西门子中国一级代理商DP电缆总代理商公司

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 近几年,濮阳市城市照明发展非常,按照常规管理已经很难满足实际要求,经市委、 市决定,我处和洛阳元煜自控工程有限公司于2007年9月开始建设路灯集中监控系统,并于11 月份完成中控室、 40 个监控终端的安装工作。该系统通过控制室下发指令,对路灯实行开灯、 关灯控制,对各个供电回路的电压、 电流进行测量。同时为了能够好的监测路灯设备的工作状态和运行情况,保证设备的稳定运行,实现对设备的集中监控,提出了终端设备选用适合工业现场环境的PLC控制方案:,采用性高,适合各种应用环境的 PLC进行现场控制。二,设置现场操作面板,实现本地显示和操作。三,选用带标准通讯接口的PLC直接和数传电台相连,缩短每台终端的通讯时间为每1秒钟测量一个终端。四,实现记忆功能和数据保护功能,当工作设备临时断电后,重新来电后能够记忆并恢复设备的原来工作状态。根据时间的不同,按时准确开关每个工作回路。五,对电流、 电压采用算法进行编程,每个回路有很小的电流波动(0. 0)就能及时反映出来,实时反映路灯亮灯灭灯情况。六,预留通讯端口可以对路灯进行在线节能调压控制,与智能仪表连接等。

一、系统硬件构成

(!)PLC系统

PLC的输入信号包括各个工作回路的工作状态,控制回路故障信号 ,各个工作回路的工作电压、工作电流等信号 ,根据濮阳路灯的设备情况 ,DI/ DO点共计为 20 个 ,模拟量输入的点为 16 个。根据的解决方案和上述的输入输出点数 ,可编程控制器(PLC)选用 SIEMENS S7 - 200 系列 226PLC ,该系列 PLC性价比好 ,满足系统控制要求 ,具有两个 RS - 485 接口 ,一个接高速数传电台 ,一个可用于就地显示和设置参数以及和现场仪表相连。

(2)现场操作面板 TD200

TD200 是可编程控制器 S7 - 200 PLC 系列的文本显示和操作员面板 ,可以显示从 S7 - 200CPU读来的信息 ,可以调整选定的程序变量 ,可以提供强制/非强制 I/ O 点能力 ,提供为具有实时时钟的CPU 设置时间和日期的能力 ,提供多种字符集以支持英文及中文显示。该屏使用方便 ,灵活实现控制命令的输入及状态监视 ,且在安装时不占用空间 ,其坚固的防护结构和设计能适应现场恶劣的环境。

（3）上位机

系统在监控微机室设置一台工业控制计算机为上位机(操作员站) ,用于对整个路灯控制系统进行远程监控 ,不同的级别的操作员被授予不同的操作密码 ,根据各自的权限对系统进行有效的监控和管理 ,操作员能在监控自行增减终端设备并对终端设备的编码、 名称、 灯型、 地理位置、 编组等进行组态 ,并可对终端设备的控制参数、 转发/被转发、各项运行参数、 告警保护参数进行在线远程设置 ,对主调度机巡测周期、 嵌层分组、 控制选择调整、 图形显示、 告警发布等进行组态设置。可按不同的灯型、区域、 路段、 时段采用时控与光控相结合的方式自动完成遥控开/关灯等功能 ,同时手动完成、 组控、路控、 单控功能。上位机可按预定周期自动巡测、 组测、 路测、 抽测、 单测智能测控终端采集的各项运行参数 ,并自动建立数据库。上位机可根据需要随时查询、 打印所有历史数据 ,包括:巡测数据、 亮灯率、耗电量、 告警记录等 ,并可自动生成各种日报表、 月报表和年报表 ,进行随时打印和定时打印。上位机可以通过各种网络把路灯的各种信号发布到上层管理机构以及相关的电脑或手机上。

二、系统软件设计

（1）上位软件

 ,通过系统分析 ,结合系统需求的特点 ,该上位机监控系统用户平台选择微软公司的 Win2dows 2000 中文操作系统 ,编程软件采用面向用户的视窗化编程语言 ,支持远程数据访问及网络服务功能 ,支持由开发商提供的地理信息系统软件 ,设计上采用图形管理的方式进行程序操作 ,用户界面友好 ,操作员不需记忆指令 ,只需凭借画面提示或下拉菜单 ,就可以进行软件操作 ,解除过去学习计算机操作的种种限制 ,并且易学易懂、 易操作 ,具实用性 ,使工作。其次系统采用 ACCESS产品作为管理系统的数据库 ,它是一个面向多种编程语言环境的数据库 ,它改变了信息管理和访问的方式。将新的特性融入到了系统的中间 ,从而成为一个开放的信息管理的数据库。支持以后的软件升级和模块修改以及不断增加终端的要求。本系统在网络环境内以内部 100M 以太网为主 ,可以用连接的方式来实现数据查询共享。

（2）PLC程序

所用的终端软件是在 bbbbbbs 平台上运行的SIEMENS 工控软件 STEP7 - Micro/ WIN 中的STEP7 - Win32 V3. 2 版本 ,终端程序采用梯型图(LAD)编写。通过一个主程序调用其它子程序和中断程序,来实现复杂的自动控制功能。加电后 ,程序处于全自动运行状态 ,无须人工操作 ,其运行程序主要有通信服务、 执行命令、 告警检测等部分组成。具体参见下面路灯控制终端主程序流程图和路灯控制终端告警检测子程序流程图。终端机加电后不断进行数据转换和端口扫描 ,把各种数据存放到数据单元 ,并不断刷新 ,等待主调度机的下发命令。若有则判断命令、 执行命令 ,并把执行发送出去。控制终端具备以下功能: , 命令执行功能。实时接收、 判断、 执行主调度机下发的遥控、 遥测、 遥信等命令 ,当主机系统故障或通信故障时可立运行、 自动转换为时控模式 ,确保正常开关灯。二 ,数据处理功能。自动连续采集、 处理设备运行状态及各项运行参数 ,同时将数据存入相关数据变量存储区中 ,以备主调度机需要时传送数据。三 ,运行线路故障和保护告警功能。终端设备在设定时间内出运行线路故障时 ,终端进行线路自动保护 ,同时向主调度机上报告警信息。四 ,转发与被转发功能。若个别终端遇到通讯障碍时 ,根据主调度机下发的命令 ,可将终端设置为数据转发终端或被转发终端 ,以扩大通信距离 ,增大系统监控范围。

三、系统的测试和评价

系统投运以来 ,经过对该系统多次的测试和评价 ,依据各方提出的意见和建议 ,我处和洛阳元煜自控工程有限公司对该系统进行了改进和完善 ,逐步构建成为一个稳定性较好、 实用性、 针对性很强的管理系统。具体如下:

（1）较好的稳定性。由于本系统大量采用了系统所提供的控件 ,有利于系统各个模块之间的集成 ,实践证明该系统有较好的稳定性。

（2）可扩展性和易维护性。该系统采用了新的数据库访问方式 ,这使该系统能够很好的支持各种数据库类型 ,给系统提供了很大的伸缩性 ,这样系统无论是修改还是升级 ,都不至于牵一发而动全身。而且的控件技术为系统中关键部件的升级提供了良好的条件 ,而系统不需要重新编译便可投入运行。截至笔者发稿时该系统已扩展终端 25 个并运行良好。

（3）较强的实用性。由于系统立足于本单位的工作实践 ,同时由于我处和洛阳元煜自控工程有限公司对此都有很丰富的经验 ,所以该系统贴近工作的实际需求 ,具有实用性。

（4）界面的友好性。该系统界面采用大部分用户都很熟悉的操作系统界面 ,所以工作人员比较容易接受。操作、 分析等操作变成了简单的点击鼠标。而且本系统在各个界面上都提供了不少的自动填写功能 ,这样为用户提供了多的方便。

（5）来电记录功能。当新增加的来电记录模块启动后 ,系统就进入来电记录页面 ,在该页面可以将来电人、 值班员、 来电时间、 来电内容等必要内容做详细的输入。通过事后的查询还可以在输入故障的处理结果以便能够随时查询来电时间段的内容。

（6）出勤考核功能。该功能主要是考察接班人、交班人、 清洁情况、 故障响应、 故障处理等内容的输入,从而提供一个统计出勤情况的功能 ,便于了解本月有哪些员工上班没有按照规定做好工作。由于这些新功能的加入 ,使得该系统得到了近一步的完善 ,从而了路灯微机监控系统的稳定性,保证了亮灯率 ,提高了工作效率 ,降低了人工劳动强度 ,有利于设备的运行和管理 ,使我市城市照明的管理水平上了一个台阶。

一般情况下,通过ClO2与水的反应达到净水的目的，但如果ClO2过多则会形成二次污染，中达电通的净水方案采用台达PLC进行系统自动控制，代替以前用单片机系统，增加了性，功能性，达到了很好的效果。

引言：

工业对发展中国家的经济的发展起到了不可磨灭的作用，特别是中国的今天，工业的发展带动了相关产业的高速发展，成为国民经济重要的支柱之一。但是经过工业迅猛发展的国家都明白，工业的发展也意味着自然环境的破坏，特别是对水源的严重污染，所以对水源的保护，污水的治理，水的净化就显得十分的重要。随着人们生活质量的不断提高，特别是医院、化工实验室等单位，对水的品质也提出了高的要求，所以根据现状的需要，对好的净化水的设备也提出了相应的需求。而此促进了净化设备公司的飞快成长，也对控制部分要求稳定，！像目些净化水设备厂商加大资金与技术的投入，用PLC代替以前的单片机控制系统。

设备控制背景：

系统构成：电源模组+以8051单片机为主，加扩展A/D及I/O芯片搭建的PCB控制板；

系统分析：系统采用单片机实现自动控制系统，由于电路的整体设计不能够很合理，尖峰等保护措施不好，很容量出现电路故障。这也增加了服务，也的增加了产品的成本，影响公司市场的发展，所以用户很想用的系统来代替原有的系统，以减少服务量，减少综合成本。

原理说明：

化学反应在专门的反应箱里，通过PLC控制两路加热信号并及时的采集PT100温度信号，使反应箱始终保持在设定的温度，再通过PLC发出脉冲对计量泵进行控制加入ClO2剂量，使适当浓度的ClO2与水的发生化学反应，达到的目的。

控制要求：

1. 温度控制：系统反应需要在的温度下进行，所以需要保持反应箱水的温度恒定。

具体方法是设定一温度D414，设定回差D410，温设定D535。当采集温度D310小于D414时，开始加热，当温度达到D414+D410时停止加热，温度降到D414时再次加热，使温度在设定回差内徘徊，达到恒温的目的。如果温度过温设定D535则停止加热并报警。

2. ClO2投加量控制：系统控制需要严格控制加入反应器里的ClO2的浓度，能够使水充分的，又不会太多形成二次污染，所以对的控制精度要求高。

具体方法是ClO2的投加量根据待水流量和单位投加量计算，尔后，感测器将水中的余氯量反馈到控制器(PLC)，将余氯量与设定值(目标值)进行比较并根据二者的差值确定单位投加量的纠正的速度和幅度，计算出新的单位投加量，从而将投加量控制在合理的范围内，

◆ 水流量×ClO2单位投加量→计量泵的输出频率

◆ 余氯设定值(即目标值)后，减小单位投加量，减小量由差值大小控制。

◆ 余氯设定值(即目标值)后，增大单位投加量，增大量由差值大小控制。

◆ 检测到的流量信号，经延时后参与运算，延时长短在0~150分钟内可设，经运算后得到控制泵的频率(即控制投加ClO2的量)

◆ 输出控制计量泵的频率计算公式：

3. 报警控制：

◆ 压力水欠压、负压系统压、缺原料--------报警，停计量泵

◆ 缺水、温、高温-----报警，停止加热

器件选型：

1.控制器：

采用台达DVP14SS11T2+DVP04PT-S+ DVP06XA-S。主机DVP14SS11T2负责反应箱两路加热信号；并控制计量泵的频率达到控制加入反应箱的ClO2的药量。DVP04PT-S采集反应箱的2路温度信号；

2.显示部分：

采用台达DOPA-A57GSTD及TP04终端显示器。根据终用户的不同选择采用不同的显示幕。

3.米顿罗（MILTON ROY）LMI电磁驱动隔膜计量泵：（型号P766-y/流量0.08~7.6L/H/压力3.5bar）

供给反应器ClO2，计量泵受PLC脉冲的控制，PLC每发一个脉冲，计量泵动作一次，输出一个冲程的ClO2，大100次/分钟；计量泵的冲程可以手动调整，即计量泵每动作一次能够输出的液体的量，可设定0~**范围。

4.氯酸纳、盐酸采用电磁阀开关进行供给。

5.反应箱的温度采集采用标准Pt100，用台达DVP04PT-S

直接采集并转换，十分方便。

6.ClO2浓度采集采用德国普罗名特流体控制（中国）有限公司的CDE 2-mA-2ppm型ClO2感测器，可以直接输出4~20mA到DVP06XA-S模块进行采集。

市场分析：

随着人民日常生活的提高，对生产产品时的用水就特别关注，如果水源不洁，又怎幺能够生产出让人放心的产品乃至食品呢？没有好的水，对于化学实验又怎幺能够分析准确呢？没有好的清洁水，医院怎幺能够对病人有足够的保证呢？在很多行业里，都是需要有较好的水来下一步骤的顺利进行，所以净化设备将会日益俱增。从国内一些净化厂商来看，目前都有加注资金投入情况，而且销售情况整体较好，厂商也忙得不亦乐乎，所以水处理行业是一个自动化厂商配套的很有前景的一个行业。

小结：

净化水设备厂商的，对于台达PLC来说无疑是一个很好的机会。根据目前接触的几家厂商来看，技术人员对自动化电气实现功能理解还不深刻，需要进行交流培养，也需要有耐心去推广我们的PLC。在此种小型设备上，台达PLC具有先天优势，体积小，功能强，轻松实现其要求的功能。所以净化水设备是一个设备配套较有潜力的行业，应该把台达的PLC技术应用到多的净化水设备当中，提高净水设备自动化控制水平，提高控制精度。

工业年月机作为控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。

1、控制系统选择PLC的原因

控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时监控具有很高的性，且编程简单、灵活，因此越来越受到人们重视。

2、控制系统性降低的主要原因

虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。

影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：

1)造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错；

2)机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制；

3)现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。

影响执行机构出错的主要原因有：

1)控制负载的接触不能动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作；

2)控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作；

3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统性。要提高整个控制系统的性，提高输入信号的性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽除故障，让系统、、正确地工作。

3、设计完善的故障报警系统

在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统性运行水平。

4、输入信号性研究

要提高现场输入给PLC信号的性，要选择性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。

在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用图2b 程序设计方法，对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉大和小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。

提高读入PLC现场信号的性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员该液位计。又如各储罐有上下液位限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实，在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在限位置，说明该信号是真实的；如果液位计读数不在限位置，判断可能是液位限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的。

5、执行机构性研究

当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否吸合，停止时接触器是否释放，这是我们关心的。

X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮。

当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如图3b 所示。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。

6、结论

我们在胜利油田胜利采油厂胜砣注聚站自动控制系统设计中采用了以上方法，经过近2年的运行证明这些方法的采用对提高系统性运行是行之有效的

1 引言

目前高层在各类城市中比比皆是。为了防止意外火灾，高层建筑一般均设有消防泵组。但是许多设备都因无专人管理，不能定期试机运行，天长日久就会导致泵体卡死、锈死，所以经常会出现在发生火灾时设备不能充分发挥作用的情况，造成不应有的损失。通常老设备的启动/运行转换控制用的是皮碗真空式定时继电器，其定时时间误差大，橡胶容易老化破损，维护不便。电子式定时继电器也存在类似问题。我们采用OMRON公司的可编程序控制器（PLC）对消防泵组进行控制，实现泵组在备用时定期试运行，消防用水时自动启动。硬件无调整元件，，性高，维护方便。而且可以很容易地根据不同需要进行扩展。这样能够有效地杜绝泵体锈死或消防用水时不能及时加压的事故。

2 工作原理

对于一座需要四台15kW消泵的高层建筑而言，在没有消防用水需求商，台水泵启动（星形）10秒钟，运行（三角形）30秒后，停机待命120小时（五天）。待命期间如果没有消防用水，则二台水泵启动10秒，运行30秒，停机待命120小时，如此周而复始地循环。在有消防用水需求时，泵组立即自动启动，加压供水，充分发挥其应用的作用。

3 硬件结构与工作过程

根据控制对象的具体情况，我们选用松下电工NAIS公司的小型可编程序控制器FP0－C16T进行控制设计。C16T属于FP0系列的小型机，共有16个输入/输出点。其中输入点8个，输出点8个，是晶体管输出，我们选用汇尼克公司开发放大板，不但把输出转变成继电器输出，而且还起到输入输出隔离的作用。FP0型机的内部指令十分丰富，能提供近50个定时/计数器供用户使用，对于本设计能够满足要求。设计中输入点用了5个，8个输出点则全部用完。具体I/O分配如表1所示。

表1 系统I/O分配表输入

水流检测 低压检测 高压检测 启动按钮 停止按钮

X0 X1 X2 X3 X4

输出

Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

1#泵Y形 1#泵D形 2#泵Y形 2#泵D形 3#泵Y形 3#泵D形 4#泵Y形 4#泵D形

输入信号分别为水流指示器、水压检测和手动输入。其中水压检测和手动输入各占两点。水流指示器的结构原理为：在水管内安装一个带杠杆的橡皮挡板，杠杆一端连接一个微动开关。如果管道内有水流流动，水流就冲开橡皮挡板，其杠杆推动微动开关，使触点的状态发生变化。水压采用电接点压力表进行检测。一般情况下如前述四台泵循环试机运行。一旦发生火警，打开消防喷淋头或者消，水流指示器的常开触点闭合，或者按动消防启动按钮，水泵即逐台按照水压要求启动运转。实际工作中，若台水泵投入后水压达不到所需压力，压力表低压检测触点断开，二台水泵自动投入运行。若二台水泵投入后仍达不到所需压力，即压力表低压检测触点仍不闭合，则三台水泵自动投入运行。依此类推。若水压所需压力，压力表高压检测触点闭合，则依次停后启动的水泵，直到水压稳定下来，保持水压恒定在所需的压力范围内。这样可以减小消防人员的操作难度，同时也减小了对管道薄弱环节的威胁。每一台水泵都用两只接触器分别接成星形和三角形结构，用以启动和运行。用水完毕后，水流检测触点断开或者手动按下停水按钮，则重新进入试机循环。

4 系统软件设计

PLC的软件设计一般采用梯形图的形式进行编程，直观且简单易学。C系列PLC的指令丰富，提供了48个定时/计数器供用户使用，从而给系统设计带来了很大的方便。在设计中，长时间的定时控制若采用多个定时器级连的方式实现，虽然直观，但略显繁冗。我们在程序中用定时器设计了一个1分钟的时钟作为其他计数器的输入，使得长时间的定时设计便于实现，控制程序也就加简洁。在消防用水时为了避免由于水压波动而导致水泵频繁起停，我们在程序中采用了“延时滤波”处理，达到了较好的效果。在为提升水压而增加后续水泵时，为了避免同时投入水泵而对电网造成过大的冲击，也采用了延时的方法，达到了预期的目的。

5 结束语

本系统采用可编程序控制器进行控制系统设计，硬件结构简单，廉，响应速度快，性能/价格比很高，和单片机系统相比具有高的性。经一年多的现场使用考验，性能稳定，运行。另外还可以根据实际需要很方便地进行扩展。对于现代智能楼宇，控制系统还可以通过通讯模块纳入到整个楼宇的监控系统之中，体现出大的灵活性和适应性，具有高的实际推广。

作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。


1. 可编程控制器的定义


可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年电工（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
 
    “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”


2. PLC的特点


2.1性高，抗干扰能力强
   
    高性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了的抗干扰技术，具有很高的性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有高的性也就不奇怪了。


2.2配套齐全，功能完善，适用性强
   
    PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。


2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎
   
    PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。


2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
   
    PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。


2.5体积小，重量轻，能耗低


以小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。


3. PLC的应用领域


目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。


3.1开关量的逻辑控制
   
    这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。


3.2模拟量控制
   
    在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。


3.3运动控制
   
    PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。


3.4过程控制


过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。


3.5数据处理


现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
   
    3.6通信及联网
   
    PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。


4. PLC的国内外状况


世界上公认的台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。


20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。高的运算速度、小型体积、的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。


20世纪末期，可编程控制器的发展特点是加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。


我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着开始的。初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有广阔的应用天地。


5. PLC未来展望


21世纪，PLC会有大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度快、存储容量大、智能强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向小型及大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会丰富、规格齐全，的人机界面、完备的通信设备会好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着竞争的加剧而，会出现少数几个市场的局面，会出现通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。