石家庄西门子PLC代理商通讯电缆供应商

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一、嵌入式PLC概念

嵌入式PLC是指在特定的控制装置中实现PLC（Programable Logic Controller）编程语言的解释、执行，使特定装置在自身功能基础上具有PLC的基本功能。

PLC编程语言（又称梯形图语言）是一种面向工厂自动化工人师傅的语言，具有简洁、直观，面向工艺流程等许多优点。PLC编程语言的出现使控制装置中的硬件管和面向控制流程分离，PLC制造商专注于硬件及硬件管理，工厂自动化人员借助梯形图语言作二次开发，使同一种PLC适用于不同的控制系统中，形成了可编程逻辑控制器（PLC）这种概念级产品。

但控制产品的设计已发展到一个追求个性化、差异化设计的阶段。常规PLC无法进入的市场，面临多的是个性化、差异化的压力，如成本控制、特殊功能等。出现了工控机（IPC）、单片机嵌入板与贴近个性化需求的控制产品。IPC在互连、表达、算法等方面优势明显，单片机系统在成本控制上加灵活。IPC由于加载了操作系统（如NT）其实时性、稳定性难以满足连续控制的苛刻要求。适合于监控，低层通常用PLC；单片机系统将硬件管理和用户工艺流程控制混在一起，制约了它的标准化，并终失去成本竞争优势。

嵌入式PLC正是面向IPC和单片机系统开发的，它保留了PLC（借助梯形图语言）硬件管理和工艺控制分离的优势，结合IPC和单片机提供的个性化、差异化的设计方法，形成一种新的控制器设计理念。当我们在IPC中嵌入PLC的功能时，我们称之为基于PC　Base的嵌入式PLC，当我们在单片机中嵌入PLC功能时，我们称它为基于All ON One的嵌入式PLC（片级嵌入PLC）。来特别说明时，嵌入式PLC指片级嵌入式PLC，以下描述以科威公司EASY　V1.00嵌入式PLC为例。

二、嵌入式PLC软件架构

1、总体结构

EASY　V1.00嵌入式PLC是一种实时性很强的操作系统软件，总体结构包括三个层面。

①嵌入式PLC内核　它完成实时任务调度，梯形图语言解释、执行、通讯等基本功能，并提供二次开发驱动接口；

②二次开发程序　通过内核提供的外挂，使用内核开发各种面向具体对象个性化差异化的驱动程序；

③终端应用程序　指面向工艺流程控制的梯形图语言编程；

对于二次开发人员开发面向个性化对象的驱动程序，了解嵌入式PLC内核结构，尤其是驱动接口设计方法，下面分块介绍内核的各块功能。
2、实时OS
面向小型单片机，一般的实时操作系统无法加载，OS/Ⅱ 占用了过多的资源，EASY　V1.00内核根据任务的类别、实时要求、定制了一款实时OS，它无文件系统和内存管理两部分。
①硬实时状态下的抢占式并发任务管理
EASY　V1.00内核提供2.5ms基准时基，它作为一种不可的任务循环执行用于各类任务的监控管理。
对于工控应用中的异步事件采用并发式任务管理，通过各类中断抢占的挂起、执行，每类异步任务执行前，在2.5ms任务中注册，执行后注销，通过2.5ms时基监控并发任务的流量及阻塞状况并报字到上一级任务调度。
在EASY　V1.00中，存在以下异步任务：
＊通信数据链络层的字节流
＊梯形图语言中的定时器
＊二次开发驱动程序中的实时异步任务
并发任务管理是EASY　V1.00中层的任务管理，达到ms级实时效果，单位时间内（1ms）占用CPU机时峰值为:
R
T并＝∑Niti
I=0
Ni-1ms内任务的大执行次数，ti-i任务的一次执行大时间。

EASY　V1.00并发任务实时数据
R
T并＝10ms 25ms 25ms 50Hs 40Hs ΔT ∑Njtj
j=3
R
＝150ms ΔT ∑Njtj
j=3
其中ΔT为驱动异步任务管理时，在2.5ms时基中占用的时间
R
∑Njtj为驱动异步事件任务占用的时间。
j=3
R
系统阻塞条件为ΔT ∑Njtj>1000H50Hs=750ms
j=3
②软实时状态下的时间片级间任务调度

一、系统概述

汽车制造厂的输送线和装配线是一个非常复杂的控制系统，它需要控制道岔、停止器、捕捉器、隔离开关、 急停开关、接近开关、光电开关、传送机、张紧器、提升机、举升台等许多执行机构。奇瑞公司二期工程总装车间采用两条装配线、四种车型混线生产，自动化程度 很高，控制系统复杂。整个控制系统分控制室和四个远程控制站，组成一个全厂工业局域网，远程控制柜PLC通过以太网将自己所控制的区域的生产情况传送 至控制室的计算机系统。

二、系统选型及特点

PLC（可编程逻辑控制器）作为在复杂控制系统中替代电磁继电器顺序控制而出现，从它诞生起，就具有良好的发展的前景和广阔的前途。随着总线控制和网络的出现和应用，PLC如虎添翼，不断向各个行业渗透。现在，在工业上几乎每个行业都可以看到PLC的身影。

我公司根据自动化控制人员在产品实际应用上的经验和总结，在认真分析上的控制系统公司的产品的基础上，以及鉴于一期工程采用罗克韦尔自动化公司A-B的PLC产品的良好运行状况，所以二期工程仍采用了A-B的PLC，来控制整个车间的生产情况。

作为罗克韦尔自动化公司旗下拥有历史的，A-BPLC在工业界享有。PLC-5系列PLC作为A-B家族中成熟的产品，拥有许多功能模块，可以实现多种复杂的控制系统。

此外，罗克韦尔自动化公司的软件众多，功能强大，对A-B的产品有广泛的支持。有RSLogix 5、RSLogix 500、RSLogix 5000、SLC 500-A.I.系列编程软件，控制网组态软件RSNetWork等一系列梯形图编程软件包，为罗克韦尔自动化公司的产品提供了的通讯能力、强大的编 程功能和的诊断能力和监控能力，以及运行控制功能。

经过深思熟虑，终我们确定了罗克韦尔自动化公司的PLC-5可编程序控制器、RSLogix 5编程软件、RSNetWork控制网组态软件以及RSView软件组成的自控系统，来控制总装车间整个生产装配线，实现各项功能，满足整个车间对自 动化控制系统的要求。此外，奇瑞公司二期工程的焊装输送线和涂装输送线也采用了罗克韦尔自动化公司的A-BPLC。

我们选择的PLC-5/40E CPU，内存容量大，数据处理能力强，网络功能强大，带有以太网网口，不需要额外的以太网通讯模块。PLC-5/40E CPU使用钥匙开关改变处理器的操作模式：

RUN（运行）— 在运行模式下，用户不能创建或删除程序文件，创建或删除数据文件，或通过编程软件变操作模式。

PROG（编程）— 在编程模式时，用软件编程不能变操作模式

REM（远程）— 通过编程软件，在远程编程、远程测试、远程运行模式之间改变。RSLogix 5编程软件具有的通讯能力、强大的编程功能和的诊断能力和监控能力，以及运行控制功能：




诊断和故障查找工具

的通讯功能

统一的项目视图

灵活的梯形图逻辑

符号编程

可选的梯形图视图

容易的通信组态

利用RSLogix 5梯形逻辑编程软件，可以优化系统性能，节省项目开发时间，提高生产率。上位机软件RSView32是罗克韦尔自动化公司推出的组态软件平台，它使用方便，可以构造灵活的界面和强大的功能，用RSView32组态软件能开发出较强的组合画面：

快速灵活的画面切换

灵活有效的报警方式

强大的功能和简单直观的操作方式

灵活实用的设置功能

实用的管理功能

利用上位机软件RSView32，坐在控制室，就可以监控现在的一切机械化设备，对现场的生产情况一目了然。

三、系统结构与配置

罗克韦尔自动化公司的通讯网络分为三层：信息层、控制层和设备层。信息层应用以太网，用于全厂的数据采集和程序维修。控制层应用控制网、DH+、DH485、远程I/O网络。设备层应用DeviceNet网络，用于底层设备的、率信息集成。

罗克韦尔自动化采用基于生产者/客户模式的通讯技术的控制网，即传送对时间有苛刻要求的控制信息，同时对其他的信息如对时间无苛求的信息也能传送，不会影响对时间苛求信息的传送。该控制网具有以下的特点：

连续性

传送与梯形逻辑程序的扫描异步

以一个与用户在I/O映象表中所设定的通讯速率相等或快的速率传送，保了控制网中的数据准确、、快速的发送、传递、接受和处理。

总装车间控制系统是一个基于DeviceNet网络的现场总线控制系统。控制系统由一个控制柜和 四个远程控制柜组成，并与上位机和企业以太网相连。系统的层是设备控制层，主要完成生产设备的现场控制与监控；控制网主要是通过上位机完成对全车间生 产线的在线监测，并向设备控制层下达控制指令；上层是EtherNet网络，EtherNet网络与公司的企业资源管理（ERP）系统连接，向ERP系 统提供整个车间的生产数据。

3.1 控制室

控制室采用RSView32组态软件。RSView32是高度集成、基于组件并用于监视和控制自 动化设备和过程的人机界面软件。RSView32通过开放的技术扩展了您的视野，达到了与其它罗克韦尔软件产品、微软产品以及三方应用程序的高度兼 容。RSView32除了具备高质量人机界面软件的功能外，还提供特的系列工具来大限度地提升生产率。

控制室承担了数据管理、车间数据采集、报警、趋势、数据记录及中文报表等工作。在控制室设有操作员工作站，操作员通过操作终端详细了解整个车间的生产运行情况，并可下达操作控制指令，指挥整个车间生产，实现车间自动化控制。

控制室主要完成以下功能：
控制操作：在控制室能对全系统被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，手动或自动执行顺序控制，PLC控制方式的切换及对现场PLC参数设定值的修改等。
显示功能：用图形实时地显示各PLC站被控设备的运行工况；动态显示生产线工艺流程图，并能在流程图上选择弹出多级细部详图；动态显示各种信号的数值和范围清单，通过按钮、开关、信号灯、颜色等手段实时生动地表示出来。
数据管理：能建立生产数据库、操作信息库、故障信息库。
数据处理：利用实时数据和历史数据，计算主要生产指标。
报警功能：当装配线出现故障时，工人按下呼人开关和急停开关，装配线停止运行，把故障信息输入到报、屏幕显示报警信息、打印机输出报警信息、声光报警，并可依据报警信息推出相应的动态画面。
报表功能：即时报表、日报表、月报表、年报表。
功能：按不同操作级别分级加密，并记录操作人员工号和所有操作信息。
打印功能：可以实现报表和图形打印以及各种事件和报警实时打印。

3.2 双行道板式输送机系统

总装车间有两套双行道板式输送机系统。本系统由四柱叉式提升机、助推器、回转举升台、传送机、和接近 开关等设备组成。每套双行道板式输送机系统由两条平板输送线组成，平行回行，是一种非常复杂的控制技术。

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*，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）环境温度过0 ~ 50℃的范围； 
（2）相对湿度过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）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*，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。若电源中断过10ms或电源下降过允许值，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
良好的接地是保证PLC可*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*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。如果采用扩展船员，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管，在串联二管上的电压应小于4V。若使用带发光二管的舌簧开关，串联二管的数目不能过两只。 
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。 
3 结语 
PLC以其显著的优点而广泛用于工业控制，其实际应用涉及的问题很多，本文只是就其现场安装和维护问题提出了一些注意事项，供从事PLC设计及应用人员参考。