭环环控制中的应应用PLC与其它模拟量量控制装置的的比较PLC与DCS集散控控制系系统（（DCS）是1975年问世世的，，它的的是3C（computer、communications、control）技术的的产物物，它它将顺顺序控控制装装置、、数据据采集集装置置、过过程控控制的的模拟拟量仪仪表、、过程程监控控装置置有机机地结结合在在一起起，产产生了了满足足各种种不同同要求求的DCS。而今天天的PLC加强了了模拟拟量控控制功功能，，多数数配备备了各各种智智能模模块，，具有有了PID调节功功能和和构成成网络络、组组成分分级控控制的的功能能，也也实现现了DCS所能完完成的的功能能。到到目前前为止止，PLC与DCS的发展展越来来越近近。就发展展趋势势来看看，控控制系系统将将综合合PLC和DCS各自的的优势势，并并把两两者有有机地地结合合起来来，形形成一一种新新型的的全分分布式式计算算机控控制系系统。。6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC与其它它模拟拟量控控制装装置的的比较较PLC与IPC工业控控制计计算机机（IPC）是由通通用微微机的的推广广应用用而发发展起起来的的，其其硬件件结构构和总总线的的标准准化程程度高高，品品种兼兼容性性强，，软件件资源源丰富富，特特别是是有实实时操操作系系统的的支持持，在在要求求实时时性强强、系系统模模型复复杂的的领域域占有有优势势。而PLC的标准准化程程度较较差，，产品品不能能兼容容，故故开发发较为为困难难。但但PLC的梯形形图编编程很很受不不熟悉悉计算算机的的电气气技术术人员员欢迎迎，同同时PLC专为工工业现现场环环境设设计的的，可可靠性性非常常高，，被认认为是是不会会损坏坏的设设备，，而IPC在可靠靠性上上还不不夠理理想。。6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的A/D和D/A模块介介绍FX2N系列中中有关关模拟拟量的的特殊殊功能能模块块有：：FX2N-2AD（2路模拟拟量输输入））FX2N-4AD（4路模拟拟量输输入））FX2N-8AD（8路模拟拟量输输入））FX2N-4AD-PT（4路热电电阻直直接输输入））FX2N-4AD-TC（4路热电电偶直直接输输入））FX2N-2DA（2路模拟拟量输输出））FX2N-4DA（4路模拟拟量输输出））FX2N-2LC（2路温度度PID控制模模块））等。。6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的A/D和D/A模块介介绍FX-4AD模拟量量输入入模块块6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的A/D和D/A模块介介绍FX-2DA模拟量量输出出模块块6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的A/D和D/A模块介介绍模拟量量模块块的编编程特殊功功能模模块的的编号号6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的A/D和D/A模块介介绍模拟量量模块块的编编程特殊功功能模模块的的读/写指指令ml为特殊殊功能能模块块的编编号，，ml=0~7；m2为该特特殊功功能模模块中中缓冲冲寄存存器(BFM)的编号号，m2=0~32767；n是待传传送数数据的的字数数，n=l～32（16位操作作）或或l～16（32位操作作）。。6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的A/D和D/A模块介介绍模拟量量模块块的编编程编程举举例[例1]：：FX2N-4AD模块在在0号号位置置，其其通道道CH1和CH2作为电电压输输入，，CH3、CH4关闭，，平均均值采采样次次数为为4，，数据据存储储器D1和D2用于接接收CH1、CH2输入的的平均均值。。6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的A/D和D/A模块介介绍模拟量量模块块的编编程编程举举例[例2]：：FX2N-2DA模块在在1号号位置置，其其通道道CH1和CH2作为电电压输输出，，将数数据存存储器器D1和D2的内容容通过过CH1、CH2输出。。程序如如图6-34所所示，，X000接通时时，通通道1（CH1）执行数数字到到模拟拟量的的转换换；X001接通时时，通通道2（CH2）执行数数字到到模拟拟量的的转换换。6.7PLC在模拟拟量闭闭环控控制中中的应应用PLC的PID功能介介绍PID控制在工业业控制制中，，PID控制（（比例例-积积分-微分分控制制）得得到了了广泛泛的应应用，，这是是因为为PID控制具具有以以下优优点：：1）不不需要要知道道被控控对象象的数数学模模型。。实际际上大大多数数工业业对象象准确确的数数学模模型是是无法法获得得的，，对于于这一一类系系统，，使用用PID控制可可以得得到比比较满满意的的效果果。2）PID控制器器具有有典型型的结结构，，程序序设计计简单单，参参数调调整方方便。。3）有较较强的的灵活活性和和适应应性，，根据据被控控对象象的具具体情情况，，可以以采用用各种种PID控制的的变种种和改改进的的控制制方式式，如如PI、PD、带死区区的PID、积分分分离式式PID、变速积积分PID等。随着智智能控控制技技术的的发展展，PID控制与与模糊糊控制制、神神经网网络控控制等等现代代控制制方法法相结结合，，可以以实现现PID控制器的参参数自整定定，使PID控制器具有有经久不衰衰的生命力力。6.7PLC在模拟量闭闭环控制中中的应用PLC的PID功能介绍PLC实现PID控制的方法法6.7PLC在模拟量闭闭环控制中中的应用PLC的PID功能介绍PLC实现PID控制的方法法1）使用PID过程控制模模块。这种种模块的PID控制程序是是PLC生产厂家设设计的，并并存放在模模块中，用用户在使用用时只需要要设置一些些参数，使使用起来非非常方便，，一块模块块可以控制制几路甚至至几十路闭闭环回路。。但是这种种模块的价价格昂贵，，一般在大大型控制系系统中使用用。如三菱菱的A系列、Q系列PLC的PID控制模块。。2）使用PID功能指令。。现在很多多中小型PLC都提供PID控制用的功功能指令，，如FX2N系列PLC的PID指令。它们们实际上是是用于PID控制的子程程序，与A/D、D/A模块一起使使用，可以以得到类似似于使用PID过程控制模模块的效果果，价格却却便宜得多多。3）使用自编编程序实现现PID闭环控制。。有的PLC没有有PID过程控制模模块和PID控制指令，，有时虽然然有PID控制指令，，但用户希希望采用变变型PID控制算法。。在这些情情况下，都都需要由用用户自己编编制PID控制程序6.7PLC在模拟量闭闭环控制中中的应用PLC的PID功能介绍FX2N的PID指令PID指令是用来来调用PID运算程序，，在PID运算开始之之前，应使使用MOV指令将参数数（见表6-3）设定值预预先写入对对应的数据据寄存器中中。如果使使用有断电电保持功能能的数据寄寄存器，不不需要重复复写入。如如果目标操操作数[D]有断电保持持功能，应应使用初始始化脉冲M8002的常开触点点将其复位位。6.7PLC在模拟量闭闭环控制中中的应用PLC的PID功能介绍FX2N的PID指令6.7PLC在模拟量闭闭环控制中中的应用PLC的PID功能介绍PID参数的整定定比例系数Kp越大，比例例调节作用用越强，系系统的稳态态精度越高高；但是对对于大多数数系统，Kp过大会使系系统的输出出量振荡加加剧，稳定定性降低积分部分可可以消除稳稳态误差，，提高控制制精度，但但是积分作作用的动作作缓慢，可可能给系统统的动态稳稳定性带来来不良影响响。积分时时间常数TI增大时，积积分作用减减弱，系统统的动态性性能（稳定定性）可能能有所改善善，但是消消除稳态误误差的速度度减慢。微分部分是是根据误差差变化的速速度，提前前给出较大大的调节作作用。微分分部分反映映了系统变变化的趋势势，它较比比例调节更更为及时，，所以微分分部分具有有超前和预预测的特点点。微分时时间常数TD增大时，超超调量减小小，动态性性能得到改改善，但是是抑制高频频干扰的能能力下降。。选取采样周周期TS时，应使它它远远小于于系统阶跃跃响应的纯纯滞后时间间或上升时时间。为使使采样值能能及时反映映模拟量的的变化，TS越小越好。。但是TS太小会增加加CPU的运算工作作量，相邻邻两次采样样的差值几几乎没有什什么变化，，所以也不不宜将TS取得过小。。6.8PLC控制系统的的维护和故故障诊断PLC控制系统的的维护一般情况下下检修时间间以每6个月至一年年1次为宜，当当外部环境境条件较差差时，可根根据具体情情况缩短检检修间隔时时间。PLC日常维护检检修的一般般内容6.8PLC控制系统的的维护和故故障诊断PLC的故障诊断断任何PLC都具有自诊诊断功能，，当PLC异常时应该该充分利用用其自诊断断功能以分分析故障原原因。一般般当PLC发生异常时时，首先请请检查电源源电压、PLC及I/O端子的螺丝丝和接插件件是否松动动，以及有有无其他异异常。然后后再根据PLC基本单元上上设置的各各种LED的指示灯状状况，以检检查PLC自身和外部部有无异常常。下面以FX系列PLC为例，来说说明根据LED指示灯状况况以诊断PLC故障原因的的方法。6.8PLC控制系统的的维护和故故障诊断PLC的故障诊断断电源指示（[POWER]LED指示）当向PLC基本单元供供电时，基基本单元表表面上设置置的［POWER］LED指示灯会亮亮。如果电源合合上但［POWER］LED指示灯不亮亮，请确认认电源接线线。另外，，若同一电电源有驱动动传感器等等时，请确确认有无负负载短路或或过电流。。若不是上上述原因，，则可能是是PLC内混入导电电性异物或或其他异常常情况，使使基本单元元内的保险险丝熔断，，此时可通通过更换保保险丝来解解决。6.8PLC控制系统的的维护和故故障诊断PLC的故障诊断断出错指示（［EPROR