兰州西门子中国代理商电源供应商

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本文介绍了PLC的功能特点、应用领域和发展趋势。通过对PLC的功能、特点以及发展趋势的论述，进一步的说明了PLC已经成为当今工业自动化与企业信息化的支柱产品。 
关键词：PLC、特点、应用、发展、趋势 

概述 

随着工业自动化的快速发展，PLC作为工业自动化发展的控制手段，也将会随之快速的发展，在未来，PLC要想适应工业的发展还需要从以下几个方面进行改进： 

一、PLC控制系统的功能应该加丰富。 

1、 信号采集功能的拓展。除了采集开关量、模拟量和脉冲量外，还应该能够采集如视频信号、声音信号及图像信号等所有现场有的信号； 

2、 输出控制功能的拓展。除了输出开关量、模拟量和脉冲量外，还应该能够输出如视频信号、声音信号及图像信号等所有现场可以及接收的信号； 

3、 逻辑处理功能的拓展。充分应用PC的逻辑处理能力和PLC现有的逻辑能力相结合。 

4、 数据运算功能的拓展。进行各种类型的整数运算、实数运算、二进制运算、浮点型运算等各种形式的运算。 

5、 定时功能的拓展。达到延时控制、定时控制、时间的运算可以到毫秒级。 

6、 计数功能的拓展。达到计数控制、高速计数频率可以达到数百赫兹。 

7、 中断处理功能的拓展。实现内部中断和外部中断。提高对输入输出的响应速度和精度。 

8、 存储功能的拓展。存储容量扩大，提高数据掉电不丢失的技术能力。 

9、 网络通信功能的拓展。采用开放式的网络通讯模块，实现稳定的远程控制。 

通过丰富以上功能，为未来工业自动化、远程化、信息化和智能化创造条件。 

二、完善PLC的型。 

随着工业自动化的发展，工业生产对电气控制设备的性的要求也越来越高，PLC应当具有很强的抗干扰能力，能够在非常恶劣的环境下长期连续地工作，平均无故障时间增加，故障的修复时间缩短。就PLC而言，我们认为性应该是作为选取的要条件。其次是性能和维修方便等原因。 

就性而言，应该从PLC的硬件和软件两个方面采取有效措施来提高系统的性。具体的方式如下： 

1、 选用性能优良的开关电源，对选用的电子器件进行严格筛选，对印刷电路板的设计、加工及焊接都采取为的工艺措施。 

2、 采用合理的系统结构与制造工艺，加固和简化安装模式，具有较强的抗震动、抗冲击、耐高温、耐低温、防腐蚀、防爆炸等能力。 

3、 采用软件代替传统继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器，减少与输入和输出有关的硬件，减少接线，降低应触电不良而造成的故障。 

4、 对输入信号进行滤波，普通输入端采用RC滤波器，高速输入端采用数字滤波器，实现对高频干扰信号的滤波作用。 

5、 输入输出电路与内部CPU电路之间采用光电隔离，使得工业现场的外部电路与PLC的内部电路之间实现电气上光电隔离。其信息依靠光耦合见和电磁器进行传递。同时，CPU还有抗电磁干扰的屏蔽措施，保证PLC不受外界的干扰。 

6、 内部各模块均采用电磁屏蔽措施，防止外界辐射干扰。例如，原有的计算机采集卡由于干扰大而无法正常工作，改用内部各模块均采用电磁屏蔽的卡件，可以正常工作。 

7、 采用逐行扫描和不间断中断的方式工作这样即可保证实现有序和确定的控制作用，又可以处理各种中断请求，从而保证了对应情况的及时响应，使PLC能够地工作。 

8、 设置昔日运行监控程序，一旦程序出现了死循环，使之能够立即跳出、系统启动并发出报警信号。系统运行监控程序可保证PLC的用户程序正常，避免出现死循环二影响其工作的性。 

9、 设置故障检测及诊断，用来检测系统硬件或用户程序是否正常工作，健儿能够自动地作出相应的处理，如：报警、封锁输出、保护数据等。 

10、 大型PLC控制构成冗余系统或表决系统，使性进一步增强，CPU模块、I/O模块电源模块以及重要卡件和器件实现冗余。这样可以使系统出现故障的可能性几乎为零，做到万无一失。当然怎样做的成本是比较发高的， 

三、要达到以后的PLC使用起来为方便，在硬件方面，PLC的硬件应该是高度集成化，使得系统集成为系列化与规格化的各种模块，这样就可以达到使用起来非常的方便，在软件方面，PLC应采用程序来建立控制逻辑，用程序来代替硬件接线，编制程序比硬件接线要方便很多。我认为具体体现在以下几个方面： 

1、 编程组态的简单化。 

2、 设计和调试周期缩短。即实现PLC的系列化、标准化和通用化，用软件功能取代继电器控制系统珠海大量的中间继电器、时间继电器和技术器等器件，是控制柜的设计、安装和接线工作量减少，用户程序的大部分可以喜爱实验室模拟进行，调试好后在将PLC控制系统放到生产现场联机调试，即快速由方便，大大缩短了设计和调试周期。 

3、 接线和安装的简单化。即所有的接线一次性接好后，换模块时，把接线器安装到新模块上即可，可不必在接线。内部什么线都不要接，只要做些必要的软件设定就可以工作。 

4、 增加控制或改进时为方便。即在控制要求改变需要变控制系统功能是，不必改变I/O通道外部接线，只要改变存储器中的控制程序即可。 

5、 维护方便。 即PLC具有很强的自诊断能力，能随时检查出自身的故障，而且各种模块上大多有运行和故障状态指示装置，便于用户了解和运行情况和查找故障。 

6、 模块丰富且灵活性好，采用模块化硬件结构及软件设计，并形成大、中、小系列产品，使PLC不仅适应大小不同、功能繁复的系统控制要求。用户可以根据需要灵活组合成各种规模和要求的控制系统。 

7、 易于实现机电一体化。要实现PLC结构紧凑、体积小、重量轻、性高、抗干扰能力强，机器与电气部件被地结合在一个设备内，易于制造机电一体化的产品。 

8、 经济合理化。 

四、PLC的应用领域 

由于PLC的自身特点和优势，在工业控制中得到了广泛的应用，如：机械、冶金、化工、电力、运输和建筑等众多领域，，它的应用范围大致介于继电器控制装置与工业过程控制计算机之间，适用于控制功能要求比较复杂和输入、输出点数较多的场合。包括以下几个方面： 

1、 开关量的逻辑控制，它包括顺序逻辑控制、动作逻辑控制、定时逻辑控制、计数逻辑控制和组合逻辑控制等。它即可以用于单击控制，也可以用于多级控制和自动化生产线控制。 

2、 模拟量过程控制，包括电流、电压、温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。对模拟量的控制应开发出各种模块和相关软件。我认为PLC用于过程控制是一个发展的新趋势。 

3、 脉冲量运动控制，可以是单坐标控制，即控制对象做直线运动。也可以是多坐标控制，即控制对象作平面运动或空间运动。 

4、 数据处理和信息控制，具有数学运算、数据传达、转换功能，通过它可以完成数据的采集、分析和处理功能。如无人柔制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品加工中的一些大型控制系统。它也PLC应用的一个重要的方面，有是企业信息化的技术基础。 

5、 网络通信与远程控制，因该包括主机与远程I/O之间的通信，多台PLC之间的通信，PLC与其它智能设备的通信。可以组成集中管理，分散控制式分布式控制系统： 

5.1 PLC与PLC可组成控制网； 

5.2PLC与智能传感器、智能执行期或变频器等联成设备网，可以相互通信、交换数据和相互操作。 

5.3PLC与可编程终端也可联网、通信。 

5.4PLC可与计算机通信，加入信息网。 

5.5PLC的以太网模块，可以使PLC加入互联网，并且可以设置自己的网址和网页。 

五、PLC的未来发展趋势 

主要由以下的三个方向： 

1、 功能向增强化和化地方向发展，针对不**业的应用特点，开发出化的PLC产品，以此来提高产品的性能和降低产品的成本，提高产品的易用性和化水平。 

2、 规模向小型化和大型化的方向发展，小型化是指提高系统性基础上，产品的体积越来越小，功能越来越强；大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场，应用的规模从几十点扩展到上千点，应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能够满足所有的用户要求。 

3、 系统向标准化和开放化方向发展，以个人计算机为基础，在bbbbbbs平台上开发符合全新一代开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口，可以很方便地将PLC接入其它系统。 

综上所述：PLC在功能上要不断的提高，应用上要不断的扩展，类型上要不断的增多；以上阐述，供西门子参考

1 引言 

程控变频钢球加工机床是我公司主导产品，产居国内，并批量出口美、德、日、韩、意大利等国。产品设计吸收了国内外多项技术，本文就电气传动控制部分进行阐述。 

九十年代以来，变频传动技术日臻完善，其调速稳定，节能降耗，方便等优点，已取代原来的滑差调速和直流调速。而可编程序控制器易于编程，易实现传统的继电器控制不能实现的许多功能。PLC与变频器的系统集成自动化已成为产品设计时的解决方案。RS485通讯只需用两根线，且传输距离远被广泛应用在变频器和PLC上，这就使变频器与可编程序控制器通讯为便利，低廉的成本也提高了产品的竞争力。 

2 工艺过程简述 

研磨机的主要动作为转动研磨盘由主减速电机经一对三角皮带轮，通过卸荷带轮内的花键幅带动主轴旋转获得，输球料盘由减速电机经过一对链轮传递蜗杆减速箱，减速后由料盘内的直齿轮啮合带动料盘旋转。两者均需要选用不同的转速来加工不同系列的钢球，为此均选用变频调速。为了期间，在系统中也加上了机床运转保护功能。如主轴运行监控接近开关，装在机床的主轴大皮带轮上，随时监视研磨盘的运动状态，防止皮带打滑造成研磨盘卡死，当转速正常值时，就停车报警；料盘除设有转速外，还加有堆球时快速停机，在设定时间内若恢复正常则重新自动运行的保护。 

3 系统硬件设计 

3.1 单自动化平台 

艾默生CT的EC10系列小型PLC因其运行速度快、通讯组网能力强、编程灵活、模拟运行方便、程序保密性强、抗干扰能力强、性能稳定，钢球研球机成为钢球研球机PLC的自动化平台。根据工程经验，爱默生EV1000系列变频器故障率能低，能实现高转矩、宽调速范围驱动，有优越的防跳闸性能，对恶劣电网、高温、潮湿和粉尘有较大的适应能力，能较好满足钢球加工设备的多样化的使用环境，可以实现单同平台技术集成，也成为项目设计的。由此项目通过选用爱默生的EC10-1614BRA小型PLC及EV1000-4T0055G和EV1000－2S0007G变频器，达到了单一自动化平台技术集成，例如EC10系列PLC对艾默生CT系列的变频器有简洁的通讯指令，一条指令即可控制变频器的运行控制。 

3.2 电气原理设计 

系统主电机电气原理（料盘电机控制与主电机同）如图1所示。为了用户调速及监控运行速度，电动机转速由电位器调节，其数值由线性数显表显示，不通过通讯控制。主令按钮线直接接于PLC的开关量输入点上。PLC——变频器对电机的启动、停止、点动功能采用通讯控制方式，使用双绞线通过RS485口来实现PLC对变频器的启停控制，这样少占用PLC的输出点，也用接触器控制，降低了机床的成本。EV1000的RS485口直接端子连接，为方便。但需要注意的是RS485口“+”，“—”性不能接反，否则将无动作。因变频器本身具备过电流，过电压，欠电压，接地，过热和过载等多项保护功能，一旦异常故障发生，常开点RA，RC闭合，变频器立即停止输出，将断开所有的动作并停车报警，我们将其接入PLC的输入点来控制。变频器故障时可查看变频器屏幕上显示内容，对照变频器使用说明书异常原因及处置方法，采用相对应的措施进行处理即可。变频器多项对输出的保护功能使我们无须对电动机另加保护环节，直接接于变频器的输出端子上即可。针对变频器的输入端保护相对较为薄弱，在输入端加上无熔丝断路器QF实现反时限热保护。

 
图1 电气原理

1、引言 

小丸包衣制粒机是用于实验室或小批量生产小丸颗粒的制药设备。由于实验室原有的控制系统使用的是十年前的人机界面和PLC，故其硬件均已老化，性能下降，在运行的过程中经常出现死机、黑屏、重启动，甚至某些画面参数不能修改；同时由于无相应的PLC编程器、编程软件和人机界面软件，因此可维修性也差。为了解决这些问题，我们采用西门子S7-200PLC和北京亚控公司的组态王6.05工控组态软件 的控制方案对小丸包衣制粒机的控制系统作了改进。 

2、小丸包衣制粒机系统组成 

小丸包衣制粒机系统组成如图1所示。小丸包衣制粒机是专门用于实验室或车间小批量生产的。粉或类似的物料能在流化床中进行干燥、制粒以及包衣等过程。流化床物料容器底部装有筛网，药粉或小丸颗粒等类似的物料被盛放在筛网上。流动的空气经过滤处理后经容器底部的筛网向过，当流速达到一定速度时，颗粒(药粉)就会被空气托起，床内粒子就开始流化起来，形成流化床。流化床内的颗粒(药粉)在容器中剧烈搅动，并延伸到容器的扩展区，细微的粉末或轻微的颗粒则被粘附在袋式过滤器上。为了防止袋式过滤器的堵塞，控制滤袋升降的气缸会有一个间歇的抖动操控。空气经过袋式过滤器、控制风量大小的风门和风道被风机引出室外的大气中。在这个过程中，流化床容器内的微粒能充分的与空气流接触，并且搅动剧烈，因而能够很好的完成充分干燥，良好制粒，精致包衣等制过程

图1 小丸包衣制粒机系统组成

1.引言： 

随着科技的飞速发展，纺织机械设备制造业也迎来了性的发展，当前纺机设备的发展特点主要体现在：触摸式人机界面（HMI），可编程逻辑控制器（PLC）以及各种气动控制元件的广泛应用；目前不断提高纺机设备的自动化程度以减轻操作者的劳动强度和提高纺织厂的生产效率成为纺织机械生产厂家的一个重要的研发设计宗旨。而自动化动作的实现则普遍需要通过用PLC来控制电磁阀以及气缸等执行部件来实现。条并卷联合机是前纺中精梳准备工艺中生产效率的一种设备，HXFA368型条并卷联合机的自动化动作的实现需要通过压缩空气驱动气缸来实现，而压缩空气则是由PLC控制电磁阀来实现控制的。HXFA368型条并卷联合机采用了亚德客的电磁阀和气缸等气动元件来实现自动动作的执行。 

2.应用设计 

2.1 HXFA368型条并卷联合机的气动控制系统概述 

一个典型的气动系统是由方向控制阀、气动执行元件、各种气动辅助元件及气源净化元件所组成。 HXFA368型条并卷联合机选用亚德客的电磁阀、气缸、压力表以及管接头做为标准配置，主气源进气处先通过三连件后再进入主气路，各个电磁阀用来作为相应动作单元上压缩空气通断的控制，电磁阀则由PLC控制器来实现逻辑上的控制，气缸的选用根据具体机械动作的实现来确定，气缸运动的速度根据相应的节流阀来进行调节 

HXFA368型条并卷联合机在当设定的棉网长度到时主电机转为低速，电磁离合器分、扯断棉网，主电机停，此时棉架快速上升，上升到位时打开夹盘，棉架暂停在位，开前门，前门打开后推棉卷，棉卷推出后推卷机构返回，推卷机构返回后关闭前门，前门关闭后棉卷架快速下降到位，然后再进入上空管的步骤；棉卷推出后执行翻棉卷到小车的动作，翻棉卷机构返回后小车前进一步，推小车机构返回。 

HXFA368型条并卷联合机各种动作的实现均是通过气动执行元件来实现的，在气动控制系统中将压缩空气的压力能转换为机械能，驱动机构作直线往复运动、摆动和旋动的元件，称为气动执行元件。在条并卷联合机中是采用电磁阀来控制气缸来执行动作的，而电磁阀的动作则由PLC来控制，在本设备的控制系统中采用了中达电通有限公司的DVP60ES型PLC来控制整个系统工作；电磁阀及气缸则均选用亚德客有限公司的产品。 

2.3 HXFA368型条并卷联合机的自动动作的实现 

HXFA368型条并卷联合机具电一体化程度较高的特点，其主动力由11KW的变频电机通过变频来实现变频调速控制，各个分步动作的实现主要由电磁阀控制压缩空气驱动气缸来实现动作控制，上下空管、翻棉卷、棉卷支架上升下降、推棉卷、小车前进、前防护门开合、空管仓落空管以及送空管机构上升下降等动作都对应着相应的电磁阀和气缸，而整个动作的协调运作则有PLC控制器来实现控制功能，在此只做一个简单的概述。 

2.4控制电磁阀的PLC程序设计概述 

HXFA368型条并卷联合机上的各种自动动作的实现是通过用PLC控制电磁阀来实现的，下面是一段对部分动作进行控制的步进程序在程序中： 

S41是“送空管上升”过程的控制，X17 是送空管机构上升限位位置检测点，X30是棉卷夹盘左合到位检测点，X31是棉卷夹盘右合到位检测点，M131继电器是实现对送空管机构上升动作的过程控制，程序中行的指令是在S41步进程序步的控制中当送空管机构没有上升到上升限位点而且左右夹盘均没有处于闭合状态的条件下执行送空管机构上升的动作。程序中二行的M132继电器实现对送空管机构下降的控制，二行的指令是在S41步进程序步的控制中当送空管机构已上升到上升限位点时实现对送空管机构下降的控制。三行程序的指令是当送空管机构已上升到上升限位点时程序进入S42步进程序段即夹盘上升1mm步进段。 

S42是“夹盘上升1mm”过程的控制，X16是送空管机构下降限位位置检测点，四行程序实现的指令是当送空管机构复位时将送空管机构下降的动作复位；五行程序实现的指令是通过Y7来控制相应的电磁阀以便实现棉卷夹盘上升1mm的控制；六行中的X33是棉卷支架上升1mm和下降限位的检测点，六行实现的指令是棉卷夹盘上升1mm后进入S43步进程序段。 

S43是“上升1mm后夹空管”过程的控制，七行中的M129继电器实现松开棉卷夹盘的控制功能，七行实现的指令是对松开棉卷夹盘动作进行复位。八行中的M124继电器实现的是闭合棉卷夹盘的控制功能，本行的指令实现的是实现控制闭合棉卷夹盘的命令；九行实现的指令是当左右棉卷夹盘闭合时进入S44步进程序段。 

S44是“棉卷支架上升、落空管”过程的控制，在十行的程序中M513继电器实现的是运行状态下棉卷支架保持的的控制功能；十一行中的M134继电器实现的是空管仓落空管命令；十三行执行的是延时2秒后翻空管命令。十四行中X25是弹簧板处空管检测点，本行指令执行的命令是弹簧板处有空管时进入S45程序步进段。 

S45是“换卷后启动”过程的控制，十五行执行的是启动低速运行控制指令。 

PLC通过对各个自动动作的限位点的检测来实现对各个汽缸动作执行的协调，气缸是通过电磁阀控制的压缩空气来驱动的，具体动作执行的是否到位是通过传感器的检测来确定的。汽缸的运行速度则是通过调节节流阀来实现调节的。 

2.4控制电磁阀的人机界面程序设计概述 

在HXFA368型条并卷联合机上为了便捷的实现对各种自动动作的分立调试在此应用了台达DOP-AE10THTD型人机界面。通过人机界面可以方便的实现操作人员对各个电磁阀的实时控制，大大的方便了对各个自动动作的调试。 

2.4.1 HXFA368型条并卷联合机上通过人机界面控制和调试电磁阀执行动作的界面设计。在此界面中通过对打开棉卷夹盘，推棉卷，翻空管一次等触摸键的操作可以实现对相应电磁阀的控制，电磁阀通过对压缩空气的控制来实现压缩空气对气缸活塞的驱动进而实现相应的汽缸动作。在设备的调试过程中调试人员先通过调试设定界面中的触摸键来控制单步动作的执行，然后根据实际操作的需要来调整节流阀，以此实现对气缸运行速度的调节。 

3. HXFA368型条并卷联合机气动控制系统中常见故障及解决方法 

3.1电磁阀故障 

电磁阀做为一种执行元件受控于PLC控制器，由于棉纺织设备长时间处于24小时运作状态电磁阀长期动作易造成电磁阀吸合不到位或者损坏两种情况，电磁阀吸合不到位在HXFA368型条并卷联合机上体现出来的状态是间歇性动作故障，进而引起设备间歇性故障停车，在此种状况下当对单个电磁阀又不好判断出阀体埙坏，需要根据具体情况进行综合判断；在电磁阀埙坏的情况下体现出来的故障情况是某个动作不执行，在此情况下可以根据实际情况换相应的电磁阀来解决问题。 

3.2传感器故障 

在设备自动动作执行的过程中需要用传感器对气缸动作的执行进行限位检测以便PLC对设备的自动动作进行逻辑上的协调控制，检测传感器的选用一般有磁感应传感器和接近开关两种类型，检测传感器一旦损坏就会导致自动动作停留在某个动作位停止而不继续往下执行下一步动作。遇到这种故障情况时就应当根据自动动作执行的情况来查找个并换相应受损的传感器。 

3.3气缸故障 

作为一种重要的执行部件气缸通常会因为长时间的运作而导致气缸内部的活塞出现漏气现象，这种故障情况下气缸所表现出的现象是在压缩空气送入气缸后气缸不动作或者动作力度及行程达不到相应的要求，遇到这种情况时就应当对损坏的气缸进行维修或者换气缸。 

4 结论语 

HXFA368型条并卷联合机是一种自动化程度比较高的棉纺织设备，该设备是为棉纺织企业前纺工段中的精梳工序做准备的一种能棉纺设备，该型纺机设备经过多年来的改进提升总体性能和效率已经可以替代国外同类纺机设备如瑞士立达公司生产的E32型和E35型条并卷联合机，而其价位却仅为后者的三分之一左右，为国家节约了大量外汇。目前HXFA368型条并卷联合机已经广泛的应用在山东、河北、河南、陕西、甘肃以及湖南等多数棉纺织企业，其优良的性能已经得到了棉纺织企业用户的。