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1. 中国PLC应用现状
我国工业企业的自动化程度普遍较低,PLC产品有很大的应用空间,如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器进行控制。因此,PLC在我国的应用潜力远没有得到充分发挥。
我国大中型企业普遍采用了的自动化系统对生产过程进行控制,但绝大部分小型企业尚未应用自动化系统和产品对生产过程进行控制。随着竞争的日益加剧,越来越多的小型企业将采用经济、实用的自动化产品对生产过程进行控制,以提高企业的经济效益和竞争实力。
中国加入WTO后越来越多的公司
PLC是一种高投入的高科技产品,要用户的信任非常不容易,目前国产PLC还从没有真正得到用户的认可,国产PLC要得到众多用户认可绝非易事。一方面,PLC生产厂商要明确目标、认真做好每一件事,确保产品性能和质量,同时加大市场营销和市场推广力度。另一方面,相关主管部门和广大用户也要给国产PLC足够的支持,给国产PLC多机会,同时为国产PLC产业化提出中肯的意见和建议。笔者坚信,只要大家齐心协力,国产PLC的产业化一定会有一个美好的未来。



气流纺织为传统成熟的纱线纺织技术。随着纺织行业对纱线的品质要求的提高,对绵纱的丝纺控制愈加细微,于是如纱线的接头长度、支数、张力等成为纱纺的关键指针。
针对以上要求,国内纺织制造业正以性能、稳定的PLC逐步取代国外流行以单片机为控制的纺纱系统。另外随着人机接口-触摸屏、变频器的应用推广,一些前的企业及时地将人机接口、变频整合在该行业电气控制系统中,为的控制增添新的亮点。如江苏一企业的气流纺织机,就采用了SIEMA公司的PLC及其模块,。该系统采用单台人机接口-触摸屏通过RS-485总线,实时对PLC进行监控、参数调整、断纱自动报警等多项功能。该系统的PLC通过调整一百多个电磁铁开合时间来实现纱线接头长度及纱线支数的调整,由于受电磁线圈消磁特性及纱线粘度、引纱电机的速度等综合影响,电磁铁的开合时间亦通常有0.02-0.06秒的卫小调整来满足生产的需要。所以该系统单台人机接口的点睛运用,在有效控制成本的基础上,大地提高了生产效率及生产工义指针。 该系统PLC的I/O点非常多,有八九百个点,面对如此庞大的系统设计及其成本的压力,设计者却一反传统的大而大做,巧妙地利用西门子公司200系列PLC(自带485口)及人机接口共同支持MODBUS协议的特点,及其SIEMA公司200系列32DI、32DO、8TC、8AI、4RTD、4AO 等大点数模块,根据纺纱工艺的要求,将I/O点分为5台PLC主机的小系统,仅用双绞线将传统的5台PLC与人机接口连为统一的"大系统",真正做到了大系统小设计。 同比全部采用西门子PLC及其模块之下大大节省了成本,同时SIEMA公司产品质量好,运行稳定,保证了系统的性。
在实际应用中,该系统的引纱、喂给电机的频率及相互匹配系数,可直接通过触摸面板快捷地调整和电流的实时监控,并且使线上所有5台PLC程序严格的一致,增加了PLC应急互换性,实现了多层控制单一化,复杂简单化。
纵观整个控制系统,简洁、准确、节能、人性化的设计风格无不透着现代设计者的匠心具。同时也折射出新世纪传统控制产业的方向和主流。
S7-300 PLC
一、S7-300 系统硬件主要包括以下几个部分:
1、 信号处理模块;
2、 接口模块;
3、 功能模块;
4、 CPU 处理器;
5、 通讯处理器
6、 通讯网卡
1信号处理模块
信号处理模块主要分为四类:开关量输入DI、开关量输出DO、模拟量输入AI、模拟量输出AO
经常使用的开关量输入模块名称和性能
SM321 16点输入,24V DC;13-30V 为信号1;-30~5V为信号0;
SM321 16点输入,120V/230V AC;79-264V 为信号1;0~40V为信号0;
经常使用的开关量输出模块名称和性能
SM322 16点输出,24V DC;信号1时输出L+-0.8V;
每通道的大输出电流0.; 阻性负载的输出频率100HZ,感性为0.5HZ;带短路电子保护;
SM322 8点输出,继电器接点;信号1时输出接点闭合;信号0时输出接点断开;接点容量8A(230V AC)或 (24V DC); PLC资料网
经常使用的模拟量输入模块名称和性能
SM331 8点模拟量输入;用于电阻测量时,为4点;
输入信号类型:电压 +-80毫伏; +-250毫伏;+-500毫 伏;+-1V;+-2.5V;+-5V;1-5V;+-10V;
电流 +-10毫安;+-20毫安;0-20毫安;4-20毫安;
电阻 150欧姆;300欧姆;600欧姆
热电偶 E,N,J,K型
热电阻 Pt100 标准,Ni100标准
分辨率:14位
经常使用的模拟量输出模块名称和性能
SM332 4点模拟量输出;
信号类型:电压输出0-10V;+-10V;1-5V; 电流输出4-20MA;+-20MA;0-20MA
分辨率:12位
2接口模块
接口模块主要用于连接多机架的PLC系统,即一个S7-300 PLC系统的信号模块如果过8块,就配置接口模块进行扩展。 copyright plc资料网
经常使用的接口模块名称和性能
IM360/IM361 接口模块是为理想的扩展方案;
IM360插入到CR(机架,CPU所在的机架);
IM361插入到ER(扩展机架,扩展信号模块所在的机架);
使用IM360/IM361 接口模块多可以扩展3个机架,既一个传统的PLC系统多处理32个信号模块;
3功能模块
计数器模块;可直接连接增量编码器,实现连续、单向和循环记数;
步进电机控制模块;和步进电机配套使用,实现设备的任务;
PID控制模块;实现温度、压力和流量等的闭环控制
4 CPU 处理器
S7-300总共有8种不同的CPU;
CPU312 IFM ,带集成的数字输入/输出的紧凑型CPU,用于带或不带模拟量的小系统,多8个模块;
CPU313用于有多编程要求的小型设备;
CPU314IFM,带有集成的数字和模拟输入/输出的紧凑型CPU; copyright plc资料网
CPU 314 用于安装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序;
CPU 315/315-2DP 用于要求中到大规模的程序和通过PROFIBUS-DP进行分布式配置的设备;
CPU316 用于有大量编程要求的设备;
CPU318-2 用于有要求大规模的程序和通过PROFIBUS-DP进行分布式配置的设备;
CPU315-2DP 和CPU313 的重要性能参数比较:
序号 参数名称 CPU313 CPU315-2DP
1 工作存储器 12K字节/4K语句 64K
2 装载存储器 20K字节 96K内置
3 块数量 128FC/128FB/127DB 192FC/192FB/255DB
4 位存储器 2048 2048
5 记数器 C1-C64 C1-C64
6 定时器 T1-T128 T1-T128
7 数字I/O总数 256通道 8192
8 模拟I/O总数 64I/32O 512
9 支持的软件 STEP7 STEP7/SCL/CFC
可编程控制器(programmable logical controller,简称PLC)已经越来越多地应用于工业控制系统中,并且在自动控制系统中起着非常重要的作用。所以,对PLC的正确选择是非常重要的。
面对众多生产厂家的各种类型PLC,它们各有优缺点,能够满足用户的各种需求,但在形态、组成、功能、网络、编程等方面各不相容,没有一个统一的标准,无法进行横向比较。下面提出在自动控制系统设计中对PLC选型的一些看法,可以在挑选PLC时作为参考。
可以通过以下几方面的比较,挑选到适合的产品。
一、工作量
这一点尤为重要。在自动控制系统设计之初,就应该对控制点数(数字量及模拟量)有一个准确的统计,这往往是选择PLC的要条件,一般选择比控制点数多10%~30%的PLC。这有几方面的考虑:
1、可以设计过程中遗漏的点;
2、能够保证在运行过程中个别点有故障时,可以有替代点;
3、将来增加点数的需要。
二、工作环境
工作环境是PLC工作的硬性指标。自控系统将人们从繁忙的工作和恶劣的环境中解脱出来,就要求自控系统能够
适应复杂的环境,诸如温度、湿度、噪音、信号屏蔽、工作电压等,各款PLC不尽相同。一定要选择适应实际工作环境的产品。
三、通信网络
现在PLC已不是简单的现场控制,PLC远端通信已成为控制系统解决的问题,但各厂家的通信协议千差万别,兼容性差。在这一点上主要考虑以下方面:
1、同一厂家产品间的通信。各厂家都有自己的通信协议,并且不止一种。这在大、中型机上表现明显,而在小、微型机上不尽相同,一些厂家出于容量、价格、功能等方面考虑,往往没有或者有与其它协议不同,而且比较简单的通信。所以,在这方面主要考虑的是同一厂家不同类型PLC之间的通信;
2、不同厂家产品间的通信。若所进行的自动控制系统设计属于对已有的自控系统进行部分改造,而所选择的是与原系统不同的PLC,或者设计中需要2个或2个以上的PLC,而选用了不同厂家的产品,这就需考虑不同厂家产品之间的通信问题;
3、是否有利于将来。由于各厂家的通信协议各不相同,上也无统一标准,所以在PLC选型上受到很大限制。就要考虑影响面大、有发展的、功能完备、接近通用的通信协议。
四、编程
程序是整个自动控制系统的“心脏”,程序编制的好坏直接影响到整个自动控制系统的运作。编程器及编程软件有些厂家要求额外购买,并且价格不菲,这一点也需考虑在内。
1、编程方法
一种是使用厂家提供的编程器。也分各种规格型号,大型编程器功能完备,适合各型号PLC,价格高;小型编程器结构小巧,便于携带,价格低,但功能简单,适用性差;另一种是使用依托个人电脑应用平台的编程软件,现已被大多数生产厂家采用。各生产厂家由于各自的产品不同,往往只研制出适合于自己产品的编程软件,而编程软件的风格、界面、应用平台、灵活性、适应性、易于编程等都只有在用户亲自操作之后才能给予评价。
2、编程语言
编程语言为复杂,多种多样,看似相同,但不通用。常用的可以划分为以下5类编程语言:
(1)梯形图
这是PLC厂家采用多的编程语言,初是由继电器控制图演变过来的,比较简单,对离散控制和互锁逻辑为有用;
(2)顺序功能图
它提供了总的结构,并与状态定位处理或机器控制应用相互协调;
(3)功能块图
它提供了一个有效的开发环境,并且特别适用于过程控制应用;
(4)结构化文本
这是一种类似用于计算机的编程语言,它适用于对复杂算法及数据处理;
(5)指令表
它为优化编码性能提供了一个环境,与汇编语言非常相似。
厂家提供的编程软件中一般包括一种或几种编程语言,如TE公司的Xbbb编程软件可以使用梯形图(Ladder)、顺序功能图(Grafcet)、结构化文本(Literal)3 种编程语言;Siemens公司的Step7编程软件可以使用梯形图(Ladder)、指令表(STL)两种编程语言;Modicon公司的Modsoft编程软件只使用梯形图(984 梯形)一种编程语言,而另一个Concept编程软件可以使用5种编程语言,依次为梯形图(LD)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)、结构化文本(ST)、指令表(IL)。同一编程软件下的编程语言大多数可以互换,一般选择自己比较熟悉的编程语言。
3、存储器
PLC存储器是保存程序和数据的地方,分内制式和外插式两种,存储器容量在512~128M字节之间,一定要根据实际情况选取足够大的存储器,并且要求有一部分空余作为缓存。
PLC存储器按照类型可分随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除只读存储器(EPROM)等。RAM可以任意读写,在掉电后程序只能保持一段时间,适合于在自控系统调试时使用。ROM只能读不能写,程序是由厂家或开发商事先固化的,不能改,即使失电也不丢失。EPROM与ROM只是EPROM通过特殊的方式(如紫外线)可以擦除再写,适合于应用在长时间工作而改动不大的系统中。
4、易于改
PLC较继电器控制的另一个优势在于它可以根据实际需要任意改控制结构(或控制过程),这就要求改程序方便快捷。
5、是否有模块
部分生产厂家的PLC产品提供一些模块,如通信模块、PID控制模块、计数器模块、模拟输入/输出模块等。在软件上也提供了与此相对应的程序块,往往只是简单的输入一些参数就能实现,便于用户编程。
五、与监控系统的通信
1、人机对话操作台。这是监控系统的早期产品类型,是生产厂家专为自己的PLC产品设计的,适合于点对点控制。结构简单,功能少,面板控制,操作较易,现仍然广泛地应用于现场控制系统中。其优点是在远端控制失效的时候,
仍能很好地控制现场。
2、随着计算机的不断发展,依靠PC(包括工控机)的监控系统越来越多地应用在自控系统中,这种监控系统一种是PLC开发商专为自己的(或特定的)产品量身定做的;另一种是软件开发公司开发的适合大多数PLC产品的监控系统。种与PLC产品的相容性强,能够根据PLC产品的特点相应的控制方案,应该说仍以PLC为;后一种则抛开了PLC产品,注重计算机在图像、动画、声音、网络、数据等方面的优势,给二次开发人员了较宽松的开发条件,往往可以制作出的监控系统,只要有相应的通信协议(目前已拥有了绝大多数生产厂家的通信协议),就可以与各种类型PLC相连,是当今自控系统。所以,在这方面应考虑所选的PLC与监控系统的通信方式是否可行。
六、可延性
这里包括三个方面含义:
1、产品寿命。大致可以保证所选择的PLC的使用年限,尽量购买生产日期较近的产品;
2、产品连续性。生产厂家对PLC产品的不断开发升级是否向下兼容,这决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用。
3、产品的新周期。当某一种型号PLC(或PLC模块)被淘汰后,生产厂家是否能够保证有足够的备品(或备件)。这时应考虑选择当时比较新型的PLC。
七、售后服务与技术支持
1、选择好的公司产品;
2、选择信誉好的代理商;
3、是否有较强的售后服务与技术支持。
八、性价比
相对于自控系统性能的好坏于价格的选择。只是在几项比较接近,又不易选择时,才考虑价格因数,选择性价比比较高的产品。
在实际选型过程中,往往受到多方面的制约,不一定要考虑以上全部方面,但其中有些项是考虑的,而存在的问题也通过其它替代方式加以解决。
一般来说通过前5项的比较,已可确定2~3种产品,再考虑到后几项,便可选中较满意的PLC。随着科学技术的不断发展,PLC产品也一定会有一个统一的标准。那时,挑选PLC将不再是困难的事情