【PLC控制系统的组成及其在工厂中的应用】 PLC控制系统
时间：2020-03-10 07:23:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要 随着工业生产的迅速发展，工厂自动化程度大大提高。进入21世纪以来，“以人为本”“节能环保”的观念深入人心，这就要求我们改变以往的生产方式，要向自动化转变，减少人力，提高效率。本文简要介绍PLC控制系统的组成及其在工厂的应用。
关键词 工厂设备；PLC；控制系统；直流电机
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)122-0152-02
可编程序控制器（PLC）是一种面向生产过程控制的数字电子装置，它具有控制能力强、操作方便灵活、价格便宜、可靠性高等特点。它不仅可以取代传统的继电器控制系统，还可构成复杂的工业过程控制网络，是一种适应现代工业发展的新型控制器。给现代的工厂设备控制提供了一个很好的工具，大大降低了人力劳动，提高了生产效率，使盈利趋向最大化。
1 可编程控制器（PLC）的组成
常见的PLC有整体式和模块式两类。不论哪种结构，其内部组成都是相似的，主要如下。
1.1 中央处理单元（CPU）
CPU的是PLC的“大脑 ”，它控制所有其它部件的操作，一般由控制电路、运算器、寄存器等组成，通过地址总线、数据总线和控制总线与存贮器、I/O接口电路联接。中央处理单元主要完成以下任务。
1）从存贮器中读取指令。从地址总线上给出指令的存贮地址，从控制总线上给出读命令，从数据总线上得到读出的指令，并存放到CPU内的指令寄存器中。
2）执行指令。对存放在指令寄存器中的指令操作码进行译码，执行指令规定的操作。例如：读取输入信号，取操作数，执行逻辑运算和算术运算，将结果输出等。
3）准备取下一条指令。执行完一条指令后，能根据条件产生下一条指令的地址，以便取出和执行下一条指令。在控制下，程序的指令即可以顺序执行，也可以进行分支或转移处理。
4）处理中断。有些除了顺序执行程序外，还提供了中断处理功能。CPU通过接收I/O接口或内部的中断请求信号，进行中断处理。处理完毕后，再返回原地址，继续顺序执行收。
1.2 存贮器
存贮器是具有记忆功能的半导体电路。存贮器包括系统程序存贮器和用户程序存贮器。所谓系统程序，是指控制和完成PLC各种功能的程序，这些程序是由PLC的制造厂家用微机的指令系统编写的，并固化到只读存贮器（ROM）中；所谓用户程序，就是使用者根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的控制程序。
1.3 输入/输出接口电路
输入/输出接口电路用来连接主机与外部设备。为了提高抗干扰能力，一般的输入、输出接口均有光电隔离装置，应用最广泛的是由发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器。
1.4 编程器
编程器用来的运行，是对用户程序进行写入、检查、修改和调试，也可以在线监视PLC的运行，是PLC最重要的外部设备，也是PLC不可缺少的一部分。它经过编程器接口与CPU联系，完成人--机对话。
1.5 电源部件
电源部件用来将外部供电电源转换成供PLC的CPU、存储器、I/O接口等电子电路工作所需要的直流电源，使PLC能正常工作。
1.6 其他接口电路
除了I/O接口外，许多PLC还配置了其它一些接口，使能满足更多的需要。主要有以下几种：①I/O扩展接口；②智能I/O接口；③通讯
接口。
1.7 PLC的外部设备
PLC的生产厂家为用户提供的外部设备主要有以下几种：①打印机；②外存储器；③EPROM写入器。
2 PLC控制系统在工厂的控制
PLC应用于工业控制的的一般步骤是首先了解受控对象工艺流程和控制要求。共中包括：控制过程的组成环节；各环节的技术要求和相互关系；输入输出的逻辑关系和测量方法；系统的控制方式与要求（例如：单步、步进、单周、自动循环等）。绘制工艺流程图。选择传感器再根据现场信号、控制命令等条件确定输入输出点数然后进行PLC选型和I/O分配。PLC选型主要依据是输入输出形式和点数、控制方式和速度、控制精度和粪便率等。绘制系统的流程图等。PLC控制系统包括软件和硬件两部分。软件实指用户应用程序；硬件包括新号处理到PLC信号输入，PLC信号输出到负载部分。两者有一定独立性。
在工厂主要是在生产线上生产，在自动生产线上，常使用有轨小车来转运工序之间的物件。小车的驱动通常采用电机拖动，电机正转小车前进，电机反转小车后退。也就是说主要是对电机的控制。相对于交流电机，直流电机在控制方面较为复杂一些，主要是速度调整方面，要考虑速度控制方式，启动、停止及升降速时的加速度控制，正反转指令控制等等。一般以直流电动机为驱动装置的控制系统中，速度、电流闭环控制过程由传动系统完成。可编程序控制器一般只负责速度给定控制、―些相应的启动停止指令控制和某些张力控制系统中的电流的控制等。速度给定控制主要是对电机启动和停止以及升降速时的加速度控制即给定曲线的斜率控制；起停指令控制主要是根据系统的连锁条件，给传动系统发出启动、停止控制命令并接收传动系统反馈的运行信号、故障报警信号，运行处理等。张力控制系统中，一般采取对电流环中电流调节器给定补偿或限幅值进行控制，通过控制电动机的输出转矩，达到张力控制的目的。
在直流电动机的控制系统中，一般应考虑以下几个问题。
1）传动系统的运行允许条件是否满足，包括各种合闸信号是否具备，各辅助系统是否已经运行，各级故障信号是否完全消除等。
2）运行方式和操作方式是否选择合适，区域复位信号是否具备等。
3）离合器和制动器的状态是否允许运行，对机器设备的启动是否存在障碍等。
4）传动系统的速度、电流调节器是否解锁，闭环控制是否正常等。
5）速度、电流的控制方式选择是否合适等。
6）当各种条件都满足时，按所要求的方式进行速度给定值控制。
7）在运行过程中，对故障停车指令的处理等。
比如在杭钢热带厂生产线上的主机有直流电动机驱动。主机的辅助设备（包括：冷却风机、平辊风机、水泵和润滑油泵等）以及除尘风机和冷却水箱等由交流电动机驱动。这些电动机的启停控制与逻辑顺序控制、直流电动机的激磁保护，以及各电动机的过载、过热保护、系统运行状态的指示和报警等都要由PLC：GE FANUC PLC系列series 90-30控制系统完成，PLC要用直流24 V电源、直流电机需要用到直流控制器，所以采用数字箱Simoreg DC Master 6RA70进行整流。
下面给出一种最常用的直流电动机一股控制逻辑框图，如图1所示。
PLC就是一种微机控制系统，我们可以把它看成是由继电器、定时器、计数器、移位器等组成的装置，它对工业电气设备的控制的主要过程是通过输入设备也就是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息的设备输入接线端是与外部的开关、按钮、传感器转换信号等连接的端口。每个端子可等效为一个内部继电器线圈，线圈号即输入接点号，如图所示。这个线圈由接到的输入端的外部信号来驱动，其驱动电源可由的电源部件提供（如直流），也可由独立的交流电源供给。每个输入继电器可以有无穷多个内部触点，供设计的内部控制电路（即编制控制程序）时使用。然后通过内部控制电路运算和处理由输入部分得到的信息，并判断应产生哪些输出。内部控制电路实际上也就是用户根据控制要求编制的程序。程序一般用梯形图形式表示。而梯形图是从继电器控制的电气原理图演变而来的，程序中的动合、动断触点、线圈等概念均与继电器控制电路相同。在PLC内部还设有定时器、计数器、移位器、保持器、内部辅助继电器等，继电器控制系统没有的器件，它们的线圈及动合、动断触点只能在内部控制电路中使用，而不能与外部电路相连。最后通过输出部分驱动负载。在PLC内部，有若干能与外部设备直接相连的输出继电器（有继电器、双向硅、晶体管三种形式），它也有无限多软件实现的动合、动断触点，可在PLC内部控制电路中使用；但对应每一个输出端只有一个硬件的动合触电与之相连，用以驱动需要操作的外部负载。外部负载的驱动电源接在输出公共端上。
3 结束语
PLC控制系统的出现极大的节约了劳动力，通过系统控制的生产，大大的提高了生产效率，对于工业的流水线作业的作用尤甚，是原来复杂的工作变得简单，提高了工人的生活质量，响应了国家节能减排、以人为本的政策。相信随着科技的发展，我们的生活会越来越美好。
参考文献
[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京:化工工业出版社,2004.
[2]刘美俊.可编程控制器应用技术[M]..福州:福建科学技术出版社,2006.
[3]陈德欣,贺正强.PLC和变频器在多电机控制方面的研究[J]..中国科技博览,2011.
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