plc控制系统范文
时间：2023-03-23 17:00:16
导语：如何才能写好一篇plc控制系统，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
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一、前言
可编程控制器（plc）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术，面向控制过程、面向用户，适应工业环境，操作方便的数字式电子装置。它使用可以编程的记忆单元来存储指令，执行数字和逻辑运算，并通过数字量的输入、输出实现对工业生产过程的控制。就PLC本身来说，在设计和制造过程中厂家已采取了多层次的抗干扰措施，具有一定的稳定性和可靠性，但由于PLC的应用场合越来越广，应用环境越来越复杂，所受的干扰也就越来越多。如来自电源波形的畸变；现场设备产生的电磁干扰；接地电阻的耦合；输入元件的抖动等各种形式的干扰，都可能使系统不能正常工作。因此，研究PLC控制系统抗干扰信号的来源、成因及其抑制措施，对于提高PLC控制系统的抗干扰能力及可靠性具有重要意义。
二、PLC控制系统的安装和使用环境
PLC是专为工业控制设计的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境中使用。但是，在PLC控制系统中，如果环境过于恶劣，或安装使用不当，将会降低系统的可靠性。PLC使用环境温度通常在0℃～55℃范围内，应避免太阳光直接照射，安装位置应远离发热量大的器件，同时应保证有足够大的散热空间和通风条件。环境湿度一般应小于85%，以保证PLC有良好的绝缘。在含有腐蚀性气体、浓雾或粉尘的场合，需将PLC封闭安装。此外，如果PLC安装位置有强烈的振动源，系统的可靠性也会降低，所以应采取相应的减振措施。
三、影响PLC控制系统稳定的干扰类型
1、辐射干扰。能产生空间辐射电磁场的设备均能影响到PLC的正常运行。如，大的电力网络、电器设备的暂态过程、运行中的高频感应加热设备以及雷电等。若此时PLC置于其辐射场内，其信号、数据线和电源线即可充当天线接受辐射干扰。此种干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场的大小、频率有关。
2、传导干扰
（1）来自电源的干扰。在工业现场中，开关操作浪涌、大型电力设备的起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等均能在电网中形成脉冲干扰。PLC的正常供电电源均由电网供电，因而会直接影响到PLC的正常工作。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间的电磁干扰而产生持续的高频谐波干扰。特别在断开电网中的感性负载时产生的瞬时电压峰值是额定值的几十倍，其脉冲功率足以损坏PLC半导体器件，并且含有大量的谐波可以通过半导体线路中的分布电容、绝缘电阻等侵入逻辑电路，引起误动作。
（2）来自信号传输线上的干扰。除了传输有效的信息外，PLC系统连接的各类信号传输线总会有外部干扰信号的侵入。此干扰主要有两种途径：①通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰；②信号线上的外部感应干扰，其中静电放电、脉冲电场及切换电压为主要干扰来源。由信号线引入的干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。若系统隔离性能较差，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作甚至死机。
3、地电位的分布干扰。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。地电位的分布干扰主要是各个接地点的电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，从而引起地环路电流，该电流可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。由于PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。
4、PLC系统本身产生的干扰。产生这种干扰的主要原因是系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射。如，逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响；模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。
四、抗干扰设计
1、选择抗干扰性能好的设备。在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性，尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等；再次是靠考查其在类似工作中的应用实绩。在选择国外进口产品时要注意，我国是采用220V高内阻电网制式，而欧美地区是110V低内阻电网。由于我国电网内阻大、零点电位漂移大、地电位变化大，工业企业现场的电磁干扰至少要比欧美地区高4倍以上，对系统抗干扰性能要求更高。在国外能正常工作的PLC产品在国内工业中就不一定能可靠运行，这就要在采用国外产品时，按我国的标准（GB/T13926）合理选择。
2、综合抗干扰设计。主要考虑来自系统外部的几种抑制措施，内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是动力电缆应分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外，还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。
五、主要抗干扰措施
1、对电源干扰的抑制。PLC系统电源必须要与整个供电系统的动力电源分开，一般在进入PLC系统之前加隔离变压器，并合理布置电源线，强电与弱电电缆要严格分开。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的电源，而对于变送器供电电源以及和PLC系统有直接电气连接的仪表供电电源，并没受到足够的重视。虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。
2、对线间干扰的抑制。PLC控制系统线路中有电源线、输入/输出线、动力线和接地线，布线不恰当则会造成电磁感应和静电感应等干扰，因此必须按照特定要求布线，如尽可能的等间距，以及避免线路绕圈等。不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敷设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敷设，以减少电磁干扰。
3、硬件及软件抗干扰措施。信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。硬件抗干扰措施的目的是尽可能地切断干扰进入控制系统，但由于干扰存在的随机性，尤其是在工业生产环境下，硬件抗干扰措施并不能将各种干扰完全拒之门外，这时可以发挥软件的灵活性与硬件措施相结合来提高系统的抗干扰能力。如，利用“看门狗”方法对系统的运动状态进行监控；数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件保护等。
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【关键词】PLC控制系统；抗干扰；措施
PLC控制系统作为自动化生产中重要组成部分，其在工业生产中有重要的作用。PLC控制系统不仅具有较强的可操作性和可靠性，同时也能较好的适应外部恶劣环境，凭借其优势在工业生产中已经得到了广泛应用。但是在其使用过程中，常会受到外界干扰，而使其不能更好的发挥作用。如何将PLC控制系统更好应用在现代化工业自动化生产中，已经成为相关产业值得思索的事情。
1 PLC控制系统中的抗干扰源
1.1 受电源干扰
PLC系统是由电网进行供电的，然而电网覆盖面积比较广，在电网传播过程中常会受到空间电磁的干扰，这样就会使电压、电流受到干扰，进而使电源受到干扰。特别是当大型设备、交流传动装置、电网短路的冲击，会通过相应的电路将干扰传到电源边，进而影响PLC控制系统正常运行。
1.2 受接地干扰
PLC控制系统在接地不规范的情况下，也会出现引起相应的干扰。就PLC控制系统来说，接地是十分重要的，正常情况下，PLC控制系统能与交流地接线、系统接地线、保护接地线及屏蔽接地线进行连接。但是在实际应用的过程中，常会因为安装和维护中的一些人为因素或非人为因素，而使与PLC控制系统线连接的地线出现一些漏洞，相应的电磁干扰会通过这些漏洞对PLC控制系统进行干扰。接地线安装问题，也会因各个接地电压不同而出现电位差，甚至会引起接地闭合环流电流，这些闭合环电流会在电磁场的感应下产生感应电流，感应电流和信号线路之间产生相应磁场的影响，而使PLC控制系统无法运行。
1.3 受信号采集干扰
PLC系统在运行过程中，常会受到电磁信号采集的干扰。对于PLC系统来说，在信号传输的过程中总会有各种各样的传输线，不管是输入信号线，还是输出信号线、控制线，在线路中都有直流、交流、模拟量等不同的信号传输。这些信号一旦受外界干扰，就会影响PLC控制系统的正常运行。信号采集干扰一般是信号线路受空间电磁的干扰而影响PLC系统正常运行，也可能是相应线路受变送器供电电源或信号仪供电电源的干扰，而使信号采集受到干扰，使PLC系统不能正常运行。
1.4 受空间辐射干扰
能够产生空间辐射的因素很多，电力网络、电力设备的暂态过程和高频感应加热设备都会引起空间辐射干扰，雷电、无线广播也会引起空间辐射干扰，最终产生电磁辐射。对于空间电磁辐射来说，其分布是比较复杂的，一旦PLC控制系统在空间辐射范围内，就会受到相关辐射的干扰。一般情况下，PLC控制系统会受到两个方面的空间辐射干扰，一是内部产生的干扰，一是由通信电路感应而产生的通信网络辐射干扰。当PLC控制系统的辐射干扰受到现场设备产生的电磁或是设备产生的电磁场干扰时，就会影响PLC控制系统的正常运行。
2 PLC控制系统中的抗干扰措施
2.1 解决电源干扰措施
在PLC系统干扰源中，电源干扰是影响PLC系统正常运行的关键性因素。要想解决这一问题，就应该对电网中的干扰进行抑制。在选用变压器的时候，就应该注意其容量要比实际需要的容量大1.5倍左右。在使用的过程中必须保证其屏蔽层是完好接地的，次级圈连接线要使用双绞线，以减少电源线之间的干扰。PLC控制电源在条件允许的状况下，可以在隔离变压器之前，就加入相应的滤波器，但是这时的变压器的初级和次级连接线使用的是双绞线。只有经过相应的滤波隔离后干扰才会渐渐的减弱，系统的可靠性才能增强。一般情况下，PLC控制系统采用的供电方式是以控制器I/O系统为主的。控制器和I/O系统都是由各自的隔离变压器进行供电的，同时也是与相应的电路、电源分开的。一旦其中一部分电源出现故障，也能保证其他电源正常工作；一旦输入、输出供电中断，相应的控制器也能继续供电，同时保证系统的可靠性。供电质量缺乏相应保证时，特别是暂时性的停电，控制器可以通过UPS进行不间断的供电，也就是将控制器表面的变压器转变为UPS不间断的稳压电源。对于那些不重要的设备，可以采用双路供电系统，来提高相应系统的可靠性。
2.2 解决接地干扰措施
PLC系统在于相应地线连接的时候，不仅要注意其安全，同时也要注意其受电磁干扰的影响。在受到接地干扰的时候，就应该采取相应的措施，对干扰进行抑制。在选用接地线的时候，最好能选择那些与PLC系统相符合质量好的接地线，毕竟正确的选择地线对PLC控制系统是有利的。同时在这里值得注意的一点就是接地方式与相应的输入信号频率是有一定关系的。当信号频率低于一兆赫兹的时候，可以选用一点接地方式；当信号频率高于十兆赫兹的时候，一般情况下，也是采用一点式接地方式，但是这种一点式方式必须保证所有地线的端子与最近的接地点是联系在一起的，同时也要保证接地电阻不大于一百欧姆，以保证PLC控制系统的正常运行。
2.3 解决信号采集干扰措施
要想解决PLC控制系统信号采集干扰问题，就应该对PLC控制系统的动力线及信号线各自配线。当这些线必须在一个槽内的时候，就应该对不同种类线进行分批捆扎，在条件允许的状况下，最好分槽走线，毕竟分槽走线能将干扰抑制到最小。用信号隔离器来解决信号采集干扰也能达到应有的目的。信号隔离器不仅能通过PLC接收到相应信号，同时也能通过半导体器件对其进行调制、变换，经过光感应器或磁感应器实现隔离转换，最终可以对原来的信号进行调节，使其与接地电源之间保持独立，进而有效的解决信号采集干扰问题，保障PLC系统的正常运行。
2.4 解决空间辐射干扰措施
当PLC系统受空间辐射干扰强烈的时候，可以通过设置接地电缆或是对PLC装置进行屏蔽，来保护PLC系统的相关元件。对PLC装置接地电缆或是对PLC装置进行屏蔽作为解决空间辐射电磁干扰重要措施，对PLC系统有序运行有重要作用。在设置电缆或是对其进行屏蔽时，可以将到部分PLC中的CPU增加到一块金属板上，并将其焊在电路板的地线上，也可以将CPU作为一个金属壳封装的插件，以便更好的对空间辐射电磁干扰进行屏蔽。
3 结束语：
随着经济的不断发展，自动化控制技术也在不断的发展中，特别是PLC控制系统的发展，为现代化工业发展创造了条件。 然而，在使用PLC控制系统的时候，总会受到一些限制性因素的干扰，而影响系统的正常运行。就目前来看，PLC控制系统的抗干扰性已经成为系统运行主要因素。要想使PLC控制系统更好的运行，就应该对PLC系统干扰源进行分析，在其设计和施工中采取相应的措施，解决相应干扰问题，以提高控制系统的性能。
参考文献：
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[3]刘敏.PLC控制系统的电磁干扰及抗干扰措施[J].包钢科技.2011.(01)．
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1.1铺设电缆桥架时应注意的问题PLC控制系统的信号通过导线与现场各种变送器、传感器一次检测元件及执行器相连接。在信号传输过程中，电缆桥架上的平行线之间互感、强电场会通过电缆间的分布电容相互产生窜扰，从而对系统形成干扰。采取以下措施可以避免或减小这种干扰。（1）高、低压、仪表电缆要分桥架，各自用专用桥架敷设；避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰。（2）仪表系统电缆桥架和敷设强电电缆的桥架之间的距离一般应大于200mm，防止辐射干扰。（3）电缆桥架相交时尽可能保持水平直角或垂直交叉。
1.2正确选用电缆以及正确的接线方式（1）选用屏蔽电缆，尤其是模拟量、脉冲量（例如转速）信号一定要采用单信号单电缆，不能采用多芯电缆。（2）220V交流电压等级信号不能与24V直流等级信号（包括供电），不能共用一多芯电缆。（3）长距离信号的传递，应选用较大截面的导线，避免信号衰减，尤其是电压信号、mv信号。（4）屏蔽电缆的屏蔽层不可多点接地，多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接地，避免形成环流。（5）电缆中不用的多余线芯，应该将室外端悬空，用绝缘胶布包好，另一端在仪表盘内牢固地接在专用接地铜排上。（6）信号电缆的屏蔽层要接在专用接地铜排上，使用独立的专用接地体，不与其它性质的接地体共用接地体。（7）现场来的电缆，若现场未接一次元件，另一端也不应接在仪表盘的二次仪表（PLC或DCS）上。
1.3具有完整、良好的接地系统，并能在施工中正确、可靠接地接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施，目前在控制系统接地方面存在3个突出问题：（1）接地网制作成本高，难度大，很难满足阻值要求，因而接地网数量不够；（2）对控制系统缺乏全面了解，无法确定正确的接地方法；（3）对接地的重要性缺乏认识，不能做到可靠接地。接地是一个很复杂的技术专题，由于人们对它缺乏足够的认识和了解，所以往往忽视了它的重要性和危害性。要保证系统稳定和可靠的运行，“接地环路”问题是在系统信号处理过程中必须解决的问题。限于篇幅，这里不做深入讨论，下面仅介绍具体做法。（1）对控制系统而言，应制作3个接地网：保护地、系统地、屏蔽地。保护地（又称电气地），专门用于连接仪表盘和盘内各种仪表（包括PLC、DCS设备）的外壳。系统地（又称信号地、逻辑地），连接24VDC电源的负端和信号的负端（俗称冷端）。屏蔽地，专门用于连接屏蔽电缆的屏蔽层。严格按上述要求做到分类接地。（2）220V信号线的屏蔽层应接到保护地上，而不是屏蔽地。（3）如果没有屏蔽地接地网，只可将24VDC信号屏蔽线接到信号地上。（4）注意接地连接的可靠性。连接件应采用导电性能好、不易生锈的黄铜件，可靠牢固连接，并进行防护处理，以防以后锈蚀。（5）对分别具有系统地和悬浮零（或称悬浮地）的仪表之间的连接，应使用信号隔离器过渡，以防形成环流、抬高悬浮零点的电位，损坏具有悬浮零的仪表。（6）对具有特殊要求的仪表，特别是国外仪表要严格按照该仪表的接地要求进行接地连接，例如BENTLY系列轴运动监测仪，要求屏蔽线连接在它的“COM”端，就不能按常规接到屏蔽地上。另外，还要注意站在控制系统的整体角度，考虑仪表之间的连接关系，以及可能造成的相互影响。（7）接地体埋设时，一定要注意与防雷接地体的距离保持在5米以上，防止发生反击现象。（8）对于PLC控制系统，接地极的接地电阻小于2Ω，接地极埋在距建筑物10~15m远处，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。（9）当选择测量装置各个部分与大地浮置起来，要注意全机与地的绝缘电阻不能小于50MΩ，也能有效的抗除干扰。
1.4在输入信号出现波动时，干扰主要来自以下三方面（1）不同仪表设备使用独立电源,因接地形成电位差引起的地电流。（2）自然干扰，如雷电。（3）人为干扰，如对讲机电磁波、电机电流形成的电磁场等。在各个过程环路中使用信号隔离方法，加一个信号隔离器后就可解决问题，隔离器能对干扰进行有效抑制。断开过程环路，同时又不影响过程信号的正常传输，从而彻底解决接地环路问题。
2结束语
篇4
关键词：PLC控制系统;电器;运用
PLC控制系统是集合多方面学科研究的成果，是极具综合性的工业控制系统，大多运用于电器产业，研究表明，在PLC控制系统下，电气设备的安全性和可操作性得到大幅度的提升，缩短了生产时间，大大提高了生产效率，相对于旧产品有着不可替代的作用。
1 关于PLC控制系统
PLC的全称是Programmable Logic Controller，字面上理解为可编程逻辑控制器，其原理是在其内部储存程序内运用能够编程的储存器，实现控制，计数运算，定时等的操作系统，PLC控制系统主要由数字的编入和编出来实现对电气设备的控制。
PLC技术也可以说是运用于工业设备的特殊计算机，其内部结构依然由和计算机相似的电源，CPU，接口线路，输入和输出电路，储存器五个部分组成。中央处理器在整个系统中主要是负责数学和逻辑运算，并且在系统中是中央控制的重要部分。处理器则负责储存各类数据和程序。接口线路是PLC与外部设备连接的借口，与外部设备相连接的主要途径。其中输入输出电路的作用分别是，输入电路主要负责对输入系统中的信号进行转换与隔离，在被转换和隔离的电信号进行输入后输出电路对其电平信号进行无限放大，以此让设备运行。电源，是设备动行的重要组成部分。
PLC技术在多年的发展后，逐渐改变了传统的电气运作模式，其自动化的操作技术无疑给无数企业带来了翻天覆地的变化。从PLC发展趋势中不难看出，PLC技术所独有的现场总线控制系统，可以完全实现对所有工作点的统一操控和统一监控，实现了电气类设备的统一控制和管理，此技术的运用真正实现了大型电气设备的开放，统一和数字化的要求。同时传统的继电器内逻辑控制电路的时间和中间继电器被被PCL技术替代后，简化了内部控制，提高了电气设备的安全性和有效性。
2 在电器设备中编入PLC控制程序
在电气设备中编入控制程序的步骤需要注意的方面：
（1）评估控制任务。在电气中使用PLC控制技术之前，PLC技术是否适合电气设备，运用何种PLC系统，PLC的运行方式等问题是需要进行评估的。同时，PLC技术的安全性，系统规模，系统处理速度，和在设计系统过程中的难易程度都关系到设备的综合性能。
（2）PLC系统的型号。在整个的控制系统中，PLC机是至关重要的部分，科学合理的PLC机型，对设备的可操作性和设计成本都有很大影响。所以在PLC机型的选择上对型号，容量，电池的输入输出等方面都要严加考虑。
（3）I/O模块点数。被控制对象与PLC的信号关系，信号的性质，也影响到输入和输出量，因此需要对控制系统的储存量进行估计，同时输入和输出量是决定I/O模块点数的关键。
（4）系统的设计。在控制系统的设计过程中有两个方面是需要注意的，硬件方面的控制器，抗干扰器，电路连接设计等，软件方面主要是控制程序的编写，控制程序内包括对硬件和软件程序的控制。
（5）系统的测试。在PLC控制系统设计完毕之后还需对系统进行测试，此过程分为两步，1是对系统的模拟测试，2是与电气设备联机后进行测试。在模拟调试的过程中可以再系统外接入开关，发出信号，在输出端观察运行情况。在模拟测试完成后可进行联机测试，此过程中需要阻截外部信号输入，测试内部各层次和阶段的执行情况，检查电路运行情况，要保证PLC操作系统与设备的最佳使用状态。
3 电气设备中的PLC控制技术
（1）硬件选择。在电源选择中要确保输出电流大于I/O模块，处理器模块等方面的消耗电流之和。机型的选择过程中要考虑可操作性和功能性，控制系统的类型和所选择的机型决定了设备的功能模块。
（2）系统的控制元件。储存器的空间，系统的初始化程序，总程序和子程序，辅助程序的设定，设备的应急措施等。
（3）I/O模块。在I/O模块的设定过程中，需要由模拟测试，联机测试的输入和输出的测试结果进行分析比对，最后编入合适的输入与输出。
（4）系统的安装与测试。由PLC配线图，将所设计的PLC控制系统的接触器，熔断器，转换开关等装配到配线板上进行安装。安装完毕后，对设备的软件和硬件进行测试，观察设备实际运行状况，若设备在实际运行中出现问题，必须暂停设备，找到问题根源，检查是否在设备中是普遍性问题，找到解决措施，确认问题解决后，方可提交技术文件交付使用。
4 PLC技术的实例分析
PLC控制技术的所涉及到的领域这里以4个例子进行说明和比较。
（1）数控系统。在PLC控制系统出现后，在重工业行业引发了重要关注，例如在机床制造业中融入了PLC技术，使机床，磨床等传统手动操作的重型器械实现了数字化的操作，在提高了操作的准确性，降低废品率，提升工作效率，同时也提高了工人操作过程中的安全性。
（2）交通控制。在交通系统中，PLC技术控制了整个交通系统的所有运行模式，在PLC模式下，例如电子监控不必时时用人力进行操作，交通信号灯可以用编程模式进行操作，降低了信号灯失误率，提升了车辆行驶过程中的安全性，提高了城市的运转效率。
（3）中央空调的控制。在PLC技术运用于中央空调技术后，降低了人为操作的过程，提高了使用效率，由于由核心系统进行控制，在装置出现问题后也能及时找出故障位置，也方便维修和管理。
（4）有色冶金行业。在整个有色冶金行业中，包括了散料的输送设备、冶金传热设备、混合搅拌设备、固体分离设备、干燥设备等，其中的每一个步骤中在过去大多由人工进行操作，不仅效率低，而且成本高，危险性大。在PLC技术进入冶金业后，PLC的感应系统，在冶金过程中对温度的准确监控，对冶金工程的干燥时间的把握都有至关重要的作用，降低了生产成本，也大大提高了生产效率。
5 结语
工业是推动社会进步的一个重要指标，在PLC技术引进工业化的生产过后，实现电气业，重工业的数字化生产，在促进城市化建设方面也有显著影响。而在提高了生产效率的同时，其方便快捷的系统维护也是我们不可忽视的优点。所以可以相信PLC技术的会随着社会的进步，运用越来越广。
参考文献：
[1]石宝德，张士伟.PLC技术在机械电气控制装置中的应用[J].湖南农机，2011，38（11）.
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关键词：PLC；控制系统；网络化控制
中图分类号：C35文献标识码： A
引言
新时期随着我国科学技术水平的不断提高，PLC控制技术被广泛运用到社会生产领域，而且其在应用过程中逐渐体现出了越来越重要的作用和价值，但是PLC控制技术在实际应用中容易受到工作环境内存在的电磁干扰，这对PLC控制技术在应用中的稳定性、可靠性产生了极大影响，需要我们引起我们的重视。
1、PLC控制系统概述
PLC控制系统最初源于国外工业生产领域的应用，直译过来为“可编程逻辑控制器”。PLC控制系统的应用环境是工业生产环境，PLC在该领域的实践应用范围最为广泛。PLC控制系统的主要作用就是用来对工业生产进行过程把控，保障工业生产过程中各类机械设备的有序运行。
2、PLC控制技术的优势分析
PLC控制系统在实际应用中具有功能齐全、设计周期短、程序编写简单以及抗干扰能力强等特点，在科学技术高速发展的今天，PLC控制技术具备了运用模拟量的方式进行计算，同时其也具备了逻辑运算、输入以及输出等多种功能，同时也可以根据生产领域实际需求实现显示、记录、通信、计数以及定时等多项功能，在智能操作系统的配合下也可以实现PLC控制系统人机之间的对话，且在对设备进行控制方面，PLC在各类控制系统中具有相对较高的水平。PLC控制系统在编写程序过程中，可以使用功能图、梯形图、高级编程语言以及语句指令表等，所以没有此方面经验的操作人员可以通过短期培训便可以掌握编写程序的基本方法，而且操作人员通过培训后所编写的程序基本可以满足PLC系统运行需求。PLC控制系统在使用输入、输出功能时是使用独立的电源，并且在运行过程中采用了电光隔离技术，利用循环扫描的方式可以有效避免内部干扰源对其的干扰，PLC控制系统内部采用路由类型作为监视器，这对保障PLC系统的正常运行及功能有着重要作用。PLC控制系统在设计过程中将其内部模块都进行了防辐射处理，每个电子器件的选择都十分严谨，同时，为了提高PLC控制系统的整体功能性，在设置过程中使其系统自带自我诊断、检测故障的功能，当机器在运行过程中一旦发生故障，PLC系统将会自动发出故障警报讯号，这对提高PLC控制系统在使用中的稳定性、安全性以及可靠性有着重要作用。
3、新一代PLC技术现状
3.1、网络化能力增强
所谓网络化的能力增强是使得可编的程序控制器在传统的领域有所发展，加大了原来的使用范围。从引入的工业以太网、现场的总线、无线网络以及英特尔等各种技术运用后，PLC在工业上的应用已经突破以往。经典的可编程序控制器网络上的结构分为信息管理层次、设备控制层次、过程控制层次。在信息管理层中，工业化生产以太网扩大展开，让原先的控制和信息管理任务合二为一。设备的管控中，对现场引入了总线，从而使得工业生产过程中的仪表监测、变频器控制、MCC控制柜都能直接地与可编程序控制器PLC连接。在过程控制层中，首先是管理机界面的改革，使得可编程序控制器PLC实现不同地区的编程、管控、诊断，从而实现整个车间或者说整个厂区的大范围控制。
3.2、多任务的执行作用增加
多任务执行功能就是在一个系统中，可编程序控制器同时配备几个CPU的模板，从而使得每一个CPU模板能独立分开地执行各自的任务，同时管控执行任务过程中相关的I/O模板。在原有的功能系统上增加其多任务运行的作用，使得其网络化控制系统更加全面地适应市场的需求。
3.3、集成化软件模式的发展
据统计，PLC可编程序控制器生产系统硬件的费用在逐年降低，PLC系统集成化、软件化的投入费用在逐年上升。现阶段成形的可编程序控制器的编程、操作的界面、运行控制、设备微调、故障的诊断处理、通信等集成化功能已融为一体。
3.4、PLC网络化的高速处理功能
PLC控制系统网络化后，高速的处理功能越来越明显，其中包括运算法则在内的高速化运行、设备外部数据的交换速率加快、编程设施的处理任务高速化以及外部设备对指令反映的高速化。可编程序控制器PLC在其内核的设计部分，增加通信的功能，可以通过没有源头的总线对系统中遇到的阻碍进行解决。在内部允许多个处理器进行无限制的运作，届时也给高度分布的控制系统提供解决方案。
3.5、技术渗透性
PLC技术渗透性的可编程序控制器网络化是为了适应工业化发展的时代需求。工厂控制系统与企业信息建设日益结合。技术渗透的目的是使得工厂在不同的品牌控制器上实现可编程序、分布式控制系统之间能得到有效的数据交换。事实上，对多任务系统的实现、网络化能力提升、软件集成化发展，促进了PLC控制系统网络化和信息技术的融合发展。
3.6、可编程序控制器PLC微型化
与传统的微型PLC控制系统相比，现在的微型可编程序控制系统除了点数字量为I/O，体积小，能直接安装在机身内部，还具有网络化性能和人工控制的接口与大型可编程序控制器功能相似的作用。
4、提高PLC控制系统可靠性的措施
4.1、应用成熟技术
在PLC控制系统设计时使用与PLC类似的系统设计方法进行设计，在探索和实践过程中摸索出成熟的PLC控制系统操作可行性的体系，同时要求设计人员成熟的掌握并熟练的使用。总的来说，在设计PLC控制系统时，成熟技术占有的比重达到75%以上。因为控制系统投入运营后，基本无法进行繁琐的改进，在PLC控制系统设计时如果存在问题则此问题可能不会被发现从而造成安全隐患，从而造成非常严重的后果。
4.2、采用高质量元器件
在PLC控制系统工作时，输入信号元件以及输出执行元件是主要的影响因素，因此为了保证控制系统可靠性的高要求，必须选择高质量的元器件。而元器件的可靠性分为固有和使用两种，其中固有可靠性是由元器件的设计以及制造过程确保的；而使用可靠性则是由设计者选择的正确性以及使用的正确性来保证的。
4.3、采取有效地抗干扰措施
在工业控制现场，由于之前提到的电磁干扰问题，必须合理安装布线、隔音处理电源等，从清除或者抑制电磁干扰，保障PLC控制系统的可靠性，以便设备可以在电磁环境中正常工作。同时采用远离技术，将弱信号线与强信号线进行疏离开来，进而减小电磁对于控制系统的干扰。
5、系统发展网络化的趋势
PLC控制系统网络化已经日趋成熟，其中有两个比较大的趋势：一是PLC控制系统网络化，不再像传统的封闭式系统，迅速向外开放模式发展。其中各大品牌的PLC系统，除了有自己企业的特色的PLC网络化系统。在设备完成程序任务之时，还能够和上一部分抹计算机网络系统连接，实现信息的两面交流，使得整个系统与计算机网络成为整体。二是在现场的技术总线上得到推广。通过一根传输作用的介质，比如说双绞线、同轴电缆、光缆等，把现场安装的智能设备，比如说传感器、仪表检测、智能型的电磁阀，按照同一个通信规范进行信息内部相互的传输，这样就构成工业现场的网络化控制。这样的网络化控制和原始单纯的PLC远程控制相比，配置上更为灵活，内容更为广阔，性价比更高。
随着科学技术的不断发展，在工业化的进程中PLC控制系统逐渐被使用，实现了工业生产的自动化。在工程实践中，PLC一般用来组成生产过程控制系统。PLC的运用使其相对于传统继电器-接触系统来说，其控制的设备系统工作可靠性大大提高。随着社会的不断发展，PLC技术会不断的进步，我们需要重视起来，从而更好的促进工业的发展。
参考文献
[1]林旭鸿.PLC控制系统的网络化控制探析[J].中国高新技术企业,2014,34:70-72.
篇6
关键词：电梯；PLC控制系统；MCGS组态软件；变频调速；高层建筑 文献标识码：A
中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2015）35-0009-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.35.005
当前，我国建筑事业大力发展，各个城市的高层建筑如雨后春笋，电梯是高层建筑不可替代的一部分，大大方便了人们的生活。电梯属于机电一体化设施，主要涉及到机械和电气两个专业。其电气部分主要包括两个系统，分别为控制系统和拖动系统。过去的继电器控制系统存在笨重、触电复杂、可靠性低等缺陷。PLC（Programmable Logic Controller）全称为可编程逻辑控制器，具有使用便捷、功能灵活、能耗低、噪声小、可靠性高、占地面积小、维护方便等诸多优点，在保证电梯运行安全的前提下，也大大提高了乘客乘坐电梯的舒适度。MCGS（Monitor and Control Generated System）为通用监控系统，其可以和PLC进行通讯，可以对获取的现场数据进行处理，通过各种形式将处理结果形象清晰地显示出来。应用范围广，是电梯控制系统检验的一个理想工具。
1 电梯控制系统结构和运行原理
1.1 电梯控制系统结构
电梯控制系统组成部分主要包括组态软件、PLC、数据传输模块等。组态软件是一种可在Windows系统上运行的组态软件，能够方便地生成计算机监控系统，能够实时采集现场数据，可通过数据报表、曲线、动画等多种形式显示采集结果，实现工况监控、数据分析、故障报警等多种功能。PLC负责所有现场数据采集和电梯全部控制任务。计算机的主要功能为创建人机交互界面，具体包括数据收发、参数设置、进程控制、信息显示等。电梯在投入运行过程中，组态软件实时地监控PLC工作状况，确保界面显示信息的准确性和有效性，也保证了控制命令能够及时地被传递给PLC进行系统控制。
1.2 电梯控制系统运行原理
电梯工作主要存在两种状态，即运行和停止。PLC在电梯运行时利用软硬件对电梯进行实时控制。由于信号输入具有很大的随机性，PLC程序需要被重复进行一遍遍的扫描以保证响应的及时性。当电梯或PLC接受到停止命令后，程序执行即刻停止。
2 电梯PLC控制系统设计
2.1 电梯PLC控制要求
我们通过控制对象的要求如数字、模拟信号、联网需要等以及I/O点数来选择PLC。本系统应用于一个4层的电梯楼。
电梯开关门要实现自动控制。该功能设计包括了开门、关门动作及其时间设置，从电梯运行的一般需要考虑，我们将开门时间设置为5.5s，关门时间设置为5s。如果在5s内未收到关闭信号，电梯门将无法关闭，此时电梯重新执行打开命令。电梯启动加速、制动减速和自动停车应实现自动控制。当某层发出呼梯请求命令时，电梯加速，而当电梯即将到达目的层时，电梯减速，减速后执行自动命令。电梯能够在超载时报警并停止启动。另外，电梯需配合消防继电器进行消防运行管理。于电梯运行前必须做好检查工作，若正在检修，必须待检修工作完成后方可投入运行。电梯选层遵循以下要求：各层乘客可以在电梯口通过按“上”或“下”按钮发送乘梯请求。在电梯内部设置了4个楼层的指示开关按钮S1、S2、S3、S4，按钮分别配置4个指示灯L1、L2、L3、L4。4个行程开关分别为SQ1、SQ2、SQ3、SQ4。另外，电梯不会去执行反方向的呼叫请求，即电梯上升时不会立即对下楼的请求进行响应，反之亦然。
2.2 PLC软硬件设计
我们通过控制对象的要求如数字、模拟信号、联网需要等以及I/O点数来选择PLC。本系统应用于一个4层的电梯楼。硬件系统主要由电梯、PLC及变频器组成。
I/O具体分配情况参见表1、表2所示：
根据表1和表2的内容可以获取PLC接线图，系统实现的功能描述如下：
首先，乘客按下呼叫请求按钮，电梯启动并到达目的层停下、响铃、电梯门与轿厢门同时开启，与此同时，计时器开始计时；乘客走进电梯，电梯未检测超重；计时器计时到5.5s，期间，计时未被中断（电梯红外为探测到障碍物或没有人按下延时按钮等），电梯关闭；乘客按下想要去的楼层，电梯启动，到达目的层，响铃，开门，与此同时，计时器开始计时。计时器若未被中断，计时到5.5s，则电梯关闭。电梯在启动过程中，若收到同向的请求乘梯的信号则响应请求命令，到命令发出楼层停止；若收到反相请求信号，则暂时不响应，等到电梯反回来时，即同向时再响应，以最近为优先。电梯门设置压力和红外传感器，若关门时受到压力或检测到障碍物，则重新打开门计时5s后再关门。
由以上描述，可以看出PLC控制的流程图具体如图1所示：
图1 电梯PLC控制流程示意图
2.3 变频调速设计
电梯的速度直接影响到乘客的舒适度。电梯的速度控制一直是电梯控制的一项重要工作，也是重难点所在。我们选择西门子MM440交流变频器对电梯的速度进行调控。我们首先在PLC寄存器中写入理想的给定速度曲线，电梯在实际运行时，可以通过查表，找出理想曲线对应的速度数值，进行数模转换，再将模拟信号输入变频器控制器频率达到控制电梯速度的目的。西门子MM440交流变频器具有如下特点：（1）将斜坡的上升和下降时间适当调长以减轻乘客启动的冲击感，提高变速的平滑度和乘坐的舒适度；（2）选择工频为快车频率以提高系统工作效率，但适当降低其爬行频率，以减轻电梯停止的失重感；（3）设定零速为0ft。
电梯是一个启停频率很高的设备，变频调速设计的好坏决定了电梯的运行效率和舒适度。最佳状态即所谓的“无速停车包闸”，指的是电梯能够在平层的刹那速度刚好降至0。这要求降速信号有一定的准确性，按照距目标层距离的大小对速度曲线进行精准矫正。该设计采用了旋转编码器对电梯具置进行监测，计算电梯行驶过的距离，配合加速点，进行控制命令的发送。
2.4 组态软件设计
组态软件主要用于现场数据采集和监控，能够方便地生成计算机监控系统，能够实时采集现场数据，可通过数据报表、曲线、动画等多种形式显示采集结果，实现工况监控、数据分析、故障报警等多种功能。MCGS是一款优秀的组态软件，其具有很强的实用性，能够实时监控电梯的运行情况，界面清晰易懂，画面表现方式丰富。先进的数据采集功能和信息处理能力，网络功能强大，报警功能完备，安全可靠，方便维护。支持很多硬件设备，可扩展性好，并行执行多种任务，管理功能强大等。
该设计首先进行通讯设备的选择，于MCGS组态软件中添加FX2-80MRPLC并对其属性进行了设置。通过对MCGS中数据设备通道连接的合理设定，便能够成功将组态软件和PLC连接起来。根据MCGS的实际需要，通过正确的驱动程序驱动PLC串口，让计算机响应PLC。于软件的操作界面上创建一个动画界面。对不同控件属性进行设定，模拟实际情况对控件进行控制，以检测PLC的控制性能的实际工作效果。MCGS主要包括三个窗口，分别为主控窗口、用户窗口及设备窗口，其可以对各种各样对象进行组态调控，形成生动的界面，方便对信息的可视化
处理。
3 结语
PLC变频控制系统能够大大提高系统的可靠性和电梯运行安全度，表现出体积小、操作方便、运行效果好、安全可靠等诸多优点。该设计不仅实现了电梯的自动控制，还对电梯速度进行了准确的调控，显著提高了乘坐人员的舒适度。MCGS和PLC能够很好地配合起来对电梯的运行控制情况进行模拟和评价，具有重要的意义。总之，PLC由于其本身的诸多优点，使其成为电梯系统控制的一个不错的选择。
参考文献
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篇7
【关键词】PLC控制系统；机型；I/O；存储容量；专用模块配置
1、引言
随着PLC功能的不断增强，通信网络化的实现以及功能模块的专用化，使得PLC的应用场合愈加多样性，它所控制的系统也越来越复杂。硬件系统作为整个系统的重要组成部分，其设计是否科学合理直接关系着整个控制系统运行的可靠性与经济性，因此必须给予足够的重视，从各方面综合考虑并按照一定的步骤循序进行。
2、选择适合的PLC机型
选用PLC机型应考虑性能结构、I/O点数、存储容量以及特殊功能等方面来综合衡量。目前生产PLC的厂家很多，品牌也很多。具体可以根据控制要求的复杂程度、控制精度、（估计）控制程序的存储容量、输入和输出的I/O点数、电气性能指标和用户要求等加以选择。一般来说，大多厂家生产的PLC系列产品，可供挑选的余地都比较大。除此之外，技术人员对哪个厂家产品的了解和掌握程度，也是选择机型的重要参考依据。
对于开关量控制的小系统，若控制速度要求不高，I/O点数需求不多时，一般可选用一台（或多台）微型或小型机型的PLC来完成其控制任务。例如对原有控制系统的改造、完善或改进原设备的某方面功能等。这种系统一般没有PLC之间的通信问题。如果控制容量小，可选OMRON公司的CPM2*系列产品或西门子公司的S7-200系列的PLC，只要性能与任务相适用即可。例如小型泵的顺序控制、单台机械的简单操作控制等，这些一般都可选用微型或小型机型；若控制容量，被控设备分散，可选用中、小型机的PLC，例如OMRON公司的CJ1系列和CS1系列；若控制系统不是很庞大，一般不需要选择大型机。因为目前中型机的PLC性能，例如OMRON公司的CS1系列，其功能应该说足够强大了，大多能满足控制系统的需求，多台PLC可以采用网络连接来实现通信。大型机除了价格高之外，在编程、调试等方面都不方便，一旦发生故障，影响面也大。
3、选用适当的I/O点数和基本I/O模块
I/O点数是衡量PLC规模大小的重要指标。因此，首先要根据系统的控制规模，确保有足够的I/O点数，并考虑10%～15%的I/O点数作为余量，以备后用。另外，一些高密度输入模块对输入点数的使用有限制，一般同时接通的输入点数不得超过总输入点的60%；对输出点的驱动能力也有限制，有的PLC每点输出电流的大小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问题的升高而有所下降。选型时要考虑这些问题。
除了I/O点数之外，还要考虑I/O模块的工作电压（直流或交流）以及外部接线方式。对于输入模块主要考虑两点，一是根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近，来选择工作电压。一般24V以下属低电平，其传输距离不宜太远。例如12V电压模块一般不超过12m。距离较远的设备，应选用较高的电压模块比较可靠。二是高密度的输入模块，如32点输入模块，能允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的60%。输出模块有继电器、晶体（场效应）管和晶闸管三种方式。对于开关频繁、功率因数低的感性负载，可选用晶闸管（交流）和晶体管（直流）输出，但其过载能力低，对感性负载断开瞬间的反向电压，必须采取抑制措施。继电器输出模块价格最便宜，在输出变化不太快、开关不要求频繁的场合，应优先选用。在选用输出模块时，不但要看一个点的驱动能力，还要看整个模块的满负荷能力，即输出模块同时接通点数的总电流值，不得超过模块规定的最大允许电流。对功率较小的集中设备，如普通机床，可选用低电压高密度的基本I/O模块；对功率较大的分散设备，如料厂设备，这时可选用高电压低密度（即用端子连接）的基本I/O模块。
4、估算用户存储容量
用户应用程序占用多少内存与许多因素有关。如I/O点数、控制要求、运算处理、程序结构等。因此，在程序设计之前只能粗略对用户的存储容量进行大致估算。根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如表4-1所示。
对用户程序的总存储容量，可以按照表中所需要的存储字数加以来之后，再留出总步数的25%作为备用量。对缺乏经验的设计者，选择PLC内存容量时，留有裕量要大些。
5、专用功能模块的配置
除了开关信号之外，工业控制中还要对温度、压力、物位（或液位）、流量等过程变量以及运动控制变量等，进行检测和控制。在这些专用场合，输入和输出容量已经不是关键参数，更重要的是考虑它们的控制功能。目前各PLC厂家都提供了许多专用功能模块，其中模拟量的输入/输出模块、温度模块等是非常普及的，这些模块具有A/D和D/A变换功能，可以适合现场控制的需要。此外，还有一些专用情况，如位置控制、脉冲计数以及网络通信等，都需要与其它外部设备进行专用接口连接。因此，有不少厂家也开发了相应的专用功能模块，用于对专用任务的处理。但这些目前这些专用模块的价格都比较高，只有在比较复杂的控制系统中才加以配置。有关专用功能模块的应用，可参见PLC的产品手册。
选用专用功能模块时，只要能满足控制功能的要求就可以了，要避免大材小用。在有些专用场所，特别是驱动大功率负载时，还需要根据实际需要自己设计相应的驱动电路；对于慢过程的大系统，通常需要各设备之间有互锁控制。对于实时控制的高速系统，原先由于PLC的速度慢，很难于满足要求，现在采用OMRON公司的CS1系列PLC是比较适宜的。
参考文献
篇8
关键词：随动系统；永磁同步低速电动机；自整角机；PLC A/D模块
中图分类号：TP275 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 14-0071-01
对于自整角机随动控制系统，在以往是通过机械结构传动来控制的，本项目通过机电一体化随动控制系统来改变机械位置或角度。这样的装置耗能少、工作效率高。
一、角位移随动系统的现状与总体设计原理
（一）角位移随动系统的现状
目前的角位移随动控制系统，如数控机床的刀具给进和工作台的定位控制，工业机器人的工作动作，工业自动导引的运动，国防上的雷达跟踪、导弹制导、火炮瞄准等。在现代计算机集成制导系统（CIMC）、柔性制造系统（FMS）等领域，位置随动系统得到越来越广泛的应用。位置随动系统可以分为两类，开环控制系统和闭环控制系统。相对于闭环控制系统而言，开环控制系统设计更加简单，但其在跟随精度上可能不如闭环控制系统。但对于一般系统而言开环系统足矣。
（二）总体设计原理
本设计的角位移随动系统采用开环设计，首先，通过两台同步电机分别对两根轴驱动，两根轴分别带动三相对接的两台自整角机的转子，当两根轴的转速不同时，输出交流误差电信号，并将此交流电信号经过相敏解调器转换为直流电信号，再输入PLC的AD模块，最后通过PLC驱动电机改变转速，消除转动误差，使两根轴达到同步随动的效果。
二、自整角机的选用及其工作原理
（一）自整角机介绍
自整角机是利用自整步特性将转角变为交流电压或由转角变为转角的感应式微型电机，在伺服系统中被用作测量角度的位移传感器。自整角机还可用以实现角度信号的远距离传输、变换、接收和指示。两台或多台电机通过电路的联系，使机械上互不相连的两根或多根转轴自动地保持相同的转角变化，或同步旋转。
（二）自整角机选用
基于本系统的工作特点：两台自整角机的励磁绕组没有连接在一起，一台自整角机的励磁绕组加上励磁电压，另一台自整角机的励磁绕组悬空。那么当两台自整角机的转角存在差值是，输出的是电压信号的形式，电压信号从另一台自整角机的励磁绕组输出。该电压信号与转角的差值存在一定的函数关系。可以看到，这样的连接方式下自整角机的工作特点是转角存在差值时，能输出与转角差值对应的电压信号。
（三）控制式自整角机工作原理
控制式自整角机发送机的励磁绕组由单相交流电源励磁，其三相整步绕组和自整角变压器的整步绕组对应相接。自整角机发送机的转子偏转角度，自整角机变压器偏转角度，当时输出的电压为零；当时，在输出绕组中的输出电压为,其中失调角，即发送机与自整角变压器转子的转角偏差，为最大输出电压的有效值。可见，通过控制式自整角机能够在图中右端的自整角变压器绕组中输出关于两个转子转动角偏差正弦关系的交流电信号。接着，就是将此交流电信号转换为直流电信号。
三、相敏解调器的选用及其工作原理、接线
在伺服系统中，由于系统的执行元件常采用直流伺服电机，且上述输出的为交流电信号，因此采用相敏解调器才能实施有效控制。目前，能实现此功能的相敏整流可以用二极管、三极管或集成运放等组成。根据电路的工作原理，可分为开关式、模拟乘法器式和集成芯片等几种。基于这几种的共同效果，从小巧简洁方便、经济的角度，本系统选用了由国营691厂生产的LZX1芯片，除此之外还有美国AD公司生产的AD630芯片和MOTOROLA公司生产的MC1496、MC1596等都能达到系统要求。
LZX1芯片工作原理，它由一个包括方波发生器和斩波管在内的相敏解调器和运算放大器组成。经过运算放大器输出的直流电压不仅与输入交流信号电压幅值成正比，而且与输入交流信号的相位有如下关系：，其中k为整流系数；为输入交流电压幅值；θ为输入电压与参考电压间的相位差。正如图4，即为芯片斩波器和运算放大器的输入/输出波形，很好的反应了LZX1芯片输出直流信号各时刻波形。下面介绍此芯片的使用接线。
C1为消振电容，容值一般为51pF，耐压值为63V；C2为滤波电容，一般选用容值为0.1μF、耐压160V的电容；2脚为参考电压输入端，由交流转换器绕组输入一个与输入信号电压Usr频率一致的参考电压，使得获得的直流电压Usc的正负极性与Usr的正反相位相对应；1、5脚为交流信号输入端；9、10脚为直流信号输出端；8、13端使用正负15V的直流电源供电以使芯片工作；最后，还需在输入处接入电阻以使输入电压限定在芯片工作范围内（实际为6V）。那么，经过了LZX1芯片后，即获得了PLC AD模块所需的直流电信号。
四、PLC选用及程序
在PLC的选用上，本系统选用了FX1S-14MR型号，基于其小巧功能完善的特点，并加入了AD转换模块以达到本系统模数转换的要求。
五、驱动电机
永磁低速同步电机是一种无减速齿轮装置，由电机直接得到低转速的新型同步电机。
他们具有以下特点：（1）封闭式结构，运转平稳，噪音低，工作可靠，使用寿命长，无需维护，尤其适合在某些特殊条件下使用。（2）启动逆转以及不同负载时输入电流比较稳定，可以在频繁的启动停止以及逆转的条件下工作，即使堵转一不易烧坏。（3）启动，停止和逆转的相应时间非常短，一般10-50毫秒以内，因此可以作为伺服电机使用，配合脉冲电源供电还可以作为步进电机使用。（4）若使用变频电源供电，将能获得不同的同步转速，如需更低速还可配专用齿轮箱和专用变频器。（5）具有自锁力矩，广泛应用于仪器仪表，舞台灯光，医疗机械及机床进给，阀门驱动等。
参考文献：
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篇9
关键词：PLC，控制系统抗干扰措施
可编程控制器（ProgrammableLogic Controller）简称PLC它是将传统的继电器控制技术、通讯技术和微机技术相融合，专为工业控制而设计的专用控制器。由于PLC本身所具有的一系列优点，因此在工业控制领域中的普及范围越来越广，PLC产品的种类也越来越多，其结构型号、性能、容量、指令系统，编程方法等各不相同，适用场合也各有侧重。因此，合理选择PLC 对于提高其在控制系统中的应用有着重要作用。应用PLC首先要详细分析被控对象、控制过程与要求，熟悉了解工艺流程后列出控制系统的所有功能和指标要求．与继电器控制系统和工业控制计算机进行比较后加以选择。PLC 最适合于控制对象的工业环境较差，而安全性、可靠性要求特别高，系统工艺复杂，输入输出以开关量为多，用常规的继电器接触器难以实现，工艺流程又要经常变动的对象和现场。其次要确定控制范围，一般讲，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数；用人工进行控制工作量大，操作复杂容易出错或操作过于频繁，人工操作不容易满足工艺要求的往往由PLC控制。尽管PLC自身具备良好的抗干扰能力，但在实际应用中各种类型PLC大多处在恶劣电磁环境中,在实际应用中常遇到PLC因干扰而不能正常工作的情形,所以在PLC控制系统抗干扰能力仍然是设计系统不容忽视的问题。
1 PLC 的选择
1） PLC机型的选择
PLC机型的选择主要是指在功能上如何满足需要，并且充分利用系统资源。选择机型前，首先要对被控制系统进行初步估计：有多少开关量输入，电压分别为多少，有多少开关量输出，输出功率为多少；有多少模拟量输人和模拟量输出；是否有特殊控制要求，如高速计数器（HC）；现场对控制器响应速度有何要求；机房与现场分开还是在一起等。
在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格最优的机型。通常的做法是：在工艺过程比较固定、环境条件较好的场合，选用整体式结构的PLC；其他情况则最好选用模块式结构的PLC；对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的，一般其控制速度无须考虑，因此选用带A/D转换，D/A转换，加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求；而控制比较复杂，控制功能要求比较高的，可根据控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。应该注意的是，同一个企业应尽量做到机型统一，这样同一个机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，并集中管理。
2） 输入/输出端口（I/O）的选择
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的，PLC有许多I/O接口模块，包括开关量输入、输出模块、模拟量输人模块、模拟量输出模块以及其他一些特殊模块，使用时应根据它们的特点进行选择。
（1） 确定l/O点数。不同的控制对象所需要的阳点数不同，一些典型的传动设备及常用的电气元件所需PLC的I/O点数是固定的，如一个带磁环双作用气缸需用2个输入点；一个按钮需一个输入点；一个指示灯占用一个输出点等。但对于同一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有变化。根据控制系统的要求确定所需的I/O点数时，应再增加10％一20％的备用量，以便拓展控制功能。
（2） 开关量I/O。开关量I/O接口可以从传感器和开关（如按钮、行程开关等）及控制设备（如指示灯、电动机启动器等）接收信号。典型的交流I/O信号为24～240V，直流I/O信号为5～240V。输入电路因PLC品牌不同略有差别，但有些特性是相同的，如用于消除错误信号的抖动电路等。
（3）模拟量I/O。模拟量I/O接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。其典型量程为-10～+10V、0～+11V、4～20mA或10～50mA。一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口，因而可以接收低电平信号，如RTD、热电偶等。
3） 存储器类型及容量选择
PLC系统所使用的存储器由ROM和RAM组成，存储容量则随机器的大小变化，最大存储能力：一般小型机最大存储能力低于6KB，中型机的最大存储能力可达64KB，大型机的最大存储能力可上兆字节。使用时可根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型。必要时也可专门进行存储器的扩充设计。
4） 电源模块选择
在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能及编程器有所了解。小型控制系统一般选用价格便宜的简易编程器（如LOGO），如果系统较大或多台PLC共用，可以选用功能强，编程方便的图形编程器。如果有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、电池电压下降等原因破坏RAM中的用户程序，可以选用E2PROM模块作为外部设备。论文参考网。
对于结构为模块式的PLC，电源模块和额定电流必须大干或等于主机、I/O模块、专用模块等总的消耗电流之和。当使用专用机架时．从主机架电源模块到最远一个扩展机架的线路压降必须小于0.25V。
5） 程序设计
根据控制对象的控制任务完成前述阶段后就可以进行控制系统的流程设计，画出控制系统的流程图，进一步说明各个控制信息之间的关系，然后具体安排I/O的配置，并对I/O进行地址编号。I/O地址编号确定后，再画出I/O端子和现场信号接线图，进行系统设计即可将硬件设计和程序编写二项工作平行进行，编写程序的过程就是软件设计过程。用户编写的程序在总装统调前需要进行模拟调试。用装在户LC 上的模拟开关模拟输入信号的状态，用输出点的指示灯模拟被控对象，检查程序无误后便把PLC接到系统里，进行总装统调，如果统调达不到指标要求则可对硬件和软件作调整，全部调试结束后，一般将程序固化在有长久记忆功能的EPROM中长期保存。
2 PLC系统的干扰源
PLC的干扰源比较复杂，分类方法较多，常见的有按性质分或按来源分。
按性质可分为共模干扰和差模干扰两大类。共模干扰主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向) 电压迭加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的配电器供电时,变送器输出信号的共模电压普遍较高,有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响测控信号,造成元器件损坏,这就是一些系统I/O模件损坏率较高的主要原因。这种共模干扰可为直流,亦可为交流。差模干扰主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种干扰直接叠加在信号上,直接影响测量与控制精度。论文参考网。
按来源可分为内部干扰和外部干扰。内部干扰主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生,如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响,模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC 制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容,比较复杂,作为应用部门无法改变,可不必过多考虑。外部干扰主要有来自空间的辐射干扰、来自电源的干扰、来自信号线引入的干扰、来自接地系统混乱时的干扰等。来自空间的辐射干扰主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的,通常称为辐射干扰,其分布极为复杂,若PLC 系统置于射频场内,就会受到辐射干扰。
3 抗干扰措施
1） 硬件措施
（1）屏蔽：对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。
（2）滤波：对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。
（3）电源调整与保护：对CPU这个核心部件所需的＋5V 电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
（4）隔离：在CPU与I/O电路间，采用光电隔离措施，有效隔离I/O间的电联系，减少故障误动作。
（5）采用模块式结构：这种结构有助干在故障情况下短时修复。论文参考网。因为一旦查处某一模块出现故障，就能迅速更换，使系统回复正常工作，也有助于加快查找故障原因。
2） 软件措施
（1）故障检测：PLC本身有很完善的自诊断功能，但在工程实践中，PLC的I/O元件如限位开关、电磁阀、接触器等的故障率远远高于PLC的本身故障率，这些元件出现故障后，PLC一般不会察觉出来，不会立即停机，这会导致多个故障相继发生，严重时会造成人身设备事故，停机后查找故障也要花费大量时间。
（2）信息保护和恢复：当偶发性故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息，一旦故障条件消失，就可以恢复正常继续原来的工作。所以，PLC在检测故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储器信息被冲掉，一旦检测到外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。
（3）提高输入信号的可靠性：由于电磁干扰、噪声、模拟信号误差等因素的影响，会引起输入信号的错误，引起程序判断失误，造成事故，例如按钮的抖动、继电器触点的瞬间跳动都会引起系统误动作，可以采用软件延时去抖。对于模拟信号误差的影响可采取对模拟信号连续采样三次．采样间隔根据A/D转换时间和该信号的变化频率而定，三个数据先后存放在不同的数据寄存器中，经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。在硬件和软件方面采取各种措施后,大大提高。
4 结束语
目前，随着各种技术的迅猛发展，PLC的种类日益繁多．功能也逐渐增强，在产品规模上向大小两个发展。在实际工作中还要根据实际情况对PLC的选用做出适当调整以及根据具体情况选用适当的抗干扰措施，以便满足期望的工业控制系统。
参考文献
[1] 陈宇,段鑫.可编程序控制器基础及编程技巧[M].广州:华南理工大学出版社,2002.
[2 ]陈琳. 可编程控制器应用技术[M] . 北京:化学工业出版社,2005.
[3 ]郭银景,吕文红,唐富华,杨阳. 电磁兼容原理及应用教程[M] . 北京:清华大学出版社,2004.
[4 ]寥常初. 可编程控制器的编程方法与工程应用[M] . 重庆:重庆大学出版社,2004.
篇10
【关键词】PLC；温度控制；PID；温度传感器
1 温度控制系统研究现状
工业自动化生产过程中加热炉的温度控制系统在实际应用中是相当广泛的，而温度参数是工业控制中的被控参数之一，对物料或产品的加热处理，是工业生产当中的一个重要工序，对生产物料或加工产品进行实时的温度控制与调节。传统的加热炉体的温度控制系统，主要通过使用继电器来控制加热，其控制柜的接线比较复杂，而且系统的运行故障率比较高，再加上耗电量也比较大，在现代复杂的工业生产过程，不能采用比较传统的继电器控制方式来控制温度。
经过工业革命的技术发展，可编程控制器PLC可以完美代替继电器来控制工业生产过程中的温度。PLC是一个集成的控制器，它本身就具有自动处理模拟信号、数字信号和工业网络的处理能力，正因为这个优点，PLC在我国的温度控制系统加热生产中得到大幅的应用与实现，所以PLC逐渐能够在过程控制中得到应用。PLC能够应用在远程的控制系统与现地控制系统，同时具有应用面相当广，可靠性也相当高，编程相当简单的特点。PLC具有开关量控制输出也就是具有继电器控制功能的特点，同时具备各种模拟信号的采集，以及各种高功能模块的数据输入与控制，将开关量信号与模拟量信号综合为一体，实现远程控制，开环控制，闭环控制等控制能力，能够适应各种复杂生产工艺与自动化生产线。PLC在配合人机界面的操作界面的应用，在实现工业自动化生产中加热炉的温度控制系统将起到关键的作用，实现与满足加热控制工艺的需要。
2 温度控制系统设计
本文温度控制系统设计的控制参数是温度，温度的采集是有时间滞后的因素。温度会随着炉体的加热随时发生改变，温度变化通过温度传感器接入系统的控制器。本系统设计采用松下品牌PLC来控制系统的加热与温度采集，温度传感器接入到PLC控制器的输入模块，将温度信号转化成电信号，再经过PLC数据信号转化成数字信号，并保持到PLC存储器中，通过软件编程与用户在人机界面上设定的目标温度值进行对比，数字量输出模块按一定方式输出控制量，然后接通固态继电器控制炉体加热器的通断，进而控制炉体的升温加热。系统的人机界面通过其串口可以与松FP2系列进行实时数据通信，能够实时显示加热控制系统的温度数值。本文温度控制系统设计包括以下几个设计步骤：硬件选型设计、软件编程设计、参数整定等。
2.1 硬件选型设计
温度控制系统设计的硬件选型是设计控制系统的关键一步。在设计温度控制之前要根据该系统的受控对象、参数和控制要求，选择合适系统的控制器、控制方式、温度传感器和适合用户的操作界面等等。本系统CPU型号选FP2-C2L作为系统的核心控制器模块，与温度输入模块进行数据交换。温度的实时监控则选用松下的模拟量输入模块FP2-AD8X，温度传感器选择S型热电偶输入可以检测加热炉体1300度以内的温度，热电偶传感器接到模拟量输入模块，模拟量信号转化成数字量信号传输到PLC，经过处理后数据保存到CPU的数据存储器WX通道中。固态继电器选用台湾阳明，型号为SSR-F40LA，温度输入模块采集的温度送到PLC后会与系统设计的目标值进行对比并进行PID调节，PID控制器数字输出转化成占空比输出，实现加热器的加热升温。前面的数字量输出模块可以选用16个开关量输出的FP2-Y16T。温度控制系统中的人机界面选用经济实用的威纶7寸屏TK6070IP，松下PLC控制器与威纶人机界面的通讯方式采用串口无协议通讯自助完成数据交换，松下PLC能够时刻读取的加热炉体的温度数据，威纶人机界面将显示加热炉体的温度数值。本系统的硬件设计架构如图1所示：
图1
2.2 软件编程设计
PLC的软件编程设计，首先PLC上电后应该执行初始化内存寄存器，通过R9013特殊继电器初次上电扫描执行产生初始化脉冲进行程序初始化。实时将温度通道WX的温度值写入到DT寄存器中，同时PID控制指令F355各PID参数设定值指定给DT寄存器，写入相应的寄存器，使程序启动后系统开始对加热炉体进行温度PID采集控制。温度传感器即本系统使用S型热电偶传感器将炉体测量的实际温度经过接入温度模块AD8X单元后产生一个电信号，温度模块经过模拟量输入通道CH0的模数转换后成为对应的数字量，PLC内存会得到实际的温度值为寄存器通道WX除以10的商。这样PLC内部的PID过程控制会自动计算出实际温度值与温度目标值的偏差值在一定周期内输出一定占空比通断固态继电器，接通炉体的加热器，实现PLC系统自动进行内部PID过程控制和自动加热控制温度。
3 PID的参数整定
软件编程中PLC内部的PID参数整定也是温度控制系统的重要内容。PLC的PID参数包括温度过程控制中的比例P参数，积分I时间参数，微分D时间参数的数值。在广泛的PID调节器工程应用中，PID参数整定方法主要有两类，一类是理论计算法，一类是工程整定法。理论计算法当然是通过理论计算得出被控对象的PID参数值，而工程整定法则是通过实际工程控制调节各参数。从而我们就利用了工程整定法进行PID现场自动整定方式，对本加热炉体进行一次PLC内部过程控制的自整定PID参数。
本系统能够通过PLC自身的PID运算指令F355进行完成PID参数自整定控制。这种控制方式是根据加热炉体的实际温度、温度传感器的响应速度及系统的滞后特性等工艺特性曲线，由PLC自动计算出与加热器匹配的调节参数，自动约束加热器的加热功率，进而对加热炉体进行温度工艺调节，并能够在升温过程进行优化。首次使用加热系统前需要对系统进行一次PID参数自整定升温过程，根据此系列的PLC参数设置方法，需要将F355参数控制模式改成H8000自整定控制模式，进行升温控制，达到稳定状态后，完成整个自整定过程后参数会自动反映到PID参数区域，通过修改这三个参数后直接写入到温度控制系统的实际加热中，系统实现在用户设定温度目标值的准确控温。
经过系统进一步的参数测试，温度控制系统的可能会因为加热器或者热电偶的原因会产生系统一定温度波动，这种情况需要更进一步进行参数调整，再对系统重新进行一次PID参数自整定。
【参考文献】
[1]努尔哈孜・朱玛力.可编程序控制器在电炉温度控制系统中应用的研究[J].新疆大学学报，2006，13（2）：267-268.（下转第320页）
（上接第318页）[2]宋乐鹏.基于PLC控制的加热炉温度控制系统[J].可编程控制器与工厂自动化，2007（5）：70-71、76.
