西门子6ES7323-1BH01-0AA0参数方式

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大型化PLC发展方向主要有以下几个方面：

① 功能不断加强：不仅具有逻辑运算、计数、定时等基本功能，还具有数值运算、模拟调节、监控、记录、显示、与计算机接口、通信等功能。

网络功能是PLC发展的一个重要特征。各种个人计算机，图形工作站、小型机等都可以作为PLC的监控主机或工作站，这些装置的结合能够提供屏幕显示、数据、记录保持、回路面板显示等功能。大量的PLC联网及不同厂家生产的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能轻易地实现。 

② 应用范围不断扩大：不仅能进行一般的逻辑控制，种类齐全的接口模块还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。

用于过程控制的PLC往往对存储器容量及速度要求较高，为此，开发了高速模拟量输入模块，立的PID控制器，多路转换器等，使得数字技术和模拟量技术在可编程序控制器中得到统一。采用软件、硬件相结合的方法，使得编程和接线都比过去用常规仪表控制要方便得多。 

③ 性能不断提高：采用微处理器，提高处理速度，加快PLC的响应时间；为了扩大存储容量，许多公司已使用了磁泡存储器或硬盘；采用多处理器技术，以提；采用冗余热备用系统或三选二表决系统，以提高系统性。

为了进一步简化在控制领域的系统设计及编程，智能输入输出模块越来越多，如智能PID控制器、智能模拟量I/O模块、智能位置控制模块、语言处理模块、数控模块、智能通讯模块、计算模块等，这些模块的一个特点就是本身具有CPU，能立工作，它们与PLC主机并行操作，无论在速度、精度、适应性、性各方面都对PLC进行了好的。它们与PLC紧密结合，有助于克服PLC扫描工作方式的局限，完成PLC本身无法完成的许多功能。

④ 编程软件的多样化和化、标准化：采用多种编程语言，有面向顺序控制的步进顺序语言和面向过程控制系统的流程图语言，后者是一种面向功能块的语言，能够表示过程中动态变量与信号的相互联结；还有与计算机兼容的语言，如BASIC、C及汇编语言；另外还有的语言，例如三菱的MELSAP采用编译的方法将语句变为梯形图程序；也有采用布尔逻辑语言的，CPU能直接执行AND、OR、XOR、NOT操作，这种语言执行速度很快，但不很直观。PLC也将具有数据库，并可实现整个网络的数据库共享，还将不断发展自适应控制和系统。 

⑤ 构成形式的分散化和集散化：PLC与I/O口分散，分散的每个I/O口输入输出点数可以少到十几个点，分散的单元可以是几十个或上百个，通信和网络功能逐步增强。作为CIMS、CIPS的分支不断发展，PLC本身也可分散，分散的PLC与上位机结合构成集散系统，分散地进行控制，这就便于构成多层分布式控制，以实现整个工厂或企业的自动化控制和管理。不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可方便地联网，实现资源共享，加上功能强大的网络软件，就构成大型PLC控制网络系统。 

可编程自动化控制器（PAC）作为新一代的工业控制器，代表着可编程自动化控制发展的未来。在可以预见的几年内，对标准性、开放性、可互操作性、可移植性的要求将是用户至为关心的自动化产品的重要特征，作为融汇了PC和PLC优点的PAC系统必将逐步取代PLC系统成为控制系统的主品，在工业自动化控制中的应用将会越来越广泛。

PLC的性能倚赖于的硬件，PLC的应用程序是依靠的硬件芯片来实现的，对于PLC的功能的改进，如增加运动控制、过程控制或通讯功能，都需要使用不同的硬件。即使对于同一PLC厂家，这种的硬件很难移植到不同性能的PLC中。而且传统的PLC厂家的硬件结构体系都是专有的设计，甚至于处理器芯片都是的，这样就导致了随着PLC功能需求的不断提高，PLC的硬件体系变得越来越复杂。而且，由于硬件的非通用性会导致系统的功能前景和开放性受到很大的限制。另外，PLC 的操作系统通常都是各PLC厂家的操作系统，与目前流行的实时操作系统不兼容。由于是的操作系统，其实时性与功能都无法与通用的实时操作系统相比，这就导致了PLC的整体性能的性和封闭性。

PAC的轻便控制引擎是非常的。PAC设计了一个通用的、软件形式的控制引擎用于应用程序的执行，控制引擎在实时操作系统与应用程序之间，这个控制引擎与硬件平台无关，可以在不同平台的PAC系统间移植。因此对于用户来说，同样的应用程序不需根据系统的功能需求和投资预算选择不同性能的PAC平台。这样，根据用户需要的扩展和变化，用户的系统和程序变化，即可无缝移植。PAC的操作系统采用通用的实时操作系统，如GE Fanuc的PACSystems系列产品即采用通用的、成熟的WindRiver公司的VxWorks实时操作系统，其性已经得到大量的应用的证实。PAC系统的硬件结构采用标准的，通用的嵌入式系统结构设计，这样其处理器可以使用新的CPU，如GE Fanuc的PACSystems 系列产品的CPU 即采用了Pentium300/700MHz 处理器，而且即将推出PentiumM 处理器的CPU。

例如，研华公司全新一代的PAC控制器APAX-5000 系列，集合了控制、信息处理、网络通讯、影像及语音功能。此系列还具备的双立式CPU控制架构，分别控制HMI/SA及I/O的不同，并提供热备等多种应用架构，软件部份提供支持IEC-61131-3的软逻辑软件以及可以进行编程的 环境下的开发驱动软件，APAX -5000 非常适用于严苛的批次生产应用领域，如：半导体制程设备、制药、风力控制、钢铁、IC检测机台控制及食品饮料业。

2.系统功能

轻轨精整PLC智能控制系统包含铣床和钻床控制，实现的基本功能如下：

（1） 切换功能：可实现手动与自动控制的切换。在通常情况下使用自动档，当需要检修或调试的时候，切换到手动档。

（2） 自动报警功能：发生异常情况，可随时报警。当夹紧头快下、动力头快进、动力头工进以及动力头快退四个部分中任何一段出现异常情况时，与之相应的声光报警就会动作，让现场工作人员采取措施，避免或减少事故所造成的损失。

（3） 自动记忆功能：配有“停车”及“继续运行”按钮。当工作过程中出现某些问题需要暂停运行时，按下“停车”按钮后，机床停止运行，各部分均停留在原处不动。再按下“继续运行”按钮，则机床继续运行。

（4） 紧急停车复位功能：配备有“紧急停车复位”按钮。当在工作过程中发生异常，或中途突然停电后恢复时，按下此按钮使机床各部件回到加工前的初始状态。

为实现上述功能，需要对运行过程进行智能判断，进行相应的控制。同时考虑到PLC的运算功能的限制，需要加入故障诊断模块，并进行相应的显示。

3. 系统组成

PLC选用三菱公司的FX2N系列可编程序控制器实现[1]，由可编程序控制器构成的轻轨精整智能控制系统结构如下：

图1. 轻轨精整智能控制系统结构图

该系统有输入、控制运算和输出三大部分组成。

1）输入部分包括操作按钮和信号检测两部分。

a.操作按钮用来人工设置参数或进行手动操作，处理紧急情况。

b.信号检测是由传感器自动监测生产线上机床的工作情况，一旦出现异常情况，马上报警提示操作者，以进行相应的故障处理，如紧急停机处理等，从而避免事故的发生。

2）控制运算部分

控制运算部分主要由PLC来完成，由控制系统的应用软件来完成信号的输入、处理、控制输出的主要功能。

3）输出部分包括报置、输送和动力装置、固定装置

a.报置由闪烁的红、黄、绿三种颜色灯和报警铃声构成，三种颜色分别对应三种不同报警级别。表示系统正常，黄色表示系统参数范围，但仍能工作，需要进行处理;红色报警并伴随报警声音，紧急停机处理。

b.输送装置由PLC输出的信号控制主电路，给电机发送指令，让其自动完成原料的传送与动力传送。

c.液压装置是固定装置，由PLC控制器给定的信号，经电磁阀控制液压设备，将原料固定在某一位置，为原料加工服务。

4.系统软件设计

4.1 PLC软件设计考虑的问题

利用梯形图编制控制程序，在 PLC软件设计中要考虑以下几个问题：

（1） 强电关断原则：在铣床软件设计中，只要控制信号中有强电关断的信号，则不管其它信号如何都要关断强电。如图2所示，只要关断信号XO2=1，则中间继电器 M100 都要被关断。 （2） 动作互锁原则：有些控制不能同时动作，就要进行互锁。如主轴正、反转控制，图 3为主轴互锁控制示意图，任何一个回路启动后同时关断另一 个回路，从而保证两者不能同时动作。

  国产PLC走到现在，如何走上可持续的发展道路，本报告主要有如下建议： 

    1.专注于行业，培养行业用户。这是和国产厂商自己的产品和研发能力有关的，因为国产PLC厂商没法像厂商那样有那么齐全的PLC系列，这样自然限制了其发展的行业，也没有那么大的能力同时做好几个行业，现在国产PLC厂商呈现的是一种多而杂的状态，很少有固定的行业，因此在用户忠诚度方面不如厂商，在某一个行业做好之后，会培养出自己的行业用户，这些用户就会自然而然推广国产PLC。

    2.先从一两个省份开始推广，再逐步扩展出去。受限于国产PLC厂商的规模，因此国产PLC厂商可以选择集中经历在一两个省份进行产品的推广，在这些地区稳定之后，在逐步向全国扩展。

    3.加大在行业的宣传。通过我们的调研发现，国内用户在质量达标能满足要求时国产PLC，这也是国产PLC的一个优势，但是当真正决定使用国产PLC时，很多用户不知道哪些国产PLC比较好，有时也不知道怎么使用国产PLC，这就是国产PLC宣传不够所造成的，因此需加大宣传。

    4.加大在软件上的开发力度。通过对使用和没有使用过国产PLC的国内用户访谈可知，他们普遍对国产PLC硬件比较放心，但是对国产PLC软件不是很满意，国产PLC软件无法满足复杂的控制。

    5.尽快建立行业标准。国产PLC各家之间通讯接口不公开，使得国产PLC的发展越来越窄，用户对西门子PLC满意的一个地方就是他的开放性，国产PLC应该联合起来相互扶持发展，而不是互相限制。

    6.选择行业。现在国内用户普遍对性要求比较高的控制系统不考虑国产PLC，虽然国产PLC存在价格低的优势，但是像轧钢和饮料生产线等这些对控制系统性要求比较高的，国产PLC的价格优势已经没有任何的吸引力，因为如果控制系统出现问题，导致整个生产线停止，损失的将是上百万或是高，因此这些用户不会冒这样的风险使用国产PLC，短时间内用户的心理还没法改变，而对性要求不是很高的，如供水、污水处理、除尘等行业，大部分用户还是乐意使用国产PLC。

    7.充分利用现在的外势。中国因为而成为世界制造，但是现在不断攀升的原材料价格和用工成本，使得这种优势在不断减弱，也使得设备制造商对价格越来越敏感，如何降成为每一个OEM的要问题，对于存在价格优势的国产PLC这是一个机遇，因此需要充分利用这种优势，把握这次机遇。

 当压缩空气需求量大时，为了保供应，就需要安装多台空气压缩机。某单位是铁路货运编组站，有五台压缩机，安装时间、空压机型号并不相同。而多3台工作即可满足要求，另外2台作为备用。要求五台压缩机工作时间基本相同，当有一台出现故障时就自动停机，当故障时又自动投入。故障发生后，备用机在需要时投入运行。我们根据工程要求，设计了自动轮换的PLC软件。由工控机+组态软件作为监视管理用。PLC采用了三菱FX系列FX-128MR。

一、概述

1、 几个名词 

五台机器根据其工作状况不同，可以分为以下几种工况。

运行：空压机正在运转中，正在对系统供应压缩气体。

停机：没有运行。如果储罐压力设定值时，可以投入运行。

待机：没有运行，也不在停机状态。即便是压力设定压力也不会启动。

故障；空压机出现故障，等待维修，无法投入运行。

主机：当压力低时，启动的那台为主机。

补机：当主机已经运行压力仍然要求压力时，要启动的机器为补机。

五台压缩机依次编号为1、2、3、4、5号。

其中处在运行中的压缩机多为3台。停机的压缩机应该保证为0、1或2台。待机的压缩机多为2台。故障机多为2台。主机为1台，补机为2台。

2 、压力设置 

压力段设置如下图：

压力由模拟量模块采集，以数字形式设置压力段。压力由压力变送器采集，转换为DC 0-10V电压，送给PLC的模拟量模块。经过调零及增益调整，0-1Mpa对应数字量为0-1000。要求的压力范围为0.62—0.75Mpa，对应数字量为620—750。

3 、控制要求 

五台压缩机中有三台运行即满足压力需求。开机前要选择主机。没有故障机时，一旦主机选定，辅机依次为主机后的2台。主机出现故障时，主机后近的辅机上升为主机，原来排在补机后的待机压缩机上升为停机状态。当辅机出现故障时，近的处在待机状态的压缩机上升为停机状态。本程序中主机的选择要通过手动操作完成。在无故障时，如1号机为主机，2、3好为辅机，2、3号为主机时，依此类推。当4号为主机时，5号及1号为补机。当5号为主机时，1、2号为补机。依此循环。

当出现故障时，维修完成后，要手动复位；视其所排的次序及其后的机器工作状态来决定其能否投入正常状态。如果压力高，其次序后的机器都没有运行它可以投入正常状态。比如1号为主机，2号要恢复故障，当按下其复位按钮后，3号如正运行，它要等3号停机后才能恢复为1号主机，在3号停机前它一直等待。2号恢复为1号补机后，原来的2号补机变成待机状态。

初始启动时，空气储罐压力为0。先启动台。如压力不够，在B点以下，经过一段延时启动二台。当压力检测经过一段时间延时，还在A点以下时，启动三台。多启动三台。每台启动后要压力检测要经过延时处理，以防止在压力临界时频繁启动停止。延时的时间根据系统状况确定，本程序中为T1是60S。当压力达到或过D点时，经过一段时间延时，本程序中为T2是5S，压力仍在D点以上即停止后启动的那台，即2号补机。压力达到或过E点时，经过延时检测停1号补机。压力达到或过F点时，经过延时检测停主机，三台全部停止，都处在停机状态。

二、程序的编写

本程序为先起后停方式控制，主机手动选择。故障恢复按钮按下后要等条件允许才恢复。本程序的思路适合于各种有步进功能的PLC。

1 、程序的基本结构

模拟输入模块调零并调整增益以满足要求。模拟量在程序中并不经过运算处理，仅用作压力界限的判断。程序有自动运行程序，有手动运行程序。在手动时，各台压缩机由手动起停操作。在自动模式时，有步进程序控制。

程序中压缩机台数控制采用步进程序判断。当选择好主机并按下启动按钮时程序进入步进程序。由压力界限值及实时采集的压力值判断应启动的台数。

2、 步进程序

当选择好主机后，辅机就为其次序号码后面的机器。“自动启动”按钮按下时，就启动步进程序。步进程序有1台运行的程序，有2台运行的程序，有3台运行的程序。结构如下：

3 、系统的保护

初始开机或当压力由高向低变化时，要启动多台机器时，要延时一段时间在增加一台机器投入运行。本程序中延时时间为60S。而当压力升高时，也需要延时，但延时时间设置为5S。是因为压力一定不能过上限。延时的作用还可减少压力在判断点处时，频繁启动、停止机器。

而空压机本身还有自己的压力高保护。当用自动控制时，它本身的高压保护点设置三台全不启动的F点。当PLC系统故障时，恢复原来的设置即可。它又可以正常手动运行了。

当上位机—工控机出问题时，并不影响下位机PLC的运行，还可以继续工作。等工控机的维修完毕，投入工作，仍然工作正常。

三、 上位机及组台软件

上位机采用研华IPC610。组态软件采用MCGS。在上位机监视各台机器的运行状态。各台机器的工况一目了然。当报警发生时工控机发出声音报警。当有某台机器工况变化时，工控机以声音形式报告。工控机的声音是事先录制好的声音文件，在需要时由MCGS调用。

四、 应用效果

采用了PLC及组态软件后，明显减轻了操作人员的劳动强度，提高了自动化水平。并且有历史故障记录。受到客户的。