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自动化PLC控制系统优化设计-plc技术支持

文章出处:admin 人气:发表时间:2020-05-14 21:29

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  在现代化的工业生产设备中,有大量的数字量及模拟量的控制装置,例如电机的启停,电磁阀的开闭,产品的计数,温度、压力、流量的设定与控制等,而PLC技术是解决上述问题的最有效、最便捷的工具,因此PLC在工业控制领域得到了广泛的应用。下面就PLC控制系统设计中的问题进行探讨。
 

自动化PLC控制系统

1、PLC系统设备选型

PLC最主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器,机群或一个生产过程。不同型号的PLC有不同的适用范围。根据生产工艺要求,分析被控对象的复杂程度,进行I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等)统计,列出清单。适当进行内存容量的估计,确定适当的留有余量而不浪费资源的机型(小、中、大形机器)。并且结合市场情况,考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况,选定价格性能比较好的PLC机型。

目前市场上的PLC产品众多,国外知名品牌有德国的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美国的GE;韩国的LG等。国产品牌有研华、研祥、合力时等。近几年,PLC产品的价格有较大的下降,其性价比越来越高。PLC 的选型应从以下几个方面入手。

2.1 确定PLC 控制系统的规模

依据工厂生产工艺流程和复杂程度确定系统规模的大小。可分为大、中、小三种规模。

小规模PLC控制系统:单机或者小规模生产过程,控制过程主要是条件、顺序控制,以开关量为主,并且I/O点数小于128 点。一般选用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等规模PLC控制系统:生产过程是复杂逻辑控制和闭环控制,I/O点数在128——512 点之间。应该选用具有模拟量控制、PID控制等功能的PLC,如SIEMENS S7-300等。

大规模PLC控制系统:生产过程是大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制,I/O点数在512点以上。应该选用具有通信联网、智能控制、数据库、中断控制、函数运算的高档PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工业现场总线结合实现工厂工业网络的通讯和控制。

2.2 确定PLC I/O 点的类型

根据生产工艺要求,分析被控对象的复杂程度,进行I/O点数和I/O点的类型(数字量、模拟量等)统计,列出清单。适当进行内存容量的估计,确定适当的留有软硬件资源余量而不浪费资源的机型(小、中、大型机器)。

根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型,是大电流还是小电流,以及PLC输出点动作的频率等,从而确定输出端采用继电器输出,还是晶体管输出,或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式,对系统的稳定运行是很重要的。

电磁阀的开闭、大电感负载、动作频率低的设备,PLC输出端采用继电器输出或者固态继电器输出;各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动/停止应采用晶体管输出。

2.3 确定PLC编程工具

(1) 一般的手持编程器编程。手持编程器只能用商家规定语句表中的语句表(STL)编程。这种方式效率低,但对于系统容量小、用量小的产品比较适宜,具有体积小、价格低、易于现场调试等优点。 这主要用于微型PLC的编程。

(2) 图形编程器编程。图形编程器采用梯形图(LAD)编程,方便直观,一般的电气人员短期内就可应用自如,但该编程器价格较高,主要用于微型PLC和中档PLC。

(3) 计算机加PLC软件包编程 。这种方式是效率最高的一种方式,但大部分公司的PLC 开发软件包价格昂贵,并且该方式不易于现场调试,主要用于中高档PLC系统的硬件组态和软件编程。

3、PLC控制系统的设计

PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。

硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节,这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。

(1) PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85—240V,适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:1隔离变压器等);隔离变压器也可以采用双隔离技术,即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地,次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地,以减小高低频脉冲干扰。

PLC输入电路电源一般应采用DC 24V, 同时其带负载时要注意容量,并作好防短路措施,这对系统供电安全和PLC安全至关重要,因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行,一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍,PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝,防止短路。

(2) PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求,各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出,它适应于高频动作,并且响应时间短;如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下,应首选继电器输出,采用这种方法,输出电路的设计简单,抗干扰和带负载能力强。

如果PLC输出带电磁线圈等感性负载,负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击,为此,对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管,对交流感性负载应并接浪涌吸收电路,可有效保护PLC。

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