六、数维论文

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供电 PLC 送料 切割

图2.2包装工艺流程图

2.3 控制方案论证与选择

2.3.1 PLC与其它控制装置的比较

可编程控制器与继电器控制的区别

在可编程控制器的编程语言中，梯形图是最为广泛使用的语言。通过可编程控制器的指令系统将梯形图变成可编程控制器能接收的程序。由编程器将程序键入到可编程控制器的用户存储区中去。 可编程控制器的梯形图与继电器控制线路图十分相似，主要原因是可编程控制器梯形图的发明大致上沿用了继电器控制的电路元件符号，仅个别地方有些不同。同时，信号的输入/输出形式及控制功能也是相同的，但可编程控制器的控制与继电器的控制还是有不同之处，主要表现在以下几个方面：

1.可靠性高，抗干扰能力强

这是PLC用户关心的首要问题。为了满足PLC专在工业环境下应用的要求，PLC采用了如下硬件和软件措施：

（1）光电耦合隔离和R-C滤波器，有效的防止了各类电磁干扰信号的进入。 （2）采用内部电磁屏蔽，防止辐射干扰。

（3）采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰。

（4）具有良好的自诊断功能。可以对CPU等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警。 （5）程序及有关数据用电池供电进行备份，一旦电源断电或运行停止，有关状态及信息不会丢失。

（6）采用了冗余技术进一步增强可编程序控制器的可靠性。对于某些大型的PLC，采用双CPU构成冗余系统，或三CPU构成表决式系统。

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（7）对采用的器件都进行严格的筛选和老化处理，排除了因器件可靠问题而造成的故障。

随着构成PLC的元器件自身性能的提高，PLC整体的可靠性也在相应提高。一般PLC的平均无故障时间可达到几万小时以上。某些PLC的生产厂家甚至宣布，今后生产的可编程序控制器不再标明可靠性这一指标，因为对可编程序控制器这一指标已毫无意义了。经过大量实践，人们发现PLC系统在使用中发生的故障，大多是由于PLC的外部开关、传感器、执行机构引起的，而不是PLC自身的问题产生的。

2.通用性强，使用方便

现在的PLC产品都已系列化了，PLC配备有各种各样，种类齐全的I/O模块和配套部件用户选用，可以很方便地搭建成可满足不同控制要求的控制系统,用户不再需要自己设计和制作相应的硬件装置。在确定了PLC的硬件配置和I/O外部接线后，用户所做的工作只是程序设计而已。

3．程序设计简单，易学易懂

PLC是一种工业自动化控制装置，其主要的使用对象是广大电气技术人员。PLC生产厂家大都根据这种实际情况，一般不采用微机所用的编程语言，而采用与继电器控制原理图非常相似的梯形图语言，工程技术人员学习和使用这种语言十分方便。

4．采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便

PLC的各个部件，包括CPU、电源、I/O通道等均采用模块化设计，由机架和电缆将各模块连接起来。系统的功能和规模可根据用户的实际需求自行组合，这样便可满足用户要求的合理的性能价格比。

5．系统设计周期短

由于系统硬件的设计任务仅是依据对象的要求配置适当的模块，如同吃饭从菜单中点菜一样方便，这就大大缩短了整个设计所花费的时间，加快了整个工程设计的进度。

6．安装简便、调试方便、维护工作量小

可编程序控制器一般不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端子相连，系统便可以投入运行，安装接线工作量比继电器控制系统小得多。PLC软件的设计和调试大都可以在实验室里进行，用模拟实验开关代替输入信号，其输出状态可以观察PLC上的相应发光二极管显示，也可以另接输出模拟实验板。模拟调试完成后，再将本身故障率很低，又有完善的自诊断能力和显示功能，一旦发生故障可以根据PLC上发光二极管或编程器提供的信息，迅速查明原因或直接找到发生故障的外围设备。如果是PLC本身故障，则可用更换模块的方法迅速排除故障。这样既提高了维护的工作效率，使故障造成的对工业生产的影响降低到最低程度，也保证了生产的正常进行。

PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的

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一种新型、通用的自动控制装置，具有结构简单、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业方面得到了广泛应用。

近年来，随着微处理器芯片及其有关元器件的价格大幅度下降，使得PLC成本也随之下降。与此同时，PLC的性能却在不断完善，功能也在增多增强，应用领域也在逐渐拓宽，使PLC的应用已由早期的开关逻辑到现在工业控制的各个领域。根据PLC的特点，可以将应用形式归纳为如下几种类型：

1.开关逻辑控制

这是PLC的最基本最广泛的应用领域。PLC具有较强的逻辑运算能力，可以实现各种开关量从简单到复杂的逻辑控制。

2.模拟量控制

在现代工业生产过程中，除必不可少的开关量和数字量外，还有许多连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、液位等都是模拟量。而PLC所处理的量为数字量，为了能接受模拟量输入和输出模拟量信号，PLC配置有A/D和D/A转换模块，现将现场的温度、压力等模拟量经过A/D模块转换为数字量，送入微处理器进行处理，微处理器处理过的数字量，又经D/A模块转换为模拟量后，去控制被控对象，这样就可实现PLC对模拟量的控制。

3.顺序控制

在工业控制中，用PLC实现顺序控制，可以用移位寄存器和步进指令编写程序。也可采用IEC规定的用于顺序控制的标准化语言——顺序功能图SFC编写程序，使得PLC在实现按照事件或输入状态的顺序，控制相应输出更加容易。

4.定时控制

PLC具有定时控制的功能，它可以为用户提供几十甚至上百个计时器，其计时的时间可由用户根据控制时间要在编写用户程序时设定，定时时间可以从0.1秒至若干小时，时间长短可任意设定，也可以由操作人员在工业现场通过编程器进行修改或重新设定，实现定时或延时的控制，通过编程既可以实现通电延时功能，也可以实现断电延时的功能。

5.计数控制

计数控制也是控制系统不可缺少的，PLC也同样为用户提供了几十甚至上有个计数器，实现对某些信号的计数功能。其设定方式如同定时器一样，可实现增计数控制，也可实现减计数控制，若用户需要对频率较高的信号进行跟踪计数，可选用高速计数模块。

6．闭环过程控制

运用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。现代大中型的PLC及部分小型的PLC配备有专门的PID控制模块，当控制过程中某一个变量出现偏差时，PLC就按照PID算法计算出正确的输出去控制被控制量，把被控制量保持在整定值上。PLC的PID控制已广泛地应用在洗煤、酿酒、反应堆、锅炉以及位置和速度等控制中。

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7．数据处理

现代PLC都具有数据处理的能力。它不仅能进行算术运算、数据传送，而且还能进行数据比较、数据转换、数据显示和打印以及数据通信等.对于大中型PLC还可进行浮点运算、函数运算等。

8．通信和联网

PLC的控制已从早期的单机控制发展到了多机控制，实现了工业自动化。现代的PLC一般都具有通信功能，应用远程I/O模块，可实现远程控制，应用通信模块，可实现PLC与PLC、PLC与计算机之间的通信。也可以构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统。因此，PLC是实现工业生产自动化的理想工业控制装置。

本系统选用日本三菱公司生产的FX2N-32MT PLC，属于整体式PLC。整体式PLC提供多种不同的I/O点数的基本单元和扩展单元供用户选用，基本有CPU模块，I/O模块和电源，扩展单元内有I/O模块和电源。一般配有许多专用的特殊功能单元，如模拟量I/O单元、位置控制单元、和通信单元等使PLC的功能得到扩展。 主要的控制功能有如下几项：主令操作控制和保护监视控制。

FX2N系列是FX系列PLC家族中最普通的系列，其功能最强、速度最快、成本较低。由于FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。为大量实际应用而开发的特殊功能开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要－－模拟I/O。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2N主单元可配置总计达8个特殊功能模块。网络和数据通信连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。

其它功能内置式24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。时钟功能和小时表功能在所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。输入滤波器调节功能可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中x000到x017）。注解记录功能元件注解可以记录在程序寄存器中。在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。RUN/STOP 开关面板上运行/停止开关易于操作。远程维护远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序。

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