( 1 )对输入 / 输出点的选择
盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。
要先弄清除控制系统的 I/O 总点数,再按实际所需总点数的 15 ~ 20 %留出备用量(为系统的改造等留有余地)后确定所需 PLC 的点数。
另外要注意,一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制,一般同时接通的输入点不得**过总输入点的 60 %; PLC 每个输出点的驱动能力( A/ 点)也是有限的,有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异;一般 PLC 的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。在选型时要考虑这些问题。
PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级,但这种 PLC 平均每点的价格较高。如果输出信号之间不需要隔离,则应选择前两种输出方式的 PLC 。
( 2 )对存储容量的选择
对用户存储容量只能作粗略的估算。在仅对开关量进行控制的系统中,可以用输入总点数乘 10 字 / 点+输出总点数乘 5 字 / 点来估算;计数器/ 定时器按( 3 ~ 5 )字 / 个估算;有运算处理时按( 5 ~ 10 )字 / 量估算;在有模拟量输入 / 输出的系统中,可以按每输入 / (或输出)一路模拟量约需( 80 ~ 100 )字左右的存储容量来估算;有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量粗略估算。后,一般按估算容量的50 ~ 100 %留有裕量。对缺乏经验的设计者,选择容量时留有裕量要大些。
( 3 )对 I/O 响应时间的选择
PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟(一般在 2 ~ 3 个扫描周期)等。对开关量控制的系统,PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求,可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。
( 4 )根据输出负载的特点选型
不同的负载对 PLC 的输出方式有相应的要求。例如,频繁通断的感性负载,应选择晶体管或晶闸管输出型的,而不应选用继电器输出型的。但继电器输出型的 PLC 有许多优点,如导通压降小,有隔离作用,价格相对较便宜,承受瞬时过电压和过电流的能力较强,其负载电压灵活(可交流、可直流)且电压等级范围大等。所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC 。
( 5 )对在线和离线编程的选择
离线编程示指主机和编程器共用一个 CPU ,通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。编程状态时, CPU 只为编程器服务,而不对现场进行控制。编程器编程属于这种情况。在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ,主机的 CPU 完成对现场的控制,在每一个扫描周期末尾与编程器通信,编程器把修改的程序发给主机,在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。计算机辅助编程既能实现离线编程,也能实现在线编程。在线编程需购置计算机,并配置编程软件。采用哪种编程方法应根据需要决定。
( 6 )据是否联信选型
若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络,则 PLC 需要有通信联网功能,即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及 CRT 等的接口。大、中型机都有通信功能,目前大部分小型机也具有通信功能。
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西门子PLC系列产品的特点简介
LOGO、S7-200、S7-300和S7-400系列PLC,这几个系列PLC基本是由南京出产,网上相关介绍资料也比较多了,就不做太多介绍。重点为大家介绍下进口的S7-1200和S7-1500系列PLC,目前这块网上谈及的资料并不是很多,以供大家了解。
LOGO和S7-200是**小型化的PLC,适合于单机控制或小型系统的控制,适用于各行各业,各种场合中的自动检测、监测及控制等;S7-300是模块化小型PLC系统,可用于对设备进行直接控制,可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控,还适合中型或大型控制系统的控制,能满足中等性能要求的应用;S7-400则用于中、性能范围的可编程序控制器,能进行较复杂的算术运算和复杂的矩阵运算,还可用于对设备进行直接控制,也可以对多个下一级的可编程序控制器进行监控。
S7-1200是紧凑型PLC,是S7-200的升级版,具有模块化、结构紧凑、功能全面等特点,适用于多种应用,能够**现有投资的长期安全。它采用较快的处理芯片,布尔运算执行速度从S7-200的0.22us提升到0.08us,提升幅度达275%,非常接近S7-300的水平,而且经过测试,S7-1200与S7-300计算速度基本一致,大幅S7-200。它采用的CPU工作存储器远**S7-200的存储器,支持存储卡的容量甚至**过了S7-300所支持的存储卡容量,标配PROFINET以太网接口,以及全面的集成工艺功能,可以作为一个组件集成在完整的综合自动化解决方案中。
S7-1500是新一代大中型PLC,比S7-300/400的各项指标有很大的提高,专为中设备和工厂自动化设计,可供用户使用的充足的资源和**高速的运算处理速度,拥有的系统性能,并集成一系列功能,包括运动控制、工业信息安全,以及可实现便捷安全应用的故障安全功能。其创新的设计使调试和安全操作简单便捷,而集成于TIA博途的诊断功能通过简单配置即可实现对设备运行状态的诊断,简化工程组态,并降低项目成本。
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培养PLC应用人才的关键是自主学习
可编程控制器(PLC)具有结构灵巧,硬件配置灵活方便、可靠性高、抗干扰能力强,易学易用的特点,已作为普遍的自动化控制器件广泛应用于各行各业。《PLC原理及应用》课程已成为工科院校一门覆盖面较广的专业课,作为学校如何培养出高素质应用型PLC人才,这成为社会、学校、教师与家长关注的焦点。根据多年的教学实践,就影响PLC人才培养的各个因素的提高与协同,我提出以下几点建议以供参考:
一、教学与实习设备投入。在PLC课程的实践教学中,应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行**地联系,扩大实习实训课时的比重,逐步加大学校相关设备的投入,建立较为完备的PLC技术仿真实训室,从而为“PLC仿真项目开发”的实训教学创造良好条件。教学实践证明,只有通过PLC仿真项目方面的实训,让学生亲自编程、实际接线和仿真调试,并对运行过程中所遇到的问题进行分析和改进,才能真正培养学生创新思维和综合职业能力,真正实现学生毕业后在PLC技术应用领域“**上岗”的终教学目标。
二、理论、实验与实训教学。任何课程教学活动的首要任务都是激发学生的学习兴趣,同样在PLC教学中激发学生的兴趣并不难,重要的是让学生不断地提高,不断地体验到成功的喜悦,这样才能始终保持其浓厚的兴趣。
PAC的轻便控制引擎是非常**的。PAC设计了一个通用的、软件形式的控制引擎用于应用程序的执行,控制引擎在实时操作系统与应用程序之间,这个控制引擎与硬件平台无关,可以在不同平台的PAC系统间移植。因此对于用户来说,同样的应用程序不需根据系统的功能需求和投资预算选择不同性能的PAC平台。这样,根据用户需要的迅速扩展和变化,用户的系统和程序*变化,即可无缝移植。PAC的操作系统采用通用的实时操作系统,如GE Fanuc的PACSystems系列产品即采用通用的、成熟的WindRiver公司的VxWorks实时操作系统,其可靠性已经得到**大量的应用的证实。PAC系统的硬件结构采用标准的,通用的嵌入式系统结构设计,这样其处理器可以使用的高性能CPU,如GE Fanuc的PACSystems 系列产品的CPU 即采用了Pentium300/700MHz 处理器,而且即将推出PentiumM 处理器的CPU。
例如,研华公司全新一代的PAC控制器APAX-5000 系列,了控制、信息处理、网络通讯、影像及语音功能。此系列还具备**的双独立式CPU控制架构,分别控制HMI/SCADA及I/O的不同任务,并提供热备等多种应用架构,软件部份提供支持标准IEC-61131-3的软逻辑软件以及可以进行编程的 环境下的开发驱动软件,APAX -5000 非常适用于严苛的批次生产应用领域,如:半导体制程设备、制药、风力控制、钢铁、IC检测机台控制及食品饮料业。
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可编程控制器控制系统设计方法
一、问题提出
可编程控制器技术主要是应用于自动化控制工程中,如何综合地运用**学过知识点,根据实际工程要求合理组合成控制系统, 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。
二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤
1 .系统设计的主要内容
( 1 )拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定,它是整个设计的依据;
( 2 )选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构;
( 3 )选定 PLC 的型号;
( 4 )编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图;
( 5 )根据系统设计的要求编写软件规格说明书,然后再用相应的编程语言(常用梯形图)进行程序设计;
( 6 )了解并遵循用户认知心理学,重视人机界面的设计,增强人与机器之间的友善关系;
( 7 )设计操作台、电气柜及非标准电器元部件;
( 8 )编写设计说明书和使用说明书;
根据具体任务,上述内容可适当调整。
2 . 系统设计的基本步骤
可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤,如图 1 所示。
4)输入输出组件(I/0模块)
I/0模块是CPU与现场I/0装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/0模块和各种用途的I/0组件供用户选用。如输入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换数据、误码较验、A/D或D/A转换以及其它功能模块等。I/0模块将外界输入信号变成CPU能接受的信号,或将CPU的输出信号变成需要的控制信号去驱动控制对象(包括开关量和模拟量),以确保整个系统正常工作。
输入的开关量信号接在IN端和0V端之间,PLC内部提供24V电源,输入信号通过光电隔离,通过R/C滤波进入CPU控制板,CPU发出输出信号至输出端。PLC输出有三种型式:继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。
(5)编程器
编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通讯端口与CPU联系,完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控转换开关。编程器的键盘采用梯形图语言键符式命令语言助记符,也可以采用软件*的功能键符,通过屏幕对话方式进行编程。
编程器分为简易型和智能型两类。前者只能连机编程,而后者既可连机编程又可脱机编程。同时前者输入梯形图的语言键符,后者可以直接输入梯形图。根据不同档次的PLC产品选配相应的编程器。
(6)外部设备
一般PLC都配有盒式录音机、打印机、EPR0M写入器、高分辨率屏幕彩形监控系统等外部设备。
(7)电源
根据PLC的设计特点,它对电源并无特别要求,可使用一般工业电源。
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可编程控制器的工作过程及FN2N PLC的组成
PLC虽具有微机的许多特点,但它的工作方式却与微机有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式,如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式,有键按下或I/O动作则转入相应的子程序无键按下则继续扫描。PLC则采用循环扫描工作方式,在PLC中,用户程序按先后顺序存放,如:
1 × × × ×
2 × × × ×
3 × × × ×
10 × × × ×
11 ED
CPU从条指令开始执行程序,直至遇到结束符后又返回条。如此周而复始不断循环。这种工作方式是在系统软件控制下,顺次扫描各输入点的状态,按用户程序进行运算处理,然后顺序向输出点发出相应的控制信号。整个工作过程可分为五个阶段:自诊断,与编程器等的通信,输入采样,用户程序执行,输出刷新,其工作过程框图如图所示:
PLC工作过程框图
1)每次扫描用户程序之前,都先执行故障自诊断程序。自诊断内容为I/O部分、存储器、CPU等,发现异常停机显示出错。若自诊断正常,继续向下扫描。
2)PLC检查是否有与编程器和计算机的通信请求,若有则进行相应处理,如接收由编程器送来的程序、命令和各种数据,并把要显示的状态、数据、出错信息等发送给编程器进行显示。如果有与计算机等的通信请求,也在这段时间完成数据的接受和发送任务。
3)PLC的*处理器对各个输入端进行扫描,将输人端的状态送到输入状态寄存器中,这就是输入采样阶段。
4)*处理器CPU将指令逐条调出并执行,以对输人和原输出状态(这些状态统称为数据)进行“处理”,即按程序对数据进行逻辑、算术运算,再将正确的结果送到输出状态寄存器中,这就是程序执行阶段。
5)当所有的指令执行完毕时,集中把输出状态寄存器的状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号,以驱动被控设备,这就是输出刷新阶段。
PLC经过这五个阶段的工作过程,称为一个扫描周期。完成一个周期后,又重新执行上述过程,扫描周而复始地进行。扫描周期是PLC的重要指标之一,在不考虑*二个因素(与编程器等通信)时,扫描周期T为:
T=(读入一点时间×输入点数)+(运算速度×程序步数)+(输出一点时间×输出点数)十故障诊断时间
显然扫描时间主要取决于程序的长短,一般每秒钟可扫描数十次以上,这对于工业设备通常没有什么影响。但对控制时间要求较严格,响应速度要求快的系统,就应该精确的计算响应时间,细心编排程序,合理安排指令的顺序,以尽可能减少扫描周期造成的响应延时等不良影响。
PLC与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电接触器控制是按“并行”方式工作的,也就是说是按同时执行的方式工作的,只要形成电流通路,就可能有几个继电器同时动作。而PLC是以反复扫描的式工作的,它是循环地连续逐条执行程序,任一时刻它只能执行一条指令,这就是说PLC是以“串行”方式工作的。这种串行工作方式可以避免继电接触器控制的触点竞争和时序失配问题。
总之,采用循环扫描的工作方式也是PLC区别于微机的特点,使用者应特别注意。
FN2N PLC 的规格及组成
FN2N系列PLC有FN2N16、FN2N32、FN2N48、FN2**4、FN2N80 、FN2N128等, FN2N 32,主要由以下几个部分构成:
1、控制单元:设有与编程器,计算机的接口,与I/O扩展单元相连的扩展口,输入、输出端子、电源输入和输出端子,FN2N有16个输入点和16个输出点。
2、扩展单元。
3、智能单元。
4、链接单元。
5、编程工具:使用MELSOFT GX Developer编程软件。
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