鄭州繼飛機電設備有限公司

銷售電氣柜-新密電氣柜-繼飛機電 ：

PLC系統(tǒng)結構圖

1 CPU

CPU由控制器和運算器組成，它是plc的運算和控制，起著主導核心作用。

CPU的任務有：

診斷電源和 PLC內部工作狀態(tài)、編程的語法錯誤。

接收存儲用戶程序和數(shù)據。

接收輸入信號，送入數(shù)據寄存器并保存。

執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序，完成數(shù)據和信息的邏輯運算，產生相應的控制信號，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。

響應各種外部設備(如編程器、上位機、打印機等)的工作請求。

2 存儲器

可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，用戶程序存儲器又包括用戶程序存儲區(qū)和用戶數(shù)據存儲區(qū)。

系統(tǒng)程序存儲器：用于存放PLC生產廠商存儲的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序與PLC硬件組成和專用部件物性有關，用戶不能訪問和修改該存儲器的內容。

用戶程序存儲區(qū)：主要存放用戶已編制好的程序或正在調試的應用程序。用戶可擦除重新編程。

用戶數(shù)據存儲區(qū)：用于PLC工作過程中經常變化，需要隨機存儲存取的一些數(shù)據。

3輸入、輸出接口

1）輸入接口模塊

接收和采集兩種類型的輸入信號：

一類是由按鈕、選擇開關、行程開關、繼電器觸頭、接近開關、光電開關、數(shù)字撥碼開關傳送來的開關量輸入信號。

一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變送器等傳送來的模擬量輸入信號。

2）輸出接口模塊

連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調節(jié)閥（模擬量）、調速裝置。

PLC的輸出接口類型有三種：

接收和采集兩種類型的輸入信號：

繼電器輸出接口電路

晶體管輸出接口電路

晶閘管輸出接口電路

繼電器輸出接口為有觸點輸出方式，適用于接通或斷開開關頻率較低的交流或直流負載回路，其帶載能力較強，但壽命較短。晶體管輸出接口和晶閘管輸出接口為無觸點輸出方式，信號響應迅速、壽命長，可用于接通或斷開開關頻率較高的負載回路，晶體管常用于直流電源負載控制回路，晶閘管常用于交流電源負載控制回路。

輸入、輸出接口有數(shù)字量（開關量）輸入、輸出和模擬量輸入、輸出兩種形式。

數(shù)字量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場的數(shù)字信號與PLC內部信號的電平相互轉換。

模擬量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場的模擬信號與PLC內部的數(shù)字信號相互轉換。

輸入、輸出接口一般具有光電隔離和濾波，其作用是把PLC與外部電路隔離開，以提高PLC的抗干擾能力。

3）IO模塊供電模塊

PLC的開關量輸入接口按使用的電源不同有三個類型：

直流12~24V輸入端；

交流100~120V或200~240V輸入端；

交直流12~24V輸入接口。

輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內部提供。

4 電源模塊

PLC一般使用220V單相交流電源，電源部件將交流電轉換成中央處理器、存儲器等電路工作所需的直流電，保證PLC正常工作。

整體機PLC內部有一個開關穩(wěn)壓電源，此電源一方面可為CPU、I/O單元及擴展單元提供直流5V工作電源，另一方面可為外部輸入元件提供直流24V電源。

對于整體機結構的PLC，電源通常封裝在機箱內部；

對于組合式PLC，有的采用單獨電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。

5機架和擴展接口

擴展接口用于將擴展單元與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。

若PLC主機板（又稱基本單元）的I/O點數(shù)不能滿足輸入輸出設備的需要時，可用擴展電纜將I/O擴展單元與基本單元相連，達到靈活配置，增加I/O點數(shù)的目的。

6 編程軟件

作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監(jiān)視。

有簡易編程器、圖形編程器和計算機編程器。

簡易編程器(又稱手持編程器)，優(yōu)點是：價格便宜、攜帶方便。缺點是：只能聯(lián)機編程，且一般只能用助記符指令編程。多用于小型PLC。

圖形編程器可以是聯(lián)機編程，也可以是脫機編程；可以是梯形圖編程也可以是用助記符編程?？梢耘c打印機、繪圖儀等設備相連，并具有較強的監(jiān)控功能，但其價格較高，通常用于大、中型PLC系統(tǒng)的編程。

通用計算機編程，采用通用計算機，通過PLC的RS232串行外設通訊口(或RS422接口配以適配器)與計算機相連，利用PLC廠家提供的專用編程軟件，使用戶可以直接在計算機上采用梯形圖或助記符指令編程，并有較強的監(jiān)控能力。

如果現(xiàn)在有個項目，需要MODBUS控制五個變頻器，那該怎么辦？

也許你會說，這還不簡單，把前面的通信程序復zhi五遍不就行了？理論上，這是可行的，但卻是不可行的，為什么呢？因為串口在同一時間，只能進行一次數(shù)據交互。這個一次，是指一次讀或是寫操作。這就好比一個很窄的路口，一次只能通過一輛汽車，如果五輛汽車一起通過，勢必會引起堵塞，一輛也過不去，但我們需要過五輛怎么辦？那就需要交通燈或是交指揮交通，銷售電氣柜，通信也一樣，也需要有交通燈或是交，而在MODBUS通信中，就需要我們自己來當交，通過程序控制通信流程，這就是輪詢方式。

而MODBUS通信實現(xiàn)輪詢，有兩個常用的方法。

1 時間間隔法

所謂時間間隔法，就是每個操作分配一個固定的時間，比如第yi秒寫入頻率，第二秒讀取頻率，第三秒讀取電流，當然，這個時間是要根據實際情況來設置的，我們看一個例子：

圖一時間間隔

如圖一所示，這是一個BLINK 和計數(shù)器兩個功能塊組成的程序，BLINK產生一個50毫秒的脈沖，而計數(shù)器對此脈沖進行計數(shù)，因此，計數(shù)器的當前計數(shù)值CV 也就是圖中黃色熒光筆部分，就會從1 到6每隔50毫秒遞增一次。這樣，就為每一次操作分配了50毫秒的時間。

圖二 利用時間間隔觸發(fā)通信

如圖二，紅色圓圈部分，當數(shù)值等于1的時候，我們寫入地址0002，當數(shù)值等于2的時候，我們讀取103，依次類推。黃色熒光筆部分是觸發(fā)路徑。

2 功能塊觸發(fā)法

功能塊觸發(fā)法，是利用功能塊的狀態(tài)參數(shù)來觸發(fā)下一次通信，也就是我在介紹通信的時候使用的BUSY信號。

圖三 利用BUSY信號觸發(fā)下一次讀寫

如圖三所示，當寫入0002通信完成后，利用BUSY信號來觸發(fā)下一次通信，讀取103的值。圖中黃色熒光筆的部分，就是觸發(fā)路徑，當上一個通信功能塊的BUSY信號產生下降沿的時候，證明這次通信已經完成，以此來觸發(fā)下一次通信

以上，就是兩種常用的輪詢方法，它們各有優(yōu)缺點，的方式就是兩者結合。利用時間間隔，這個時間間隔的設置就很講究，時間太短，可能通信還沒完成，時間太長影響效率。而利用功能塊的BUSY信號，可以很好解決這個問題，但是，一旦一個環(huán)節(jié)通信出錯，BUSY信號無法給出，就會造成后面的通信無法進行，那么該如何結合呢？那就是用時間間隔來確定從站之間的通信間隔，而同一個從站的讀寫就用功能塊信號觸發(fā)，這樣即使通信有錯誤，也只是影響一個從站。

我們?yōu)槊總€從站分配30毫秒的時間，那么輪詢10個從站只需要300毫秒，這基本能滿足我們的需求，而又能保證每個站的通信時間。因為超過10個從站，就不建議用MODBUS通信了，那樣就要考慮使用總線了。而一個從站內部，要讀寫多次的時候，就用BUSY信號觸發(fā)。這樣，即使一個從站通信出現(xiàn)問題，也不會影響下一個從站的通信。

一、系統(tǒng)的安裝與調試

合理安排系統(tǒng)安裝與調試程序，是確保高效優(yōu)質地完成安裝與調試任務的關鍵。

1、前期技術準備

系統(tǒng)安裝調試前的技術準備工作越充分，安裝與調試就會越順利。前期技術準備工作包括下列內容：

(1)熟悉PC隨機技術資料、原文資料，深入理解其性能、功能及各種操作要求，制訂操作規(guī)程。

(2)深入了解設計資料、對系統(tǒng)工藝流程，特別是工藝對各生產設備的控制要求要有了解，在此基礎上，按子系統(tǒng)繪制工藝流。程聯(lián)鎖圖、系統(tǒng)功能圖、系統(tǒng)運行邏輯框圖、這將有助于對系統(tǒng)運行邏輯的深刻理解，是前期技術準備的重要環(huán)節(jié)。

(3)熟悉各工藝設備的性能、設計與安裝情況，特別是各設備的控制與動力接線圖，并與實物相對照，以及時發(fā)現(xiàn)錯誤并糾正。

(4)在了解設計方案與PC技術資料的基礎上，列出PC輸入輸出點號表(包括內部線圈一覽表，I/O所在位置，對應設備及各I/O點功能)。

(5)研讀設計提供的程序，對邏輯復雜的部分輸入、輸出點繪制時序圖，一些設計中的邏輯錯誤，采購電氣柜，在繪制時序圖時即可發(fā)現(xiàn)。

(6)分子系統(tǒng)編制調試方案，然后在集體討論的基礎上綜合成為全系統(tǒng)調試方案。

2、PLC商檢

商檢應有甲乙雙方共同進行，應確認設備及備品、備件、技術資料、附件等的型號、數(shù)量、規(guī)格，其性能是否完好待實驗室及現(xiàn)場調試時驗證。商檢結果，雙方應簽署交換清單。

3、實驗室調試

(1)PLC的實驗室安裝與開通制作金屬支架，將各工作站的輸入、輸出模塊固定其上，按安裝提要以同軸電纜將各站與主機、編程器、打印機等相連接，檢查接線正確，供電電源等級與PLC電壓選擇相符合后，按開機程序送電，裝入系統(tǒng)配置帶，確認系統(tǒng)配置，裝入編程器裝載帶、編程帶等，按操作規(guī)程將系統(tǒng)開通，此時即可進行各項操作試驗。

(2)鍵入工作程序

(3)模擬I/O輸入、輸出，檢查修改程序本步驟的目的在于驗證輸入的工作程序的正確性，該程序的邏輯所表達的工藝設備的聯(lián)鎖關系是否與設計的工藝控制要求相符，程序是否暢通。

調試方法有兩種：

①模擬方法：按設計做一塊調試板，以鈕子開關模擬輸入節(jié)點，以小型繼電器模擬生產工藝設備的繼電器與接觸器，其輔助接點模擬設備運行時的返回信號節(jié)點

②強置方法：利用PLC強置功能，對程序中涉及現(xiàn)場的機械觸點(開關)，以強置的方法使其“通”、“斷”，迫使程序運行。其優(yōu)點是調試工作量小，簡便，不需另外增加費用。缺點是邏輯驗證不全，人工強置模擬現(xiàn)場節(jié)點“通”、“斷”，會造成程序運行不能連續(xù)，只能分段進行。

根據我們現(xiàn)場調試的經驗，對部分重要的現(xiàn)場節(jié)點采取模擬方式，調試電氣柜，其余的采用強置方式，取二者之長互補。

4、PLC的現(xiàn)場安裝與檢查

實驗室調試完成后，待條件成熟，將設備移至現(xiàn)場安裝。安裝時應符合要求，插件插入牢靠，并用螺栓緊固；通信電纜要統(tǒng)一型號，不能混用，必要時要用儀器檢查線路信號衰減量，其衰減值不超過技術資料提出的指標；測量主機、I/O柜、連接電纜等的對地絕緣電阻；測量系統(tǒng)專用接地的接地電阻；檢查供電電源等等，并做好記錄，待確認所有各項均符合要求后，才可通電開機。

5、現(xiàn)場設備接線、I/O接點及信號檢查調整

對現(xiàn)場各工藝設備的控制回路、主回路接線的正確性進行檢查并確認，在手動方式下進行單體試車；對進入PLC系統(tǒng)的全部輸入點(包括轉換開關、按鈕、繼電器與接觸器觸點，限位開關、儀表的位式調試開關等)及其與PLC輸入模塊的連線進行檢查并反復操作，確認其正確性；

因為只要所有外部工藝設備完好，所有送入PLC的外部節(jié)點正確、可靠、穩(wěn)定，所有線路連接無誤，加上程序邏輯驗證無誤，則進入聯(lián)動調試時，就能一舉成功，收到事半功倍的效果。

6、系統(tǒng)模擬聯(lián)動空投試驗

本步驟的試驗目的是將經過實驗室調試的PLC機及邏輯程序，放到實際工藝流程中，通過現(xiàn)場工藝設備的輸入、輸出節(jié)點及連接線路進行系統(tǒng)運行的邏輯驗證。

對模擬聯(lián)動空投實驗中不能動作的執(zhí)行機構，料位開關、限位開關、儀表的開關量與模擬量輸入、輸出節(jié)點，與其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖等，視具體情況采用手動輔助、外部輸入、機內強置等手段加以模擬，以協(xié)助PLC指揮整個系統(tǒng)按設計的邏輯控制要求運行。

7、PLC控制的單體試車

步驟試驗的目的是確認PLC輸出回路能否驅動繼電器、接觸器的正常接通，而使設備運轉，新密電氣柜，并檢查運轉后的設備，其返回信號是否能正確送人PLC輸入回路，限位開關能否正常動作。

試驗時應特別注意，被強置的設備應懸掛運轉危險指示牌，設專人值守。待機旁值守人員發(fā)出指令后，PLC操作人員才能強置設備起動。

8、PLC控制下的系統(tǒng)無負荷聯(lián)動試運轉

本步驟的試驗目的是確認經過單體無負荷試運的工藝設備與經過系統(tǒng)模擬試運證明邏輯無誤的PLC聯(lián)接后，能否按工藝要求正確運行，信號系統(tǒng)是否正確，檢驗各外部節(jié)點的可靠性、穩(wěn)定性。

二、信號衰減問題的討論

(1)從PLC主機至I/O站的信號衰減值為35dB。

(2)通信電纜采用單總線方式敷設，即由統(tǒng)一的通信干線通過分支器接I/O站，而不是呈星敷設。

(3)分支器應盡可能靠近I/O站，以減少干擾。

(4)通信電纜末端應接75Ω電阻的BNC電纜終端器，與各I/O柜相連接，將電纜由I/O柜拆下時，帶75Ω電阻的終端頭應連在電纜網絡的一頭，以保持良好的匹配。

(5)通信電纜與高壓電纜間距至少應保證40cm/kV；必須與高壓電纜交叉時，必須垂直交叉。

(6)通信電纜應避免與交流電源線平行敷設，以減少交流電源對通信的干擾。

(7)通信電纜敷設要避開高溫及易受化學腐蝕的地區(qū)。

(8)電纜敷設時要按0.05%/℃留有余地，以滿足熱脹冷縮的要求。

(9)所有電纜接頭，分支器等均應連接緊密，用螺釘緊固。

(10)剝削電纜外皮時，切忌損壞屏蔽層，切斷金屬鉑與絕緣體時，一定要用剝線鉗，切忌刻傷損壞中心導線。

三、系統(tǒng)接地問題的討論

(1)主機及各分支站以上的部分，其接地應用10mm2的編織銅線匯接在一起經單獨引下線接至獨立的接地網，一定要與低壓接地網分開，以避免干擾。系統(tǒng)接地電阻應小于4Ω。PLC主機及各屏、柜與基礎底座間要墊3mm厚橡膠使之絕緣、螺栓也要經過絕緣處理。

(2)I/O站設備本體的接地應用單獨的引下線引至共用接地網。

(3)通信電纜屏蔽層應在PLC主機側I/O處理模塊處一起匯集接到系統(tǒng)的專用接地網，在I/O站一側則不應接地。電纜接頭的接地也應通過電纜屏蔽層接至專用接地網。

(4)電源應采用隔離方式，即電源中性線浮地，當不平衡電流出現(xiàn)時將經電源中性線直接進入系統(tǒng)中性點，而不會經保護接地形成回路，造成對PLC運行和干擾。

(5)I/O模塊的接地接至電源中性線上。