產(chǎn)品詳情
控制系統(tǒng)中選擇PLC的一般方法
關(guān)鍵詞：PLC I/O 選擇 開關(guān)量 模擬量 數(shù)字量
隨著ＰＬＣ的推廣普及，ＰＬＣ產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功能也日趨完善。近年來，從美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)引進(jìn)的ＰＬＣ產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列、上百種型號(hào)。ＰＬＣ的品種繁多，其結(jié)構(gòu)型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不相同，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選擇ＰＬＣ，對(duì)于提高ＰＬＣ在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用起著重要作用。
１ 機(jī)型的選擇
ＰＬＣ機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇可靠、維護(hù)使用方便以及性能價(jià)格比的優(yōu)化機(jī)型。
在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱?chǎng)合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ；其它情況則好選用模塊式結(jié)構(gòu)的ＰＬＣ。
對(duì)于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換、加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)就能滿足要求。
而在控制比較復(fù)雜，控制功能要求比較高的工程項(xiàng)目中（如要實(shí)現(xiàn)ＰＩＤ運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度來選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全ＰＬＣ的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，表１列出了ＰＬＣ的幾種功能選擇。
輸入／輸出的選擇
ＰＬＣ是一種工業(yè)控制系統(tǒng)，它的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，工作環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過Ｉ／Ｏ接口模塊來實(shí)現(xiàn)的。
通過Ｉ／Ｏ接口模塊可以檢測(cè)被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為控制信息對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。同時(shí)通過Ｉ／Ｏ接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給被控設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，從而驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制。
１ 確定Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)
根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定所需要的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)時(shí)應(yīng)再增加１０％～２０％的備用量，以便隨時(shí)增加控制功能。對(duì)于一個(gè)控制對(duì)象，由于采用的控制方法不同或編程水平不同，Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)也應(yīng)有所不同。
表２列出了典型傳動(dòng)設(shè)備及常用電氣元件所需的開關(guān)量的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)。
開關(guān)量輸入／輸出
通過標(biāo)準(zhǔn)的輸入／輸出接口可從傳感器和開關(guān)（如按鈕、限位開關(guān)等）及控制（開／關(guān)）設(shè)備（如指示燈、報(bào)好器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等）接收信號(hào)。典型的交流輸入／輸出信號(hào)為２４～２４０Ｖ，直流輸入／輸出信號(hào)為５～２４０Ｖ。
盡管輸入電路因制造廠家不同而不同，但有些特性是相同的。如用于錯(cuò)誤信號(hào)的抖動(dòng)電路；免于較大瞬態(tài)過電壓的浪涌保護(hù)電路等。此外，大多數(shù)輸入電路在高壓電源輸入和接口電路的控制邏輯部分之間都設(shè)有可選的隔離電路。
在評(píng)估離散輸出時(shí)，應(yīng)考慮熔絲、瞬時(shí)浪涌保護(hù)和電源與邏輯電路間的隔離電路。熔絲電路也許在開始時(shí)花費(fèi)較多，但可能比在外部安裝熔絲耗資要少。
２．３ 模擬量輸入／輸出
模擬量輸入／輸出接口一般用來感知傳感器產(chǎn)生的信號(hào)。這些接口可用于測(cè)量流量、溫度和壓力，并可用于控制電壓或電流輸出設(shè)備。這些接口的典型量程為－１０～＋１０Ｖ、０～＋１０Ｖ、４～２０ｍＡ或１０～５０ｍＡ。
一些制造廠家在ＰＬＣ上設(shè)計(jì)有特殊模擬接口，因而可接收低電平信號(hào)如ＲＴＤ、熱電偶等 。一般來說，這類接口模塊可用于接收同一模塊上不同類型的熱電偶或ＲＴＤ混合信號(hào)。
模塊化
SIMODRIVE 611 變頻器模塊化
這些模塊采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，高度為 480 mm，深度為 288 mm，（根據(jù)性能的不同）寬度可按 50 mm 的單位增加。
在驅(qū)動(dòng)單元中，每個(gè)模塊都執(zhí)行不同的任務(wù)
一個(gè)公共饋電模塊從電網(wǎng)電源提供直流電路電壓
一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)每臺(tái)電機(jī)
每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊都由一個(gè)電源模塊和一個(gè)閉環(huán)插入式單元組成
SINUMERIK 840 D 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字控制單元 (NCU) 作為一個(gè) 50 mm 寬的模塊集成到驅(qū)動(dòng)單元中并在此獲得電源。
此系列中的 UL 為標(biāo)準(zhǔn)值
SINAMICS S120 CM 包含了多個(gè)獨(dú)立模塊，它們可以的協(xié)調(diào)工作。電源和通訊連接使用的標(biāo)準(zhǔn)接口意味著各個(gè)機(jī)柜模塊個(gè)根據(jù)需要進(jìn)行組合。這使用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用情況組態(tài)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)方案。不僅如此，豐富的選配件產(chǎn)品還可以靈活的滿足各種工廠特有要求。在工廠中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)極其緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和豐富的預(yù)組態(tài)可能性可以有效地節(jié)省空間，并實(shí)現(xiàn)與安裝和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試相關(guān)的時(shí)間和成本化。
PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
1．確定系統(tǒng)運(yùn)行方式與控制方式。PLC可構(gòu)成各種各樣的控制系統(tǒng)，如單機(jī)控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等。在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式。
2．選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法屬于其他課程的內(nèi)容。
3．PLC的選擇。PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量選擇、I／O模塊選擇、電源模塊選擇等。
4．分配I／0點(diǎn)，繪制I／0連接圖，必要時(shí)還須設(shè)計(jì)控制臺(tái)(柜)。
5．設(shè)計(jì)控制程序?？刂瞥绦蚴钦麄€(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此控制系統(tǒng)的程序應(yīng)經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。
6．編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說明書、電氣原理圖及電氣元件明細(xì)表、I／0連接圖、I／O地址分配表、控制軟件。
維護(hù)保養(yǎng)
為了使主斷路器處于良好的工作狀態(tài)，必須加強(qiáng)維護(hù)管理。
1.保持空氣潮濕或不潔，管道不干凈，都可能造成一下后果：
（1）潮濕氣體在電弧作用下分解成氫、氧等混合氣體，破壞主觸頭分?jǐn)嗪髷嗫陂g的絕緣，是電弧困難或電弧重燃，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成滅弧室炸裂。
（2）使支持瓷瓶和滅弧室內(nèi)腔絕緣強(qiáng)度降低，造成沿面放電。
（3）管道中的漆皮、銹渣等異物可能堵塞氣口，使主斷路器動(dòng)作失靈，發(fā)生卡位現(xiàn)象。
（4）異物若進(jìn)入滅弧室，可能會(huì)造成主觸頭接觸不良，使非線性電阻因長(zhǎng)期通電而燒損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成非線性電阻瓷瓶炸裂。
因此，在主斷路器儲(chǔ)風(fēng)缸的進(jìn)氣管上裝有油水分離器，下部有放水閥，使用維護(hù)時(shí)應(yīng)定期排水以保持氣路潔凈。
2．定期更換橡膠件
主斷路器是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氣動(dòng)電氣，各部件對(duì)密封性能要求較高，為保證良好的密封性能，應(yīng)定期更換橡膠件。
3．定期檢查各主要部件
應(yīng)定期檢查各主要部件保持良好的技術(shù)狀態(tài)。
（1）滅弧室
定期檢測(cè)主觸頭超程和動(dòng)觸頭復(fù)原彈簧的狀態(tài)，動(dòng)、靜觸頭由于分、合頻繁，會(huì)因相互摩擦而磨損，從而造成超程減小，接觸壓力減小。當(dāng)超程減小到一定程度時(shí)，要更換動(dòng)、靜觸頭。動(dòng)觸頭復(fù)原彈簧變形超過一定限度時(shí)，必須及時(shí)更換。
1、開關(guān)量的邏輯控制
這是PLCZUI的基礎(chǔ)和廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域。它取代了繼電器電路，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制和順序控制。它不僅可以用于單臺(tái)設(shè)備的控制，還可以用于多機(jī)集群控制和自動(dòng)化線路。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、裝訂機(jī)、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍生產(chǎn)線等。
2、模擬量控制
在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)量上有許多連續(xù)的變化，如溫度、壓力、流量、液位和速度都是模擬量。為了使可編程控制器能夠處理模擬量，必須在模擬量和數(shù)字量之間實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換和d/a轉(zhuǎn)換。plc制造商生產(chǎn)支持的a/d和d/一個(gè)轉(zhuǎn)換模塊，允許可編程控制器用于模擬控制。
西門子嵌入式控制器，西門子位置開關(guān)，西門子數(shù)控，西門子模塊化控制器，西門子嵌入式控制器，西門子行程開關(guān)，西門子位置開關(guān)，西門子數(shù)控
西門子PLC在德國(guó)的應(yīng)用
3、運(yùn)動(dòng)控制
PLC可用于控制圓周運(yùn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)。從控制機(jī)構(gòu)配置的角度來看，早期使用開關(guān)I / O模塊來連接位置傳感器和致動(dòng)器現(xiàn)在通常使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。例如可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。所有主要PLC制造商的產(chǎn)品幾乎都具有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械，機(jī)床，機(jī)器人，電梯等。
4、控制
控制是指溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PLC作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，可以編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制中常用的一種調(diào)節(jié)方式。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也有此功能模塊。一般來說，PID處理是運(yùn)行一個(gè)特殊的PID子程序?？刂茝V泛應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等領(lǐng)域。
西門子、西門子壓力傳輸器、西門子傳感器、西門子傳輸器、西門子超聲波流量計(jì)、西門子超聲液位計(jì)、西門子液位計(jì)、西門子數(shù)字膨脹模塊西門子控制器、西門子邏輯模塊、西門子模塊化控制器、
SIMATIC精彩面板代理,西門子觸摸屏代理,，西門子順應(yīng)市場(chǎng)需求推出的SIMATIC精彩系列面板（SMART LINE），準(zhǔn)確地提供了人機(jī)界面的標(biāo)準(zhǔn)功能，經(jīng)濟(jì)適用，具備高性價(jià)比。現(xiàn)在，全新一代精彩系列面板 —— SMART LINE V3的功能安了大幅度提升，與S7-200 SMART PLC組成安的自動(dòng)化控制與人機(jī)交互平臺(tái)，為您的便捷操控提供了理想的解決方案。
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西門子總代理300系列產(chǎn)品概述
功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)緊湊并且經(jīng)濟(jì)
SIMATIC S7- 300通用控制器可以節(jié)省安裝空間并且具有模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。大量的模塊可根據(jù)手頭的任務(wù)被用于擴(kuò)展集中系統(tǒng)或創(chuàng)建分散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，并促進(jìn)備件成本效益的經(jīng)濟(jì)性。憑借其令人印象深刻的創(chuàng)新系列，SIMATIC S7 -300通用控制器成為了一個(gè)可以有效節(jié)省用戶額外投資和維護(hù)成本的綜合系統(tǒng)。
特別提示：SIMATIC S7-400H控制器已 升級(jí)為V6版-5H PN/DP控制器！
SIMATIC家族內(nèi) 大的自動(dòng)化系統(tǒng)
高超的通訊能力和強(qiáng)大的集成接口使SIMATIC S7-400成為極適合諸如對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)的較大任務(wù)過程控制器的理想選擇。CPU的分級(jí)使得性能的可擴(kuò)展成為可能。
同時(shí)，對(duì)外設(shè)I/ O能力的擴(kuò)展幾乎是無限的。而且，程序控制器信號(hào)模塊可以在系統(tǒng)運(yùn)行中（熱插拔）進(jìn)行插入和刪除操作，很容易進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展或模塊更換。
本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊， 擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。
使用西門子觸摸屏軟件（WINCC flexible SMART），西門子S7-200SMART系列PLC，實(shí)現(xiàn)使用WINCCflexible SMART的仿真軟件與S7-200SMART系列PLC的在線仿真功能。
要實(shí)現(xiàn)此功能主要分為以下幾個(gè)步驟來完成：
一、在WINCC flexible SMART軟件中的通信的連接項(xiàng)中建立與S7-200SMART系列
PLC的通信驅(qū)動(dòng)連接，連接具體參數(shù)設(shè)置如下圖所示：
a:雙擊此次打開連接對(duì)話框
b:選擇需要連接的PLC。此處選擇連接的PLC為S7-200SMART系列PLC
c:設(shè)置觸摸屏IP地址，此處使用電腦模擬觸摸屏，則設(shè)置的IP地址必須與電腦的一致
d:設(shè)置PLC的IP地址，保證PLC的IP地址與電腦的IP地址在同一個(gè)網(wǎng)段
e:設(shè)置訪問點(diǎn)名稱，此訪問點(diǎn)名稱需要與后續(xù)的設(shè)置PC/PG接口參數(shù)的應(yīng)用程序訪問點(diǎn)一致
二、組態(tài)觸摸屏程序監(jiān)控畫面和編寫PLC程序
以一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)及監(jiān)控電機(jī)的運(yùn)行時(shí)間為例的小例子進(jìn)行說明。
