长沙西门子PLC模块触摸屏供应商

长沙西门子PLC模块触摸屏供应商一种的工业控制编程系统
IEC61131-3是个为工业控制系统提供标准化编程语言的标准，该标准针对工业控制系统所阐述的的软件设计概念、模型等适应了当今世界软件、工业控制系统的发展方向，是一种非常的设计技术，它不但大地推动了工业控制系统的软件设计的进步，而且它的许多概念还对现场总线设备的软件设计产生了很大影响。符合IEC61131-3的软件系统是一个结构、可重复使用、可维护的工业控制系统软件，不但能被应用在PLC（可编程控制器），而且还能被应用在控制工业及制造过程的一切软件中，是一种的工业控制编程系统。 
IEC61131-3标准包括两部分：编程和公共元素。编程部分描述了两个重要模型：IEC 软件模型和通讯模型。公共元素定义了编程系统中需要的的数据类型。本文将通过对IEC61131-3标准的这两个部分的描述，从理论析、阐述IEC61131-3编程系统所具有的优点，并让我们学习到IEC61131-3所阐述的的设计思想。 

一、IEC61131-3的两个重要模型 
IEC61131-3标准有两个模型：IEC 软件模型和通讯模型。这两个模型构成了实现符合IEC61131-3标准的编程系统的概念基础，它们不但是IEC61131-3编程系统区别于传统的PLC编程系统的重要标志，而且也是IEC61131-3编程系统优越于传统的PLC编程系统的原因所在。IEC 软件模型从理论上描述了如何将一个复杂的程序分解为若干个小的不同的可管理部分，并且在各个被分解部分之间有清晰的和规范的接口的方法；描述了一台PLC如何实现多个立程序的同时装载、运行；描述了系统如何实现对程序执行的控制等。通讯模型同样从理论上描述了不同程序组织单元（POU – Program Organization Units）之间如何交换信息的方法。程序组织单元包括程序，功能块和功能。 
为了好地描述IEC 软件模型，我们先通过一个实际的应用系统来描述IEC61131-3软件与实际系统的关系，然后再进一步说明61131-3软件模型。 

二、IEC61131-3软件与实际系统的关系 
如图1为一采用PLC的直接数字控制系统。来自物理传感器的连续信号被转换为数字采样信号后，PLC控制系统就可以运行诸如比例，积分，微分（PID）等算法产生控制信号输出，终实现对装置位置的控制。在图1中，IEC61131-3软件设，来自传感器或变送器 

在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来了的非凡变化。使用PLC的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被淘汰，但是由于PLC的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想。

一、控制继电器存在的缺点

今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有高的性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。

二、可编程序控制器的优势、特点及功能

可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而广泛地应用于众多行业。

１、顺序控制

顺序控制是PLC基本、应用广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、性高、、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机制、生产流程控制中可以取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能。

２、闭环过程控制

以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在可以采用PLC控制系统，选用模拟量控制模块，其功能由软件完成，系统的精度由位数决定，不受元件影响，因而性高，容易实现复杂的控制和的控制方法，可以同时控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等。

３、运动位置控制

PLC可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。

４、生产过程的监控和管理

PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。

５、网络特性

PLC可以实现多台PLC之间或多台PLC与一台计算机之间的通讯联网要求，从而组成多级分布式控制系统，构成工厂自动化网络。

(1) 通过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离监控。

(2) 通过调制解调器和公用电话网与远程客户端计算机相连，从而使管理者可通过电话线对控制系统进行远距离监控。

结束语

可编程控制器作为一种通用的工业控制器，它可用于所有的工业领域。当前国内外已经广泛的将可编程控制器成功地应用到机械、冶金、石油、化工、纺织、交通、电力、军事等各个领域，并了可观的技术济济效益。而且它还代表当今电气控制技术的世界水平，它已与数控技术 、／CAM技术、工业机器人技术并列为工业自动化技术的四大支柱

介绍了直流稳压电源设计环节中存在的实际问题及处理办法，并分析了直流稳压电源顺串和反串的情况，得出稳压电源顺串时能正常工作而反串时稳定输出电压比较小的电源不能正常工作的结论。

1.前 言

随着电力电子技术的发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能，目前，市场上各种直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器(有时可以不用)、整流电路、滤波稳压电路等。本文以三相交流电源供电的直流电源设计为例，介绍直流电源设计中一些问题的处理办法。并就在实际应用中，多个直流稳压电源串联使用问题做了阐述。

2.直流稳压电源的设计

2.1 整流变压器的设计

三相整流变压器的设计包括：一、二次绕组的联结方式，二次侧电压的计算，一、二次侧电流的计算，容量的计算与确定，结构形式的选择等环节。其中一、二次绕组的联结方式及二次侧电压的确定是我们分析的内容。本文以某一步进电机驱动器的3个直流电源设计为例进行详细介绍，原理图如图1。

图1　步进电机驱动器直流电源设计的原理图

1、二次侧电压的确定

二次电压不仅与负载电压(即要设计的直流稳压电源电压)和整流电路有关，而且与稳压器件有关。对于要求高的选桥式整流电路，用电容滤波稳压和稳压器稳压，对于要求低的则可以不稳压或用电容稳压。如在图1中，+7V低压驱动，主要是用来锁相，其电流小、电压低，电压波动对驱动电源的工作状态影响不大，不用稳压;+110V用以高压驱动，断续式供电且频率很高，大的电流和电流变化率会产生很高过电压，因此要用电解电容稳压，电阻限流;+12V用于计算机和集成电路的电源，电流小、电压低，但要求电压稳定、纹波系数小，因此用电容和三端稳压器两级稳压。对于不同的稳压手段，二次电压有着不同的确定方法，理论上这3个电压的计算式相同，即U2=Ud/2.34　或UL=Ud/1.35，计算的3个二次电压分别为：5.2V、81.5V和8.9V，但这样计算的结果在实际中不和适，因此，有些量用工程估算式来确定，如三相不可逆整流系统一般用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算，如果直流侧用电解电容滤波时、输出平均值会升高，一般用公式UL=Ud/2½估算;如果直流侧用电容和三端稳压器稳压，为了扩大稳压范围，Ud一般应升高3～6V，再用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算。这样确定的3个二次电压分别为：UL7=0.9×7=6.3V，UL110=110/2½=78V,UL12=16×0.9=14.4V。

2、一、二次例电流计算及容量确定

二次电流要根据负载电流的大小和整流电路来定，在图1中采用三相桥式整流电路，用式I2=(2/3)½Id求出3个二次电流有效值分别为：3.26A、6.、1.63A，就得到3个二次电压和电流。根据变压器一、二次功率近似相等原则，可求得一次电流I1=1.4，变压器的容量为S=953VA，按1.5kVA选变压器型号。

3、一、二次例绕组联结方式的确定

三相交压器绕组可以根据需要接成星形或Δ形。三相整流电路一般用于大功率(即负载功率在4kW以上)整流，变压器通常接成Y/Δ、　Δ/Y 2种。Δ/Y接法可使电源线电流有2个阶梯，接近正弦波，谐波影响小，可控整流电路用得比较多;Y/Δ接法可以提供单相交流电源，减小二次绕组电流，一般用于大功率二管整流电路;对于小功率三相变压器有时也接成Y/Y型，虽然这种接法会给电网引入谐波.但毕竟其功率小，影响也较小。总之，选的时候既要考虑对电网的影响，又要尽量减小绕组电流，降低绕组绝缘等级。在图1中，7V和12V电流比较小，电压低，选星形接法;110V电流大，电压不是太高，选Δ形接法，可大大降低绕组中电流，减小绕组线径，延长使用寿命;一次绕组的线电压虽然高(380V)，但变压器容量只有2kW，一次电流为1.4，所以选星形接法，可降低绕组的电压和绕组的绝缘等。

2.2 整流电路设计

三相整流电路通常有三相半波整流电路和三相桥式整流电路，由于三相桥式整流电路输出平均电压高，电压脉动小，品质因数高，因此多使用桥式整流电路。桥臂上二管型号的选择主要是由它的额定电压和额定电流决定，额定电流和电压则由负载平均电流和电压决定，其计算式为：ID=(1/3)½·Id，ID(AV)= ID /1.57，UDn=(1～2) 2½·U2，由ID(AV)和UDn查二管手册就可确定整流管的型号。

2.3 滤波稳压电路设计

1、滤波电路及器件选择

整流滤波电路通常有电容、电感和RC等滤波电路。电感滤波是利用电感对脉动电生反电动势，阻碍电流变化来实现的，电感越大，滤波效果越好。它一般用于负载电流大、对滤波要求不高的场台。RC滤波电路是电阻和电容连接使用的滤波电路，由于电阻会降低一部分直流电压，直流输出电压会减小，因此只适用于小电流电路。电容滤波是利用电容的充放电作用使整流输出电压变得平稳，而且电压幅值升高，滤波效果好，适于各种整流电路。滤波电容的选择主要是种类和容量、耐压值的确定。常用的整流滤波电容有铝电解、钽电解、涤纶、石电容等。铝电解电容漏电流大，耐压和工作温度(+70℃)较低，但容量大;钽电解电容漏电流小，耐压和工作温度比铝电解电容都高，一般用于要求较高的地方;涤纶电容绝缘电阻大，损耗小，工作温度(+55℃)低，容量小，但耐压高;石电容体积可以做得很小，耐压也可以做得很高，化学性能和热性能比较稳定，但容量小。一般当整流输出电流大时，用电解电容滤波稳压;输出电流小时，用一般电容或电解电容滤波都可以，如果对直流输出电压有纹波系数要求或者为了防止高频噪音，用电解电容和小容量无性电容并联使用效果较好：小容量电容可滤掉脉动直流中的高次谐波，　电解电容滤掉大幅值的低频成分，稳压范围宽、效果好。整流滤波电路对电容器的容量和耐压值要求不是太高，一般根据输出电流大小估算电容器的容量，输出电流大，容量就大;电流小，容量就小。但是，容量太大会降低输出电压值，太小则会导致电压脉动大、不稳定。容量确定可参考表1，耐压值一般取所接电路工作电压的1.5～2倍。

2、稳压电路及器件选择

稳压电路有分立元件稳压电路和集成稳压电路2种，其中集成稳压电路主要用于低电压小电流的整流电路，具有体积小，电路简单，稳压精度高，使用调试方便等特点。选择时要确定系列，是正电源还是负电源，是可调的还是固定的，其次是根据它的额定电压和额定电流选择具体型号;同时，稳压器在接入整流电路时要适当加一些保护元件，如在I/O端接二管可防止输入端短路，在输入端和地之间接一小电容，可限制输入电压幅值等。

直流电源的设计理论上比较简单，但在具体的工程设计中还需要进一步分析、研究、实践和总结。

      3 直流稳压电源的串联应用

直流稳压电源应用非常广泛，有时会把两个或两个以上的电源串联使用，现就此应用做一简要介绍。

图2　　串联型稳压电路

3.1 电路的组成及工作原理

图2是一种串联型稳压电路，由取样电路、基准电路、比较放大和调整电路等部分组成。其中R1、R2和RP组成取样电路，R1、R2和RP称为取样电阻;R3和V2组成基准电路，R3是VZ的限流电阻，VZ给V2发射提供一个基准电压;V2为比较放大管，作用是将稳压电路输出电压的变化量先放大，然后再送到调整管基;V1是调整管，起调整作用。稳压过程如下：当输出电压U0发生变化时，通过取样电路把U0的变化量取样加到放大管V2的基。而由R3和Vz组成的基准电路为V2的发射提供基准电压Uz。由V2和R4组成的放大电路把取样电压和基准电压进行比较放大后，输出调整信号送到调整V1的基，控制V1进行调整，以维持U0基本不变。

3.2 直流稳压电源的串联使用

1、顺串使用

所谓顺串，指电源的性尾相连，如图3。

图3　　电源串联示意图(顺串)

a、b端开路时，两电源分别是立的电源，都能正常工作，输出的电压分别为E1、E2，a、b端的电压应为两个电动势的代数和，Uab=E1+E2;接上负载R1、R2后，由于负载电流的方向与两个电源正常工作时对外输出的电流方向一致，故两个电源也都能正常工作，Uab=E1+E2，且整个回路符合全电路欧姆定律I=( E1+E2)/(R1+R2)，每个电源都有负载电流通过，电源上的电压保持不变(忽略内阻)。

2、反串使用

所谓反串指电源或尾尾相连，如图4，把图4可以等效成图5。

a、b端开路时，两电源分别是立的电源，都能正常工作，输出的电压分别为E1、E2，a、b端的电压应为两个电动势的代数和，Uab=E2-E1;加上负载R1、R2，因E2>E1，所以负载上的电流方向如图所示(即I2)，它与电源1对外输出的电流方向相反，迫使电源1停止工作，输出电压为0，而此时负载电流将通过取样电路形成回路，故左边电源“输出的电压”也就是取样电路R1、R2和RP上的电压，设电源1、2及取样电路上的电流参考方向如图所示，则I3=I1+I2，也就是说取样电路上的电压U取=I3(R1+R2+RP)。如果从取样电路向右看，可等效为一个电动势为E3、内阻为R0的电源，其中E3=U取。如E3>E1，迫使Iv1截止，IIVC1近似等于0，电源真正停止工作，此时“电源输出的电压”U取=I3(R1+R2+RP)(并不是真正电源1输出的电压，而是取样电阻分担E2的电压)，其中I3=E2/(R1+R2+(1R1+2R2+1Rp))，其电压的大小主要由E2、R1、R2、lRl、lR2、1RP的大小决定，整个电路也不符合全电路欧姆定律，I2≠(E2-E1)/(R1+R2)，此时的电压应大于E1;E3

通过上面的分析可知，对于直流稳压电源串联情况而言，如电源顺串，各个电源都能正常工作，整个电路符合全电路欧姆定律;电源反串，稳定电压输出比较小的那个电源不能真正起到一个电源作用，在任何情况下负载电流都没有通过电源。具体情况如下：当取样电路上的电压大于稳压电源输出电压时，迫使电源停止工作，此时只有电源的取样电路接入电路中，电源两端的电压也就是取样电路两端的电压(应大于稳定输出电压)，整个电路不满足全电路欧姆定律;当取样电路上的电压小于稳定输出电压时，电源正常工作，整个电路满足全电路欧姆定律，但负载电流只通过取样电路，取样电路上的电流应是负载电流与电压比较小的电源调整电流之和，使用时应考虑取样电阻的功率。因此，我们在使用两个或两个以上稳压电源的过程中，应根据具体情况合理使用电源反串。以免造成实际值与理论值大相径庭的现象发生。