鄭州繼飛機(jī)電設(shè)備有限公司

銷售電氣柜-新密電氣柜-繼飛機(jī)電 ：

PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 CPU

CPU由控制器和運算器組成，它是plc的運算和控制，起著主導(dǎo)核心作用。

CPU的任務(wù)有：

診斷電源和 PLC內(nèi)部工作狀態(tài)、編程的語法錯誤。

接收存儲用戶程序和數(shù)據(jù)。

接收輸入信號，送入數(shù)據(jù)寄存器并保存。

執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序，完成數(shù)據(jù)和信息的邏輯運算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。

響應(yīng)各種外部設(shè)備(如編程器、上位機(jī)、打印機(jī)等)的工作請求。

2 存儲器

可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，用戶程序存儲器又包括用戶程序存儲區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

系統(tǒng)程序存儲器：用于存放PLC生產(chǎn)廠商存儲的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序與PLC硬件組成和專用部件物性有關(guān)，用戶不能訪問和修改該存儲器的內(nèi)容。

用戶程序存儲區(qū)：主要存放用戶已編制好的程序或正在調(diào)試的應(yīng)用程序。用戶可擦除重新編程。

用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)：用于PLC工作過程中經(jīng)常變化，需要隨機(jī)存儲存取的一些數(shù)據(jù)。

3輸入、輸出接口

1）輸入接口模塊

接收和采集兩種類型的輸入信號：

一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)傳送來的開關(guān)量輸入信號。

一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器等傳送來的模擬量輸入信號。

2）輸出接口模塊

連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置。

PLC的輸出接口類型有三種：

接收和采集兩種類型的輸入信號：

繼電器輸出接口電路

晶體管輸出接口電路

晶閘管輸出接口電路

繼電器輸出接口為有觸點輸出方式，適用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的交流或直流負(fù)載回路，其帶載能力較強，但壽命較短。晶體管輸出接口和晶閘管輸出接口為無觸點輸出方式，信號響應(yīng)迅速、壽命長，可用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的負(fù)載回路，晶體管常用于直流電源負(fù)載控制回路，晶閘管常用于交流電源負(fù)載控制回路。

輸入、輸出接口有數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、輸出和模擬量輸入、輸出兩種形式。

數(shù)字量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場的數(shù)字信號與PLC內(nèi)部信號的電平相互轉(zhuǎn)換。

模擬量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場的模擬信號與PLC內(nèi)部的數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換。

輸入、輸出接口一般具有光電隔離和濾波，其作用是把PLC與外部電路隔離開，以提高PLC的抗干擾能力。

3）IO模塊供電模塊

PLC的開關(guān)量輸入接口按使用的電源不同有三個類型：

直流12~24V輸入端；

交流100~120V或200~240V輸入端；

交直流12~24V輸入接口。

輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC內(nèi)部提供。

4 電源模塊

PLC一般使用220V單相交流電源，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成中央處理器、存儲器等電路工作所需的直流電，保證PLC正常工作。

整體機(jī)PLC內(nèi)部有一個開關(guān)穩(wěn)壓電源，此電源一方面可為CPU、I/O單元及擴(kuò)展單元提供直流5V工作電源，另一方面可為外部輸入元件提供直流24V電源。

對于整體機(jī)結(jié)構(gòu)的PLC，電源通常封裝在機(jī)箱內(nèi)部；

對于組合式PLC，有的采用單獨電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。

5機(jī)架和擴(kuò)展接口

擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。

若PLC主機(jī)板（又稱基本單元）的I/O點數(shù)不能滿足輸入輸出設(shè)備的需要時，可用擴(kuò)展電纜將I/O擴(kuò)展單元與基本單元相連，達(dá)到靈活配置，增加I/O點數(shù)的目的。

6 編程軟件

作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。

有簡易編程器、圖形編程器和計算機(jī)編程器。

簡易編程器(又稱手持編程器)，優(yōu)點是：價格便宜、攜帶方便。缺點是：只能聯(lián)機(jī)編程，且一般只能用助記符指令編程。多用于小型PLC。

圖形編程器可以是聯(lián)機(jī)編程，也可以是脫機(jī)編程；可以是梯形圖編程也可以是用助記符編程。可以與打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備相連，并具有較強的監(jiān)控功能，但其價格較高，通常用于大、中型PLC系統(tǒng)的編程。

通用計算機(jī)編程，采用通用計算機(jī)，通過PLC的RS232串行外設(shè)通訊口(或RS422接口配以適配器)與計算機(jī)相連，利用PLC廠家提供的專用編程軟件，使用戶可以直接在計算機(jī)上采用梯形圖或助記符指令編程，并有較強的監(jiān)控能力。

如果現(xiàn)在有個項目，需要MODBUS控制五個變頻器，那該怎么辦？

也許你會說，這還不簡單，把前面的通信程序復(fù)zhi五遍不就行了？理論上，這是可行的，但卻是不可行的，為什么呢？因為串口在同一時間，只能進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交互。這個一次，是指一次讀或是寫操作。這就好比一個很窄的路口，一次只能通過一輛汽車，如果五輛汽車一起通過，勢必會引起堵塞，一輛也過不去，但我們需要過五輛怎么辦？那就需要交通燈或是交指揮交通，銷售電氣柜，通信也一樣，也需要有交通燈或是交，而在MODBUS通信中，就需要我們自己來當(dāng)交，通過程序控制通信流程，這就是輪詢方式。

而MODBUS通信實現(xiàn)輪詢，有兩個常用的方法。

1 時間間隔法

所謂時間間隔法，就是每個操作分配一個固定的時間，比如第yi秒寫入頻率，第二秒讀取頻率，第三秒讀取電流，當(dāng)然，這個時間是要根據(jù)實際情況來設(shè)置的，我們看一個例子：

圖一時間間隔

如圖一所示，這是一個BLINK 和計數(shù)器兩個功能塊組成的程序，BLINK產(chǎn)生一個50毫秒的脈沖，而計數(shù)器對此脈沖進(jìn)行計數(shù)，因此，計數(shù)器的當(dāng)前計數(shù)值CV 也就是圖中黃色熒光筆部分，就會從1 到6每隔50毫秒遞增一次。這樣，就為每一次操作分配了50毫秒的時間。

圖二 利用時間間隔觸發(fā)通信

如圖二，紅色圓圈部分，當(dāng)數(shù)值等于1的時候，我們寫入地址0002，當(dāng)數(shù)值等于2的時候，我們讀取103，依次類推。黃色熒光筆部分是觸發(fā)路徑。

2 功能塊觸發(fā)法

功能塊觸發(fā)法，是利用功能塊的狀態(tài)參數(shù)來觸發(fā)下一次通信，也就是我在介紹通信的時候使用的BUSY信號。

圖三 利用BUSY信號觸發(fā)下一次讀寫

如圖三所示，當(dāng)寫入0002通信完成后，利用BUSY信號來觸發(fā)下一次通信，讀取103的值。圖中黃色熒光筆的部分，就是觸發(fā)路徑，當(dāng)上一個通信功能塊的BUSY信號產(chǎn)生下降沿的時候，證明這次通信已經(jīng)完成，以此來觸發(fā)下一次通信

以上，就是兩種常用的輪詢方法，它們各有優(yōu)缺點，的方式就是兩者結(jié)合。利用時間間隔，這個時間間隔的設(shè)置就很講究，時間太短，可能通信還沒完成，時間太長影響效率。而利用功能塊的BUSY信號，可以很好解決這個問題，但是，一旦一個環(huán)節(jié)通信出錯，BUSY信號無法給出，就會造成后面的通信無法進(jìn)行，那么該如何結(jié)合呢？那就是用時間間隔來確定從站之間的通信間隔，而同一個從站的讀寫就用功能塊信號觸發(fā)，這樣即使通信有錯誤，也只是影響一個從站。

我們?yōu)槊總€從站分配30毫秒的時間，那么輪詢10個從站只需要300毫秒，這基本能滿足我們的需求，而又能保證每個站的通信時間。因為超過10個從站，就不建議用MODBUS通信了，那樣就要考慮使用總線了。而一個從站內(nèi)部，要讀寫多次的時候，就用BUSY信號觸發(fā)。這樣，即使一個從站通信出現(xiàn)問題，也不會影響下一個從站的通信。

一、系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

合理安排系統(tǒng)安裝與調(diào)試程序，是確保高效優(yōu)質(zhì)地完成安裝與調(diào)試任務(wù)的關(guān)鍵。

1、前期技術(shù)準(zhǔn)備

系統(tǒng)安裝調(diào)試前的技術(shù)準(zhǔn)備工作越充分，安裝與調(diào)試就會越順利。前期技術(shù)準(zhǔn)備工作包括下列內(nèi)容：

(1)熟悉PC隨機(jī)技術(shù)資料、原文資料，深入理解其性能、功能及各種操作要求，制訂操作規(guī)程。

(2)深入了解設(shè)計資料、對系統(tǒng)工藝流程，特別是工藝對各生產(chǎn)設(shè)備的控制要求要有了解，在此基礎(chǔ)上，按子系統(tǒng)繪制工藝流。程聯(lián)鎖圖、系統(tǒng)功能圖、系統(tǒng)運行邏輯框圖、這將有助于對系統(tǒng)運行邏輯的深刻理解，是前期技術(shù)準(zhǔn)備的重要環(huán)節(jié)。

(3)熟悉各工藝設(shè)備的性能、設(shè)計與安裝情況，特別是各設(shè)備的控制與動力接線圖，并與實物相對照，以及時發(fā)現(xiàn)錯誤并糾正。

(4)在了解設(shè)計方案與PC技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，列出PC輸入輸出點號表(包括內(nèi)部線圈一覽表，I/O所在位置，對應(yīng)設(shè)備及各I/O點功能)。

(5)研讀設(shè)計提供的程序，對邏輯復(fù)雜的部分輸入、輸出點繪制時序圖，一些設(shè)計中的邏輯錯誤，采購電氣柜，在繪制時序圖時即可發(fā)現(xiàn)。

(6)分子系統(tǒng)編制調(diào)試方案，然后在集體討論的基礎(chǔ)上綜合成為全系統(tǒng)調(diào)試方案。

2、PLC商檢

商檢應(yīng)有甲乙雙方共同進(jìn)行，應(yīng)確認(rèn)設(shè)備及備品、備件、技術(shù)資料、附件等的型號、數(shù)量、規(guī)格，其性能是否完好待實驗室及現(xiàn)場調(diào)試時驗證。商檢結(jié)果，雙方應(yīng)簽署交換清單。

3、實驗室調(diào)試

(1)PLC的實驗室安裝與開通制作金屬支架，將各工作站的輸入、輸出模塊固定其上，按安裝提要以同軸電纜將各站與主機(jī)、編程器、打印機(jī)等相連接，檢查接線正確，供電電源等級與PLC電壓選擇相符合后，按開機(jī)程序送電，裝入系統(tǒng)配置帶，確認(rèn)系統(tǒng)配置，裝入編程器裝載帶、編程帶等，按操作規(guī)程將系統(tǒng)開通，此時即可進(jìn)行各項操作試驗。

(2)鍵入工作程序

(3)模擬I/O輸入、輸出，檢查修改程序本步驟的目的在于驗證輸入的工作程序的正確性，該程序的邏輯所表達(dá)的工藝設(shè)備的聯(lián)鎖關(guān)系是否與設(shè)計的工藝控制要求相符，程序是否暢通。

調(diào)試方法有兩種：

①模擬方法：按設(shè)計做一塊調(diào)試板，以鈕子開關(guān)模擬輸入節(jié)點，以小型繼電器模擬生產(chǎn)工藝設(shè)備的繼電器與接觸器，其輔助接點模擬設(shè)備運行時的返回信號節(jié)點

②強置方法：利用PLC強置功能，對程序中涉及現(xiàn)場的機(jī)械觸點(開關(guān))，以強置的方法使其“通”、“斷”，迫使程序運行。其優(yōu)點是調(diào)試工作量小，簡便，不需另外增加費用。缺點是邏輯驗證不全，人工強置模擬現(xiàn)場節(jié)點“通”、“斷”，會造成程序運行不能連續(xù)，只能分段進(jìn)行。

根據(jù)我們現(xiàn)場調(diào)試的經(jīng)驗，對部分重要的現(xiàn)場節(jié)點采取模擬方式，調(diào)試電氣柜，其余的采用強置方式，取二者之長互補。

4、PLC的現(xiàn)場安裝與檢查

實驗室調(diào)試完成后，待條件成熟，將設(shè)備移至現(xiàn)場安裝。安裝時應(yīng)符合要求，插件插入牢靠，并用螺栓緊固；通信電纜要統(tǒng)一型號，不能混用，必要時要用儀器檢查線路信號衰減量，其衰減值不超過技術(shù)資料提出的指標(biāo)；測量主機(jī)、I/O柜、連接電纜等的對地絕緣電阻；測量系統(tǒng)專用接地的接地電阻；檢查供電電源等等，并做好記錄，待確認(rèn)所有各項均符合要求后，才可通電開機(jī)。

5、現(xiàn)場設(shè)備接線、I/O接點及信號檢查調(diào)整

對現(xiàn)場各工藝設(shè)備的控制回路、主回路接線的正確性進(jìn)行檢查并確認(rèn)，在手動方式下進(jìn)行單體試車；對進(jìn)入PLC系統(tǒng)的全部輸入點(包括轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、繼電器與接觸器觸點，限位開關(guān)、儀表的位式調(diào)試開關(guān)等)及其與PLC輸入模塊的連線進(jìn)行檢查并反復(fù)操作，確認(rèn)其正確性；

因為只要所有外部工藝設(shè)備完好，所有送入PLC的外部節(jié)點正確、可靠、穩(wěn)定，所有線路連接無誤，加上程序邏輯驗證無誤，則進(jìn)入聯(lián)動調(diào)試時，就能一舉成功，收到事半功倍的效果。

6、系統(tǒng)模擬聯(lián)動空投試驗

本步驟的試驗?zāi)康氖菍⒔?jīng)過實驗室調(diào)試的PLC機(jī)及邏輯程序，放到實際工藝流程中，通過現(xiàn)場工藝設(shè)備的輸入、輸出節(jié)點及連接線路進(jìn)行系統(tǒng)運行的邏輯驗證。

對模擬聯(lián)動空投實驗中不能動作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，料位開關(guān)、限位開關(guān)、儀表的開關(guān)量與模擬量輸入、輸出節(jié)點，與其他子系統(tǒng)的聯(lián)鎖等，視具體情況采用手動輔助、外部輸入、機(jī)內(nèi)強置等手段加以模擬，以協(xié)助PLC指揮整個系統(tǒng)按設(shè)計的邏輯控制要求運行。

7、PLC控制的單體試車

步驟試驗的目的是確認(rèn)PLC輸出回路能否驅(qū)動繼電器、接觸器的正常接通，而使設(shè)備運轉(zhuǎn)，新密電氣柜，并檢查運轉(zhuǎn)后的設(shè)備，其返回信號是否能正確送人PLC輸入回路，限位開關(guān)能否正常動作。

試驗時應(yīng)特別注意，被強置的設(shè)備應(yīng)懸掛運轉(zhuǎn)危險指示牌，設(shè)專人值守。待機(jī)旁值守人員發(fā)出指令后，PLC操作人員才能強置設(shè)備起動。

8、PLC控制下的系統(tǒng)無負(fù)荷聯(lián)動試運轉(zhuǎn)

本步驟的試驗?zāi)康氖谴_認(rèn)經(jīng)過單體無負(fù)荷試運的工藝設(shè)備與經(jīng)過系統(tǒng)模擬試運證明邏輯無誤的PLC聯(lián)接后，能否按工藝要求正確運行，信號系統(tǒng)是否正確，檢驗各外部節(jié)點的可靠性、穩(wěn)定性。

二、信號衰減問題的討論

(1)從PLC主機(jī)至I/O站的信號衰減值為35dB。

(2)通信電纜采用單總線方式敷設(shè)，即由統(tǒng)一的通信干線通過分支器接I/O站，而不是呈星敷設(shè)。

(3)分支器應(yīng)盡可能靠近I/O站，以減少干擾。

(4)通信電纜末端應(yīng)接75Ω電阻的BNC電纜終端器，與各I/O柜相連接，將電纜由I/O柜拆下時，帶75Ω電阻的終端頭應(yīng)連在電纜網(wǎng)絡(luò)的一頭，以保持良好的匹配。

(5)通信電纜與高壓電纜間距至少應(yīng)保證40cm/kV；必須與高壓電纜交叉時，必須垂直交叉。

(6)通信電纜應(yīng)避免與交流電源線平行敷設(shè)，以減少交流電源對通信的干擾。

(7)通信電纜敷設(shè)要避開高溫及易受化學(xué)腐蝕的地區(qū)。

(8)電纜敷設(shè)時要按0.05%/℃留有余地，以滿足熱脹冷縮的要求。

(9)所有電纜接頭，分支器等均應(yīng)連接緊密，用螺釘緊固。

(10)剝削電纜外皮時，切忌損壞屏蔽層，切斷金屬鉑與絕緣體時，一定要用剝線鉗，切忌刻傷損壞中心導(dǎo)線。

三、系統(tǒng)接地問題的討論

(1)主機(jī)及各分支站以上的部分，其接地應(yīng)用10mm2的編織銅線匯接在一起經(jīng)單獨引下線接至獨立的接地網(wǎng)，一定要與低壓接地網(wǎng)分開，以避免干擾。系統(tǒng)接地電阻應(yīng)小于4Ω。PLC主機(jī)及各屏、柜與基礎(chǔ)底座間要墊3mm厚橡膠使之絕緣、螺栓也要經(jīng)過絕緣處理。

(2)I/O站設(shè)備本體的接地應(yīng)用單獨的引下線引至共用接地網(wǎng)。

(3)通信電纜屏蔽層應(yīng)在PLC主機(jī)側(cè)I/O處理模塊處一起匯集接到系統(tǒng)的專用接地網(wǎng)，在I/O站一側(cè)則不應(yīng)接地。電纜接頭的接地也應(yīng)通過電纜屏蔽層接至專用接地網(wǎng)。

(4)電源應(yīng)采用隔離方式，即電源中性線浮地，當(dāng)不平衡電流出現(xiàn)時將經(jīng)電源中性線直接進(jìn)入系統(tǒng)中性點，而不會經(jīng)保護(hù)接地形成回路，造成對PLC運行和干擾。

(5)I/O模塊的接地接至電源中性線上。