什么是plc控制系统?plc控制系统特点和选型plc控制电动机正反转梯形图
时间:2016-05-25 11:33 来源:未知 作者:admin 点击:次
plc是一种专用的工业控制计算机，相对于继电器而言价格较高。因此在应用PLC控制系统前，首先应考虑是否有必要使用PLC。如果被控系统简单，I/O点数较少，控制要求并不复杂，控制可靠性要求不是很高，就可以考虑采用传统的继电接触控制系统。如果被控制系统具有以下特点，则优先选用PLC控制系统。
1)系统的输入／输出以开关量为主，开关量I/O点数较多；
2)控制系统使用环境条件较差，对控制系统可靠性要求高；
3)系统控制要求较复杂，用常规的继电接触控制难以实现；
4)系统工艺有可能改进或系统的控制要求有可能扩充。
设计PLC控制系统时应遵循以下几个基本原则：
1)应该最大限度地满足生产机械或生产流程对电气控制的要求；
2)保证控制系统的安全、可靠；
3)在满足控制要求的前提下，力求使系统简单、经济、操作和维护方便；
4)考虑生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时应留有一定的裕量。
PLC控制系统是由PLC与用户输入/输出设备连接而成的。因此，PLC控制系统的基本内容包括如下几点：
1)选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关和传感器等）、输出设备（继电器、接触器和信号灯等执行元件），以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法在其他课程和有关书籍中已有介绍。
2) PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC，对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要作用。
选择PLC，应包括机型的选择、容量的选择、I/O点数（模块）的选择、电源模块，以及特殊功能模块的选择等。
3)分配I/O点，绘制电气连接接口图，考虑必要的安全保护措施。
4)设计控制程序。包括设计梯形图、语句表（即程序清单）或控制系统流程图。
控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全可靠的关键。因此，控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。
5)必要时还需设计控制台（柜）。
6)编制系统的技术文件，包括说明书、电气图及电气元件明细表等。
传统的电气图，一般包括电气原理图、电气布置图及电气安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电气图的基础上增加了PLC部分，因此，在电气原理图中应增加PLC的输入/输出电气连接图（即I/O接口图）。
此外，在PLC控制系统中，电气图还应包括程序图（梯形图），可以称为“软件图”。向用户提供“软件图”，可方便用户在生产发展或工艺改进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。
PLC机型选择的基本原则应是在满足功能要求的前提下，保证可靠、维护使用方便，力争具有最佳的性价比，具体选择时应主要考虑以下几方面。
(1)结构合理、机型统一
PLC主要有整体式、模块式、叠装式几种结构形式。整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，因此在控制规模不大，工艺过程固定，环境条件较好的场合应优先考虑采用整体式PLC。但模块式PLC在功能扩展方面优于整体式。例如在I/O点数量、I/O点的比例、I/O模块的种类等方面，模块式PLC的选择余地都比整体式PLC大；维修更换模块、判断故障方面较方便。因此一般用于控制功能较复杂的控制系统。
在大量使用PLC的部门，应在满足控制要求的前提下尽量选择相同型号的PLC。这样可以简化配置，同时由于功能和使用方法的统一，便于功能的开发、技术力量的培训、备品备件的采购和备份、资源共享等，便于用上位计算机构成多级分布式控制系统或实现工厂自动化(FA)。
(2)功能与任务相适应
对于只有开关量控制的场合，当对控制速度要求不高时，可选用一般的低档小型机（如三菱FX系列、西门子S7-200系列、OMRON C系列CPMIA/2A），具有逻辑运算、定时、计数等基本功能，能满足相应控制要求。
对于以开关量为主带有少量模拟量控制的应用系统，如工业生产中经常遇到的温度、压力、流量、液位等，则应选用带有A/D、D/A转换的模拟量输入，输出模块选择运算功能较强的中小型PLC（如三菱A系列、西门子S7-300系列、OMRON CQM型）或能支持模拟量扩展单元的小型机，其指令系统中有数据传送、算术运算等指令。
对于比较复杂、控制要求较高的大中型控制系统，例如要求实现闭环控制、PID调节、通信联网等功能时，可视控制规模及复杂程度选用扫描速度快、控制功能强、联网通信能力强的中高档PLC（如三菱Q系列、西门子S7-400系列、OMRON C200系列）。
(3)响应速度要求
系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。它由输入滤波时间、输出滤波时间、扫描时间三部分组成。PLC厂家一般给出了输入电路和输出电路的迟延时间和PLC的扫描速度，并作为技术指标衡量其机器性能，扫描速度一般在10ms/KB左右。
由于现代PLC有足够高的速度，可以处理大量的I/O数据和解算梯形图逻辑，因此对于大多数的工业控制来说，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。
如果设备的实时性要求高，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应考虑PLC的响应速度或响应时间，可选用扫描速度高的PLC，使用具有高速I/O处理功能的这类功能指令，或选用具有快速响应模块，如高速计数模块和中断响应处理功能的PLC等。
(4)其他特殊要求
对可靠性要求极高的场合，应考虑是否采用冗余或热备系统。
如果要将PLC纳入工厂自动控制网络，应选用具有通信联网功能的PLC。一般中型以上的PLC提供数个串行标准接口RS-232C或PLC间的通信模块或Ethernet通信模块，以便连接打印机或CRT等外设、上位计算机、其他PLC、Ethernet网络。
是否在线编程，应根据被控设备工艺要求的不同来选择。对于产品定型的设备和工艺不常变动的设备，应选用离线编程的PLC；反之，可考虑选用在线编程的PLC。中、小型PLC多采用离线编程，大型PLC多采用在线编程。
由于目前PLC的价格随功能的强弱有较大的差异，在选用时需特别注意，以免造成太多的硬件资源浪费。
plc控制电动机正反转梯形图
利用两个或多个常闭触点来保证线圈不会同时通电的功能成为“互锁”。三相异步电动机的正反转控制电路即为典型的互锁电路，如图所示。其中KMl和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器。
图 三相异步电动机的正反转控制电路
如图所示为采用plc控制三相异步电动机正反转的外部I/O接线图和梯形图。实现正反转控制功能的梯形图是由两个起保停的梯形图再加上两者之间的互锁触点构成。
图 用PLC控制电动机正反转的I/O接线图和梯形图
应该注意的是虽然在梯形图中已经有了软继电器的互锁触点（X1与X0、Y1与Y0），但在I/O接线图的输出电路中还必须使用KM1、KM2的常闭触点进行硬件互锁。因为PLC软继电器互锁只相差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周期，来不及响应，且触点的断开时间一般较闭合时间长。例如Y0虽然断开，可能KM1的触点还未断开，在没有外部硬件互锁的情况下，KM2的触点可能接通，引起主电路短路，因此必须采用软硬件双重互锁。采用了双重互锁，同时也避免因接触器KM1或KM2的主触点熔焊引起电动机主电路短路。
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