西门子遵义授权代理商

西门子遵义授权代理商

可编程序控制器是机电一体化系统的控制环节的一个**控制器。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路，采用存储程序指令完成顺序控制而设计的。它仅具有逻辑运算、计时、计数等顺序功能。所以通常将其称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。

一、PLC的特点

随着科技的迅猛发展，可编程序控制器的功能不断增强，已经大大**出逻辑功能，如可以接收各种数字、模拟信号，进行逻辑运算、函数运算、浮点运算等。故目前被称为PC即可编程序控制器（Programmable Controller）。但有时为了与个人电脑PC（Personal Computer）相区别，仍然将它称为PLC。

PLC易于装入机械设备内部，是实现机电一体化较理想的控制设备。其特点主要表现在结构紧密、坚固、体积小；编程简单、使用方便；具备很强的抗干扰能力等。它与数控技术、工业机器人一起，被称为机械工业自动化的三大支柱。

二、PLC的基本组成

不同型号的可编程序控制器，其内部结构和功能不尽相同，但主体结构形式大同小异，都是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成（图2-3-1）。输入信号由按钮开关、行程开关、继电器触点及接近开关等各种开关装置产生，通过接口进入PLC。逻辑部分处理输入部分所取得的信息，并按照被控对象实际的动作要求做出反应。输出部分可驱动许多装置如线圈、继电器、电动机及指示灯等。

1、PLC硬件组成框图

图2-3-2是PLC的原理框图。由图可见，PLC实质上是一种**计算机，它的硬件系统由主机、I/O扩展接口及外部设备组成。按功能可将其分为*处理器、存储器、I/O模块、电源、编程器及其它外围设备。下面简单介绍内部主要部件的功能。

（1）CPU（Central Process Unit）

CPU是PLC的核心部分，在PLC中的作用相当于人体的神经**。它是PLC的运算、控制中心，用来实现逻辑运算、算术运算并对全机的输入、输出等进行控制。

（2）存储器

包括系统程序存储器和用户存储器，用以存放程序或数据。常用的存储器有CMOS RAM，EPROM和EEPROM等。

（3）输入/输出组件（I/O模块）

I/O模块是CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块和各种用途的I/O组件供用户选用。

（4）电源模块

PLC配有开关式稳压电源的电源模块，除用来对PLC的内部电路供电外，还可以向外提供直流电源。

（5）编程器

编程器用于用户程序的编制、编辑、调试和监视，还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和参数。它经过接口与CPU连接，完成人——机对话连接。

（6）外围设备

PC也可以配选其它设备，例如磁带机、打印机、EPROM写入器、显示器等。

2、PLC的主要逻辑部件

（1）继电器逻辑

PC一般为用户提供输入继电器、输出继电器和内部继电器等。输入继电器输入给PLC现场信号；输出继电器具备一对物理接点，可以串接在负载回路中，接入负载回路的元件有继电器、晶体管和晶闸管等；内部继电器与外界没有联系，仅作运算的中间结果使用。继电器具有“1”、“0”两种状态，能提供逻辑与、逻辑或、逻辑非等逻辑运算。

（2）定时器逻辑与计数器逻辑

PLC一般采用硬件定时中断、软件计数的方法来实现定时逻辑功能。定时器包括定时条件、定时语句、定时当前值及定时继电器四部分。计数器由软件来实现，一般采用递减计数。包括复位信号、计数信号、记忆单元、当前值及计数继电器等四部分。除了这三种逻辑外，PLC还有触发器逻辑、移位寄存器即数据寄存器等。其功能在相应章节介绍。

三、PLC的工作过程

1、PLC采用周期循环扫描的工作过程

PLC采用分时分批周期扫描的工作方式。用户程序通过编程器或其他输入设备存放在PLC的用户存储器中。当PLC开始运行时，CPU根据系统监控程序的规定顺序，通过扫描，完成各输入点的状态采集或数据输入采集、用户程序的执行、各输出点状态更新、编程器键入响应和显示更新、CPU自检等功能。PLC典型的扫描机制为同步扫描。

2、PLC采用集中采样、集中输出的工作方式

在输入采样阶段，PLC先扫描所有输入端子，并将信号存入对应的输入映像寄存器。在程序执行阶段和输出刷新阶段，输入映像寄存器与外界隔离，其内容保持不变直到下一个扫描周期的输入采样。在程序执行阶段，根据梯形图扫描原则，PLC从左至右，先上后下的顺序逐句扫描。完成后，进行相应的运算，结果存入映像寄存器。在输出刷新阶段，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通/断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存寄存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。

四、PLC的编程语言

PLC利用编程语言编制不同的控制程序以适应不同的工业控制要求。程序编制好后，可由编程器送入、检查、修改或读出。PLC编程语言主要有梯形图LAD（Ladder Diagram）、语句表STL（Statement List）、功能图FCP（Function Chart Programming）、逻辑或布尔代数式BLP（Boolean Logic Programming）等。

1、梯形图

梯形图类似于继电器控制电路图，它是用代替PLC逻辑元素的各种图形符号连接而成。这些符号包括母线、常开接点、常闭接点、继电器线圈等。连接形式主要有并联连接、串联连接等（如图2-3-3）。对应语句如表2-3-1。

表2-3-1                  

2、语句表

语句表类似于计算机的汇编语言的形式，它是用指令的助记符来编程的。不同的PLC，语句表使用的助记符也不同，以F系列PLC为例，图2-3-3对应的语句表见表2-3-1。

3、功能图

利用功能图来表达一个顺序控制过程时，程序设计条理清晰，阅读起来也容易理解。将功能图改写成步进梯形图，应用步进指令STL，即可进行编程。图2-3-4是一个状态转移图及将其改成步进梯形图和相应编程的简单例子（详见步进梯形图章节）。  

4、布尔代数式

它实质上是逻辑，常见逻辑有“与”、“或”、“非”。对应于图2-3-3的布尔代数式为：

M=A·B·C

Y=D+E+F

四、F1系列PLC简介

（一）常用元器件

F1系列PLC由日本三菱公司生产。它属于整体式结构，体积小，，安装方便，可直接装入机床或电控柜中，是机电一体化系统的控制器。

F1系列PLC具有丰富的指令系统，既可以实现复杂控制操作，又易于编程。

主要元器件见表2-3-2

表2-3-2  FXON—60MR常见元件

1 概述
为实施蓝天工程，北京大部分供暖已采用清洁燃料，但由于原系统设计不合理，缺乏先进监控手段和管理不科学，造成燃料费用居高不下。经调查分析，大多数集中锅炉房的供热系统在整个循环供热的过程中散热损失大、供热区域内热水循环量的水动力严重失衡，实际的热水循环量**出设计值所需几倍，不但造成供暖系统的供热不均，达不到住户的供暖要求，同时还要增加运行费用。本文根据现有北京市某工厂小区实际情况开发设计，该小区具有代表性，使得该系统稍加改动即可应用于目前很多的供热系统。
该小区原供热状况直如下：锅炉房共有三台5.6MW燃气热水锅炉。原来，季较冷时一般也只运行2台，小区共计lO.32万余平方米的建筑面积。主要供暖对象是车间热水供水、办公楼供水、生活热水、住宅楼供水和集中空稠供水。原系统锅炉的燃烧调整及起停，采取的是粗放型管理模式，不能根据供热负荷的实际情况，进行合理、有效的和联控，使每台锅炉处于较佳运行状态，并达到供热平衡。
此外，现有设备的利用不合理，搭配不匹配，限制了设备功能的充分发挥。供热时量与质的调节无法同步，供热区域内的热量分配电就无法均匀调控，造成区域间与楼字间的供热质量出现差别。根据目前供热系统资源不能合理分配，只监不控等缺点，世纪长秋设计了基于组态软件的供热节能系统具有以下特点：
（1）供热系统同时具有控制和监控功能，计算机作为控制和监视的管理中心，真正从用户热负荷实际需要出发，反过来控制整个锅炉房供热系统。
（2）智能化控制每一供暖之路，使温度调节个性化、程序化，减少人为干扰，充分体现对用户的人文关怀。
（3）供热系统各个不同供热区域实行分区控制功能，使各个供暖区根据各自不同情况实现不同时间，不同温度的供暖。
（4）使用的各种温度曲线、各种供热单元负荷曲线为基础开发的温控设备大幅度降低用户的运行费用，较大限度科学合理使用能源，将能耗控制到合理值。
（5）用世纪星组态软件提高了系统的稳定性、性，降低人为操作的不确定性、随意性、劳动强度，管理更科学。

2 系统的硬件组成
系统主要有工控机（研华）、打印机、RTU柜包含数传电台、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、UPS电源、通讯电线和一些通讯电缆。
工控机是核心，将首站的模块采集到的数据利用双绞屏蔽线通过RS-485串口通讯协议采集到计算机，在界面上实现显示。各个供热锅炉的数据通过锅炉的数传电台和首站的数传电台进行通讯，将数据送入工控机；工控机也将下达的指令通过数传电台发送到各个锅炉。这样就完成了所有参数的采集传输和命令传输。

3 系统的软件设计及功能的实现
3.1 组态软件简介
工控组态软件是利用系统软件提供的工具。通过简单形象的组态工作，即可构成所需的软件功能。组态软件正在以提高系统的成功率和可靠性、缩短项目统开发周期、减少开发费用等优势代替着各种计算机语言的软件开发，受到了越来越多的科技人员的重视和青睐，并已显示出形成计算机控制系统软件主导地位的趋势。
由北京世纪长秋科技有限公司研制的世纪星组态软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等**特点，是一套基于bbbbbbs平台的用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、曲线和报表输出、企业监控网络以及高性能、高可靠性、的嵌入系统等功能。本文将介绍基于工控软件世纪星的供热节能系统。
3.2 主要功能的实现
（1）定时段及温度限值控制原系统导致大量的办公区域在夜间能源空耗现象**。
由于运行温度单一，造成无法根据实际需要进行动态温度调节。传统的锅炉房对的热水温度．都是采用单一的出水温度方式进行。即锅炉只有一个出水温度．即使许多换热站供暖循环二次水的温度也只能靠一次水的变化而变化，调节阀门也仅仅靠人工初始设的开关控制，一般都是维持一个固定开度不变。即二次水温度仅靠一次水温变化．来带动二次水温度简单的“质调节”，却无法实现量与质的同步调节。
该系统可以使各供热区域的各支路（包括车间供水、办公楼供暖、住宅楼供暖、集中空调供水）出口温度，按照不同温度的需要和不同的运行时间需要，进行任意的分温、分时、分段调整，这样可以避免原系按照较高区域温度设计，其它不需要这样高温度供热的区域用户，例如大量办公楼下班后．由于与家属宿舍楼在同样采暖系统中仍然采用同样温度和方式供热，而产生能源的大量浪费。
（2）外围设备的自动控制。
原系统由于没有集中控制，所以对于阀门的关闭等操作都是工人师傅手动完成，给系统操作带来了较大的不便。本系统组态软件实现了外围设备的自动控制。简单的几个按键操作即可实现对外围设备的控制。
（3)系统实时监控、故障显示和记录。
那对于原系统．一旦发生故障，操作人员无法立即知道是哪个部分发生异常，只能凭经验寻找，而且对于当前各部分的运行状态无法整体观测到，这就给系统的运行和操作带来了很大的不便，生产效率很低。而本文介绍的系统采用实时监控技术，通过世纪星组态软件实现了对锅炉运行的所有参数实时监控，使得所有参数的当前运行状态可以在同一画面中显示，这样操作人员就可以方便、快速的了解各部分的运行情况，大大提高了生产效率。
此外，故障报警功能使实际运行中的某个参数**过设定标准时，系统自动发出警告，操作人员只要检查相对应部分的设置即可。故障报警信息会由系统自动记录，以便以后察看。