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1引言 
可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可*性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。但在使用时由于工业生产现场的工作环境恶劣，干扰源众多，如大功率用电设备的起动或停止引起电网电压的波动形成低频干扰，电焊机、电火花加工机床、电机的电刷等通过电磁耦合产生的工频干扰等，都会影响PLC的正常工作。 
尽管PLC是专门在现场使用的控制装置，在设计制造时已采取了很多措施，使它对工业环境比较适应，但是为了确保整个系统稳定可靠，还是应当尽量使PLC有良好的工作环境条件， 并采取必要的抗干扰措施。 
2 PLC在安装和维护时应注意的问题 
2.1 PLC的安装
PLC适用于大多数工业现场，但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境，可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时，要避开下列场所： 
（1）环境温度超过0 ~ 50℃的范围； 
（2）相对湿度超过85%或者存在露水凝聚（由温度突变或其他因素所引起的）； 
（3）太阳光直接照射； 
（4）有腐蚀和易燃的气体，例如、等； 
（5）有打量铁屑及灰尘； 
（6）频繁或连续的振动，振动频率为10 ~ 55Hz、幅度为0.5mm（峰-峰）； 
（7）超过10g（重力加速度）的冲击。 
小型可编程控制器外壳的4个角上，均有安装孔。有两种安装方法，一是用螺钉固定，不同的单元有不同的安装尺寸；另一种是DIN（德国共和标准）轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板，左右各一对。在轨道上，先装好左右夹板，装上PLC，然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可靠，通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中，以防止灰尘、油污、水溅。为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内，安装机器应有足够的通风空间，基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55C，要安装电风扇，强迫通风。 
为了避免其他外围设备的电干扰，可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备，可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。 
当可编程控制器垂直安装时，要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部，造成印刷电路板短路，使其不能正常工作甚至*损坏。 
2.2 电源接线
PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。 
FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感（如光电开关或接近开关）提供直流24V电源。 
如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源恢复时，若RUN输入接通，则操作自动进行。
对于电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重，可以安装一个变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。 
2.3 接地
良好的接地是保PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接，基本单元接地。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给可编程控制器接上**地线，接地点应与动力设备（如电机）的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。 
2.4 直流24V接线端 
使用无源触点的输入器件时，PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。 
PLC上的24V接线端子，还可以向外部传感器（如接近开关或光电开关）提供电流。24V端子作传感器电源时，COM端子是直流24V地端。如果采用扩展单元，则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外，任何外部电源不能接到这个端子。 
如果发生过载现象，电压将自动跌落，该点输入对可编程控制器不起作用。 
每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点，它不耗电，因此在这种情况下，24V电源端子向外供电流的能力可以增加。 
FX系列PLC的空位端子，在任何情况下都不能使用。 
2.5 输入接线
PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线，一般指外部传感器与输入端口的接线。 
输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时，输入端接通，输入线路闭合，同时输入指示的发光二极管亮 
输入端的一次电路与二次电路之间，采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器，以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。 
若在输入触点电路串联二极管，在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关，串联二极管的数目不能超过两只 
另外，输入接线还应特别注意以下几点： 
（1）输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小，电压降不大时，输入接线可适当长些。 
（2）输入、输出线不能用同一根电缆，输入、输出线要分开。 
（3）可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度，应大于扫描周期的时间。 
2.6 输出接线
（1）可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。 
（2）输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时，同一号码的两个输出端接通。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。 
（3）由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板，因此，应用熔丝保护输出元件。 
（4）采用继电器输出时，承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命，因此继电器工作寿命要求长。 
（5）PLC的输出负载可能产生噪声干扰，因此要采取措施加以控制 
此外，对于能使用户造成伤害的危险负载，除了在控制程序中加以考虑之外，还应设计外部紧急停车电路，使得可编程控制器发生故障时，能将引起伤害的负载电源切断。 
交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。 可编程序控制器(PLC)基础知识


在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC，本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介，以期对各位网友有所帮助。
一、PLC的发展历程
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，**采用程序化的手段应用于电气控制，这就是**代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。国际电工**（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展较快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

二、PLC的构成
从结构，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
三、CPU的构成
CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。
四、I/O模块
PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。
开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：
开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其较大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受较大的底板或机架槽数限制。
五、电源模块
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。
六、底板或机架
大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
七、PLC系统的其它设备
1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目**般由计算机（运行编程软件）充当编程器。
2、人机界面：较简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。
3、输入输出设备：用于*性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
八、PLC的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。
PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。
PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。
对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。

北京硕人时代科技有限公司的HOMS-BAS楼控系统是基于现代控制论中分布式控制理论而设计的集散型系统，具有集中操作、管理和分散控制功能的综合监控系统。系统的目标是致力于实现建筑物内的暖通空调、变配电、给排水、冷暖源、照明及其他各类系统机电设备管理自动化、智能化、安全化、节能化，同时为大楼内的工作提供较为舒适、便利和率的工作环境。HOMS-BAS是以集散理论为基础的先进的楼宇自动化系统。它具有网络化、使用便捷、结构灵活、适应性强、扩展方便、软件优化设备运行、操作简单等特点。硕人时代的产品在技术上特点是，软件平台建立在简单熟悉IE WEB界面上，有着相对独立、友好的软件平台，是楼控产品的发展趋势，在世界上比较前卫。

一、 楼宇自控系统的设计思想和原则
楼宇自控系统是一套将冷热源、空调、通风、给排水、变配电、照明、电梯等设备或系统以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统，以安全、可靠、节能、节省人力和综合管理为目的。为了建成一个优良的建筑设备监控系统，在系统的设计上着重考虑了三个方面的要素。其一是确定服务于设备或各个子系统的控制器I／O点数及点的类型，同时确认I／O点数的接口技术处理；其二是现场仪器、仪表、传感器、变送器和执行器等元件的正确选择与配置；其三是*操作站和通讯网络的配置。
HOMS-BAS楼宇自控系统是硕人时代公司推出的新一代楼宇自控／系统集成平台， 完整的系统由HOMS软件、PAC和DDC控制器、传感器、阀门及执行机构四大部分组成。根据大厦机电设备和弱电系统设计方案的具体情况，着重对如下几个问题做了细化处理：
1、根据大厦弱电系统的总体要求，选用硕人时代的HOMS软件，该系统采用了Browser／Server系统结构，支持通过掌上电脑、手机等设备访问，支持bbbbbbsNT／bbbbbbs2000／bbbbbbsXP操作系统，支持OPC等多种协议和开放接口，并且提供了丰富的功能选项，是一套运用成熟先进的系统；

2、按受控设备的要求选用不同处理能力的PAC和DDC控制器，控制器的搭配对于系统的合理配置有着重要的作用，各自控厂商的控制器都有多种不同点数的产品可供选择，合理的选择控制器对于优化网络拓扑和控制系统造价有着不可忽视的作用。其基本原则是控制器尽量靠近控制对象，空间距离较远的设备不宜合用同一个PAC或DDC控制器；

3、为了保系统稳定可靠，楼宇自控系统的控制器、传感器、执行器电源均独立与受控设备集中供电。

二、 楼宇自控系统的控制内容和目标
系统提供如下功能：
(1)通过配置系统的硬件和软件，实现测量各类工艺、设备状态的参数，设置并控制设备启停、提供设备运行等功能；
(2)监视并显示系统监控设备的工作状态，故障时自动报警；
(3)现场自动控制组织的安全调整功能；
(4)根据系统记录，管理分析当前和过去运行过程；
(5)提供计算和预测工具，用于优化操作参数并组合，实现设备优化使用；
(6)实现楼宇自控系统与其他系统数据交换；

对每一个子系统都进行了相应的需求分析，较终确定了大厦项目中纳入楼宇自动化系统监控对象的具体内容和目标。

1、 冷冻站系统的监控

监控设备包括：冷水机组、冷却水循环泵、冷冻水循环泵、冷却塔、自动泵、电动蝶阀等。
(1)根据事先排定的工作及节日时间表，定时启停冷水机组及相关设备。完成冷却水循环泵、冷却水塔风机、冷冻水循环泵、电动蝶阀、冷水机组的顺序连锁启动及冷水机组、电动蝶阀、冷水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔风机的顺序连锁停机。
启动顺序为：对应冷却水、冷冻水管路上的阀门立即开启；冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵的启动延迟2~3min启动；制冷主机延迟3~4min执行。
停止顺序为：立即切断主机电源；冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵的启动延迟2-3min关闭；对应冷却水、冷冻水管路上的阀门立即关闭。
(2)测量冷却水供回水温度，以冷却水供水温度及冷水机的开启台数来控制冷却塔风机的启停的数量。维持冷却水供水温度，使冷冻机能在更率下运行。
(3)监测冷水总供回水温度及回水流量，由冷水总供水流量和供回水温差，计算实际负荷，自动启停冷水机、冷冻水循环泵、冷却水循环泵及相对应的电动蝶阀；
(4)根据膨胀水箱的液位，自动启停自动泵；
(5)监测冷水总供回水压力差，调节旁通阀门开度，保证末端水流控制能在压差稳定情况下正常运行。在冷水机系统停止时，旁通阀自动全关；
(6)监测各水泵、冷水机、冷却塔风机的运行状态、手／自动状态、故障报警，并记录运行时间；
(7)水泵保护控制：在每台水泵的出水端管道上安装水流开关，水泵启动后，水流开关检测水流状态，如故障则自动停机；水泵运行时如发生故障，备用泵自动投入运行；
(8)*站彩色动态图形显示、记录各种参数、状态、报警，记录累计运行时间及其他的历史数据等。

2、新风／空调机组的监控
监控设备包括：新风／空调机组。
(1)时间程序自动启／停送风机，具有任意周期的实时时间控制功能；
(2)监测送风机的运行状态、手／自动状态、故障报警、累计运行时间；
(3)防冻保护：在冬季，当温度过低时，开启热水阀，关新风门、停风机、报警提示；
(4)由风压差开关测量空气过滤器两侧压差，超过设定值时报警；
(5)风机、风门、冷水阀状态连锁程序；
①启动顺序：开冷水阀、开风阀、启风机、调冷水阀；
②停机顺序：停风机、关风阀、关水阀；

(6)对于新风机组，测量新风温度和送风温度，并根据送风温度PID调节二通水阀的开度，维持送风温度为设定值；对于空调机组，测量新风温度和回风温度，并根据回风温度PID调节二通水阀的开度，维持回风温度为设定值；
(7)*站彩色图形显示，记录各种参数、状态、报警，记录累计运行时间及其历史数据等；

3、给排水系统的监控
监控设备包括：给排水泵、生活水池、污水池、集水坑。

(1)监测生活水泵、污水泵的运行状态，手／自动状态和故障信号，故障时报警，并累计运行时间；
(2)实现就地控制和远程控制的转换；
(3)监测生活水池液位，对超限水位报警，防止溢流，对超低液位也进行报警；
(4)根据生活水箱液位，启停生活水泵，并进行超限报警；
(5)根据污水池、集水坑液位，启停污水泵，并对超高液位进行超限报警；
(6)*站彩色图形显示，记录各种参数、状态、报警，记录累计运行时间及其历史数据等。

4、给排风系统的监控
监控设备包括：送／排风机。
(1)监测各风机的运行状态、手／自动状态；
(2)在自动状态下按时间程序自动启／停风机；
(3)监测送／排风机的故障信号，故障时报警，并累计运行时间；
(4)*站彩色图形显示，记录各种参数、状态、报警，记录累计运行时间及其历史数据等。

5、 照明系统的监控
监控设备包括：公共照明配电箱。
(1)对于各照明回路，根据时间程序自动开／关各照明回路；
(2)对于各照明回路，监控各回路的开关状态、故障报警、手／自动状态；
(3)以上时间，程序可根据用户需要任意修改，可自定义节日工作模式，降低大厦运行中的电能消耗；
(4)*站彩色图形显示，记录各种参数、状态、报警，记录累计运行时间及其历史数据等。

6、 变配电系统的监控

对变配电系统的监控主要包括对高压、低压、变压器、发电机设备的相关运行参数的监视。
由供配电设备厂商预留连接供配电系统的监测接口，通过高级接口采集下列信号：
(1)高压进线柜：三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度；
(2)所有高压开关的开关状态、故障跳闸状态；
(3)变压器温度；
(4)低压进线柜：三相电压、三相电流；
(5)所有低压进出线开关的开关状态及故障跳闸状态；
(6)低压主要配电回路电能计量；

7、 电梯系统的监控
本项目楼宇自控系统对电梯系统实行只监不控的方式，电梯系统提供高级接口给楼宇自控系统集成，楼宇自控对电梯的运行状态、故障报警、电梯的上升、下降进行监视；对自动扶梯的运行状态、故障报警进行监视，并对电梯系统的运行时间进行累积记录