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可编程序控制器实训实例北辰电大机电一体化13年春：杨剑2014年10月1日PLC是为了在工业环境下使用而设计的一种可编程逻辑控制器系统。其存储器采用了可编程序以实现在其内部存储进行运算、控制、记录等操作指令,并可以将存储内容通过数字或模拟量等形式进行输入或输出来控制工业生产过程。该种技术是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物,其解决了传统控制系统内接线复杂、可靠性低、耗能高以及灵活性较差等缺点,因此近年来被广泛应用于电气自动化中。专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，通过编程来控制各种类型的机械或生产过程。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术操作，它另具有数字量与模拟量的输入输出功能，是一种工业控制用的专用计算机.它具有可靠、易操作、灵活等特点，是通用计算机和继电器系统所无法比拟的。它由硬件和软件系统两大部分组成一、PLC的特点反应快。由于PLC控制系统用内部已定义的辅助继电器替换了传统的机械触电继电器,并去掉了原来的连接导线而代之以内部逻辑关系,因此,该类继电器的节点变位时间可以近似的认为为零,无需考虑传统继电器的返回系数;可靠性强。该种控制系统的抗干扰能力远远高于传统继电器技术,能够适合于较为复杂的工业环境;操作简单。该种控制技术采用简单的指令形式,往往采用些形象、直观的简单程序来适应现场操作人员往往参差不齐的电气专业技术。二PLC应用、1.顺序控制火力发电系统内的辅助系统的工艺流程的控制多为顺序控制和开关量控制两种。随着改革的深入以及国家对节能减排要求的逐步提高,该行业在生产过程中降低资源损耗和提高效益已成为各企业的管理最终目标。因此对类似企业辅助车间的自动控制水平也提出了更高的要求,近年来大型火电企业的辅助系统均已由PLC控制系统代替了原来的继电控制器,并且随着科技的进步采用PLC控制系统不仅可以单独控制某个工艺流程,并且可以通过信息模块与通信总线连接来协调全厂生产工作。输煤系统。输煤系统的优劣决定着生产效率的高低以及环境的优劣,输煤系统至今已经经历了人力控制、强电控制和现在采用的计算机控制等几个阶段,一般火力发电企业的输煤系统包括上煤、储煤、卸煤、配煤以及其辅助系统等构成。输煤控制系统由主站层、远程IO站、现场传感器等三层的网络结构,其中PLC和人机接口构成主站层,该部分一般设置于系统集控室内;主站层通过光纤通讯总线与远程IO站相连接,远程IO站设备与输煤传感器通过二次控制电缆相连接。其集控室内主要以自动控制为主、以带联锁或解除联锁的手动控制为辅,运行人员在控制室内可以通过显示屏来实现对系统设备进行监视和控制并可以通过紧急事故开关和检修启停按钮来控制系统状态,该种技术的使用可以在很大程度上提高生产效率,并减少了运行人员工作量和改善了工作环境。2.开关量控制断路器控制。原来的火电系统内多采用电磁型继电器为主要元件的控制器,该系统采用了大量电磁元件,因此其自身的大量触点大大降低了系统的可靠性,同时该种系统还具有接线复杂、维修困难等缺点,而近年来PLC的运用则用大量软继电器代替大量的实物元件,因此大大提高了其可靠性,运行人员只需进行简单的分合闸操作,在操作过程中系统能够根据实际能否运行而给出相应的指示信号,并且在系统发生故障时可以自动分闸,同时给出信号指示;PLC控制系统可以大大简化二次接线,且线路都存在各自的公共端因此接线过程中还不容易发生错误,且其无需配备专门的闪光电源,在具备符合要求的程序前提下只进行简单的接线即可满足要求;并且PLC控制系统可简化其辅助开关数目,并可实现多台断路器的控制及信号集中显示,可以减轻工作人员的维护和检修工作量。自动切换。为了加强供电的可靠性,备用电源自动投入装置多年前就应用在火电企业当中,最初为手动或自动进行供回电线路的操作,虽然该操作过程往往之需要几秒钟的时间,但对于有连续供电要求的用户来说也是不允许的,因此,为了提高供电的可靠性,由PLC够成的备用电源自动投入装置应运而生,其可以通过编程来使用各种运行方式,其将采集到的一次设备的正常运行信号作为备用电源启动或关闭的依据,由于该控制系统具有数据处理以及逻辑判断功能,因此其不仅能完成备用电源自投的操作,且其能考虑系统运行情况以及其他操作要求,同时系统本身具有很强的抗干扰能力,并具有可靠性高、接线简单、调试操作方便以及成本低等优点。3.闭环控制泵类电机。火电成内泵类启动方式一般有自动启动、机旁屏手动启动以及现场控制箱手动启动几种。自动状态下泵的开机时由PLC内顺控模块根据各个泵的累积运行时间长短来选择主备用泵;而机旁屏开启方式则是需调节现场开关的方式来启闭泵,其主备用泵则是根据人类对运行时间的比较来决定每台泵的启闭,而若要在现场对其进行操作则需将开关调至“调速器手动”档位才能实现。现在火电厂泵类的控制有PLC和常规控制两种,一般讲常规回路作为PLC控制的补充,及作为泵类控制的安全回路,即实现了即使PLC故障也可保证泵类的正常使用。调速器控制。调速器至今经历了机械液压调速器、电气液压调速器以及计算机调速器几个阶段,其中PLC控制系统一般由转速测量单元、电子调节单元和电液执行单元构成,其三个单元分别控制着调速器的转速测量、调节规律的形成和驱动导水机构的职能。下面我以欧姆龙CP1H型机模拟量编程的一般过程。结合自动供水系统做一个模拟量与开关量编程实例。如图1所示,S1,S2为液面传感器2,S3为液位变送器。A为放水端,B为进水端,YA为进水电磁阀。要求:(1)电路具有启动停止功能。(2)当液面低于S2时,电磁阀YA动作向池中供水。(3)当液面高于S1时,电磁阀YA停止向池中供水。(4)当液面介于S1与S2之间时,电磁阀YA保持原态。一、解法一:开关量编程这个例子几乎在所有介绍PLC编程的书籍中都可以见到。是讲解PLC编程的一道经典例题。这道题并不难解,梯形图如图2所示,PLC外部接线图如图3所示。1.工作过程(1)当SB1被触发时,中间继电器W0.01得电自保,常开闭合。(2)此时如果水平面在液位传感器S2之下,S2会产生一个触发信号,使电磁阀YA得电并自保,向池中供水。(3)当水平面超过S1时,S1会产生一个触发信号,电磁阀YA停止供水。(4)若水平面在S1与S2之间时,电磁阀YA保持原态。(5)当SB2触发时,中间继电器W0.01失电,触点W0.01不再闭合,无论S2有无触发信号,电磁阀YA都不会工作。2.程序小结上面的解法完全满足题目要求,但是在实际当中却很少这样应用。它有两大缺点一是S1与S2的调试麻烦。二是当要改变池水容量时,必须调整S1与S2的位置。其中第二个缺点是它致命的缺点。如果采用模拟量编程,在原有功能不变的情况下轻松解决上述两大问题。但请注意,如果采用模拟量编程则不用液面传感器S1、S2,只需一个液位变送器S3。这里用的是CYB31系列一体式液位变送器,外观如图4。它将水体的压力转换成电信号,水越深压力越大,相应的电信号越大,反之电信号越小。(电压信号为1~5V)二、解法二:模拟量编程模拟量编程的方框图如图5所示。1.工作原理(1)液位变送器将水压转换成为电压信号。(2)产生的电压信号经PLC的模拟量200通道输入,将电压信号转换成一个十六进制的数X。(3)将转换的数与参数X1和X2作比较。(怎样设置参数见后文)(4)如果转换的数X大于参数X1,电磁阀YA停止工作;如果转换的数X小于X2,电磁阀YA工作。如果X介于X1和X2之间保持原态。梯形图如图6所示,PLC外部接线图如图7所示。2.软件设定在联机编程之前需要对PLC进行设置,因为CP1H内置的模拟量输入是通过CX-P软件设置使用的。程序中只需读取对应的通道(CIO200～203)即可。点击CX-P软件工作区的设置,在内置DA/AD选项中设置模拟量的使用和量程,然后在编程状态下传入PLC。具体设置方法如下。单击菜单栏“PLC”选择“编辑(E)”再选择“设置(S)”,弹出一个对话框,将它设置成图8所示。设置成功过后再单击“选项(O)”选择菜单栏“传送到PLC(P)”。特别提示上述操作完成过后,要断电一次然后重新启动,否则所设置的不会生效。3.指令讲解这段梯形图主要用到了两个指令,APR和ZCP指令。APR是数值转换指令,在这里它的作用是把液位变送器传过来的电压信号转换成为一个十六进制的数,并存入寄存器D100中。图6中D0到D4的数据是用来设置APR参数的,具体设置方法见欧姆龙中文编程手册,这里不作过多的讲述。ZCP是区间比较指令,它对指定的一个数据或常数是否在指定的上限值和下限值之间进行无符号BIN16位的比较,将比较结果反映在状态标志。以图6中的程序为例,#C8是ZCP指令的下限值,#708是ZCP指令的上限值。APR转换过后的数据D100送入ZCP指令作比较。如果D100值小于#C8,那么触点CF007闭合,SET指令对中间继电器W0.02置位,电磁阀YA工作。如果D100值大于#708,那么触点CF005闭合,RSET指令对中间继电器W0.02复位,电磁阀YA停止工作。如果D100介于#C8与#708之间,ZCP指令无动作,则电磁阀YA保持原态。4.参数的设定设置一个合适的参数是这个程序能否调试成功的关键。具体设置方法如下。PLC按图7接线,将液位变送器放入水池子底部,向池中加水,到一定深度(如果低于这个深度系统就应该向池中供水),停止加水,并记录下来此时寄存器D100的值,这便是ZCP指令的下限值。然后继续向水池加水,到我们希望的深度(如果高于这个深度系统就应该停止向池中供水),停止加水,也记录下此时寄存器D100的值,这便是ZCP指令的上限值。这样如要改变水池存水的容量只需改变相应的上限值就可以了,而不必像开关量编程那样要改动硬件。