鄭州繼飛機(jī)電設(shè)備有限公司

新密自動化控制柜-中壓自動化控制柜-繼飛機(jī)電(多圖) ：

1 ． PLC 型號的選擇

在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等） 、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，新密自動化控制柜，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要 以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面來 考慮。

（ 1 ）對輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇 盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會造成一定浪費(fèi)。 要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC的點(diǎn)數(shù)。 另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)的60 ％； PLC每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力 （ A/ 點(diǎn)）也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異； 一般PLC

的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時(shí)要考慮這些問題。PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。

（ 2 ）對存儲容量的選擇 對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù) 乘 5 字 / 點(diǎn)來估算；計(jì)數(shù)器 / 定時(shí)器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸 入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時(shí) 按每個(gè)接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，選擇容量時(shí)留有裕 量要大些。 （ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時(shí)間延遲（一般在 2 ～ 3 個(gè)掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問題。 （ 4 ）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型不同的負(fù)載對 PLC的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC有許多優(yōu)點(diǎn)，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價(jià)格相對較便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活 （可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的PLC。

（ 5 ）對在線和離線編程的選擇

離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個(gè) CPU ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進(jìn)行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè) CPU ， 主機(jī)的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將 按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程既能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計(jì)算機(jī)，并配 置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。

（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型

若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、上位計(jì)算機(jī)及CRT 等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。

（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇

在相同功能和相同 I/O 點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊） ，容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇 PLC的結(jié)構(gòu)形式。 2 ．分配輸入 / 輸出點(diǎn) 一般輸入點(diǎn)和輸入信號、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對應(yīng)的。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號，分配給每一個(gè)輸入信號和輸出信號，即進(jìn)行編號。 在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或 并聯(lián)），然后再接到輸入點(diǎn)。 （ 1 ）確定 I/O 通道范圍不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可 “張冠李戴 ”。必須參閱有關(guān)操作手冊。 （ 2 ）部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，觸摸自動化控制柜，而是在控制其他繼電器、定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù) 處理用。 從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時(shí)的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器

如果現(xiàn)在有個(gè)項(xiàng)目，需要MODBUS控制五個(gè)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(fù)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?yàn)榇谠谕粫r(shí)間，只能進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交互。這個(gè)一次，高低壓開關(guān)自動化控制柜，是指一次讀或是寫操作。這就好比一個(gè)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，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(dāng)交，通過程序控制通信流程，這就是輪詢方式。

而MODBUS通信實(shí)現(xiàn)輪詢，有兩個(gè)常用的方法。

1 時(shí)間間隔法

所謂時(shí)間間隔法，就是每個(gè)操作分配一個(gè)固定的時(shí)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(dāng)然，這個(gè)時(shí)間是要根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)置的，我們看一個(gè)例子：

圖一時(shí)間間隔

如圖一所示，這是一個(gè)BLINK 和計(jì)數(shù)器兩個(gè)功能塊組成的程序，BLINK產(chǎn)生一個(gè)50毫秒的脈沖，而計(jì)數(shù)器對此脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)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(shí)間。

圖二 利用時(shí)間間隔觸發(fā)通信

如圖二，紅色圓圈部分，當(dāng)數(shù)值等于1的時(shí)候，我們寫入地址0002，當(dāng)數(shù)值等于2的時(shí)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(shí)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(dāng)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(dāng)上一個(gè)通信功能塊的BUSY信號產(chǎn)生下降沿的時(shí)候，證明這次通信已經(jīng)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(diǎn)，的方式就是兩者結(jié)合。利用時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間間隔的設(shè)置就很講究，時(shí)間太短，可能通信還沒完成，時(shí)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(gè)問題，但是，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)通信出錯(cuò)，BUSY信號無法給出，就會造成后面的通信無法進(jìn)行，那么該如何結(jié)合呢？那就是用時(shí)間間隔來確定從站之間的通信間隔，而同一個(gè)從站的讀寫就用功能塊信號觸發(fā)，這樣即使通信有錯(cuò)誤，也只是影響一個(gè)從站。

我們?yōu)槊總€(gè)從站分配30毫秒的時(shí)間，那么輪詢10個(gè)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(gè)站的通信時(shí)間。因?yàn)槌^10個(gè)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(gè)從站內(nèi)部，要讀寫多次的時(shí)候，就用BUSY信號觸發(fā)。這樣，即使一個(gè)從站通信出現(xiàn)問題，也不會影響下一個(gè)從站的通信。

PLC編程要點(diǎn)

（1）根據(jù)控制流程圖分配程序段

根據(jù)前期控制流程圖將控制程序分解成不同的程序段，這樣可以使程序整體結(jié)構(gòu)清晰，便于后期調(diào)試程序。如果項(xiàng)目較復(fù)雜，將程序分段后便于分配給若干名編程人員同時(shí)編程和調(diào)試，從整體上提高了編程效率。

（2）編制I/O表和內(nèi)存表

編制I/O表是給每個(gè)輸入/輸出點(diǎn)分配地址并做注釋，避免編程時(shí)出現(xiàn)I/O點(diǎn)混亂的問題。編制內(nèi)存表是分配PLC內(nèi)存地址給程序的中間變量并做注釋，便于編程時(shí)引用。

（3）簡化編程

編程員在熟悉PLC指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，熟練使用高ji指令編程，可以極大地減少編程工作量，節(jié)省PLC存儲器空間，有助于更好地發(fā)揮PLC功能。

（4）注釋清晰

為了方便后期調(diào)試程序，編程時(shí)需將每個(gè)相關(guān)點(diǎn)的注釋清晰地biao注在程序中，包括使用的特殊指令目的等。程序可讀性好，為后期項(xiàng)目維護(hù)和升級打下基礎(chǔ)。

PLC程序調(diào)試方法

PLC應(yīng)用程序的調(diào)試工作可以分為模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩個(gè)步驟。

一、模擬調(diào)試

模擬調(diào)試是指根據(jù)開關(guān)量I/O單元上各位對應(yīng)的發(fā)光二極管的顯示狀態(tài)而不帶輸出設(shè)備進(jìn)行的調(diào)試。

設(shè)計(jì)好控制程序后，中壓自動化控制柜，一般先作模擬調(diào)試。有的PLC廠家提供了在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行、可用來替代PLC硬件來調(diào)試程序的仿zhen軟件，例如歐姆龍公司與CX-Programmer編程軟件配套的CX-Simulator仿zhen軟件等。在仿zhen時(shí)按照系統(tǒng)功能的要求，將某些輸入元件位強(qiáng)制為ON或OFF，或改寫某些元件中的數(shù)據(jù)，監(jiān)視系統(tǒng)的功能是否能正確實(shí)現(xiàn)。

如果連接上PLC硬件來調(diào)試程序時(shí)，可以使用接在輸入端子上的小開關(guān)和按鈕來模擬PLC實(shí)際的輸入信號，例如用它們發(fā)出操作指令，或者用它們模擬實(shí)際的反饋信號，如行程開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開等。通過開關(guān)量輸出單元上各輸出點(diǎn)對應(yīng)的發(fā)光二極管，觀察輸出信號是否滿足設(shè)計(jì)的要求。

調(diào)試順序控制程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合順控圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生活動步狀態(tài)的正確變化，該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬剑械暮罄m(xù)步是否變?yōu)榛顒硬剑约案鞑奖或?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、順控圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)修改程序，直到在各種可能的情況下輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。

總之，模擬調(diào)試是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作中一項(xiàng)很重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實(shí)際效果。模擬調(diào)試和程序編寫是密不可分的，程序的許多功能是在調(diào)試中不斷修改和逐步完善的。模擬調(diào)試既可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場實(shí)施。如果是在現(xiàn)場進(jìn)行模擬調(diào)試，那就應(yīng)將PLC系統(tǒng)與現(xiàn)場信號隔離，切斷I/O單元的外部電源，以免引起不必要的損失。

二、聯(lián)機(jī)調(diào)試

聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將PLC安裝到控制柜中，并連接輸入元件和輸出負(fù)載，運(yùn)行控制程序進(jìn)行整體調(diào)試的過程。

在對程序進(jìn)行模擬調(diào)試的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制柜，PLC之外其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。完成控制柜內(nèi)部接線后，應(yīng)測試接線?？梢栽诳刂乒竦慕泳€端子上模擬PLC外部的開關(guān)量輸入信號，或操作控制柜面板上的按鈕和指令開關(guān)，觀察對應(yīng)PLC輸入點(diǎn)的狀態(tài)變化是否正確。用編程器或編程軟件將PLC的輸出點(diǎn)強(qiáng)制置位或復(fù)位，觀察對應(yīng)PLC的負(fù)載（如外部的繼電器、接觸器等）動作是否正常，或?qū)?yīng)控制柜接線端子上輸出信號的狀態(tài)變化是否正確。

對于有模擬量輸入的系統(tǒng)，可以給變送器提供標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號，通過調(diào)節(jié)單元上的電位器或程序中的參數(shù)，使模擬量輸入信號和轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量之間的關(guān)系滿足要求。

在現(xiàn)場安裝好控制柜并完成柜內(nèi)接線測試后，將外部的輸入元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)接入PLC，將PLC置于運(yùn)行模式，運(yùn)行控制程序，檢查控制系統(tǒng)是否能滿足要求。

在調(diào)試過程中將暴露出PLC系統(tǒng)可能存在的硬件問題及梯形圖設(shè)計(jì)中的問題，發(fā)現(xiàn)問題后在現(xiàn)場加以解決，直到完全符合要求。全部調(diào)試完成后，還要經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行，以檢驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性。