鄭州繼飛機(jī)電設(shè)備有限公司

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根據(jù)工程實(shí)際需求，進(jìn)行功能塊規(guī)劃，編寫子程序

在PLC中子程序是為一些特定的控制目的編制的相對(duì)獨(dú)立的程序。執(zhí)行子程序調(diào)用指令CALL等，如果條件不滿足子程序調(diào)用時(shí)，程序的掃描就僅在主程序中進(jìn)行，不再去掃描這段子程序，這樣就減少不必要的掃描時(shí)間。

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用字或雙字?jǐn)?shù)據(jù)傳送給DO點(diǎn)方法來控制輸出

在PLC的應(yīng)用中通常都會(huì)有大量的輸出控制，用字或雙字?jǐn)?shù)據(jù)傳送給DO點(diǎn)方法來控制輸出可以提高速度，只要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，合理分配輸出地址，變換控制輸出控制字，可以大大減少PLC程序執(zhí)行的步數(shù)，從而加快PLC的程序運(yùn)行速度。

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脈沖觸發(fā)SET、RESET

PLC中，使用SET指令只執(zhí)行一次即可，不必每次掃描都執(zhí)行這個(gè)指令，很適合與脈沖輸出（PLS/PLF）指令配合使用。有些工程人員忽視了這個(gè)問題，使用了常規(guī)的方法來驅(qū)動(dòng)SET指令，無意中增加了PLC程序掃描運(yùn)行時(shí)間。

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避免類型轉(zhuǎn)換，方法如下：

以S7-200為例，它的內(nèi)存格式與我們常用的PC機(jī)正好相反，它是高字在前，河南電氣柜，低字在后的。所以我們可以將字變量放在后兩個(gè)字節(jié)，在程序初始化時(shí)將前兩個(gè)字節(jié)清零（程序的其它地方不得使用這兩個(gè)字節(jié)）。

如我們定義符號(hào)時(shí)將字變量定義在VW2，同時(shí)保持VW0的值為零。則程序中可以用VW2以字型訪問該變量，同時(shí)也可以VD0以雙字型訪問，避免了類型轉(zhuǎn)換。

為了避免使用時(shí)混淆，以明確的符號(hào)定義來區(qū)分字類型和雙字類型。在此強(qiáng)烈推薦類匈牙利命名法：以前綴指示變量類型，用首字母大寫的有意義的英文單詞的組合作變量名。本人習(xí)慣用以下綴：

b————字節(jié)型變量（byte）

w————字型變量（word）

d————雙字變量（double）

r————實(shí)型變量（real）

f————位變量（flag）

btn——-自復(fù)位按鈕式輸入（btn）

sw————切換開關(guān)或自鎖按鈕輸入（switch）

sig——-傳感器、編碼等電平信號(hào)輸入（signal）

rly——-輸出繼電器位（relay）

……

當(dāng)然，這個(gè)根據(jù)個(gè)人習(xí)慣來，沒有定則，主要是利于自己區(qū)分。

假如有一個(gè)字類型變量名為VarName，為使用前面的轉(zhuǎn)換技巧，我們可以這樣定義：

wVarName————VW2

dVarName————VD0

在程序初始化時(shí)將VW0清零（如果是不需要記憶的變量，直接將dVarName清零也可）或者在數(shù)據(jù)塊中將VW0設(shè)置為零。則以后需要以字類型訪問變量時(shí)就用wVarName，需要以雙字類型訪問變量時(shí)就用dVarName。完全不需要類型轉(zhuǎn)換。

PLC控制柜可完成設(shè)備自動(dòng)化和過程自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，性能穩(wěn)定、可擴(kuò)展、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)的核心?？梢愿鶕?jù)用 戶需求量身設(shè)計(jì)PLC控制柜、變頻柜等，滿足用戶要求，并可搭配人機(jī)界面觸摸屏，達(dá)到輕松操作的目的。設(shè)備更可與DCS總線上位機(jī) modbus、profibus等通訊協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸；工控機(jī)、以太網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)的控制和監(jiān)控。電氣柜

作為一名電qi工程師，熟悉PLC的電氣元器件選型是基本能力！

PLC控制柜電氣元器件選型一覽表

序號(hào)名稱型號(hào)（系列）品牌備注1小型斷路器SDM8、5SJ系列西門子根據(jù)負(fù)載負(fù)荷C65N系列施耐德同上

S261NA系列ABB同上

DZ47系列正泰同上

2開關(guān)電源S-145-24(12)臺(tái)灣明緯根據(jù)負(fù)載負(fù)荷S-240-24浙江前衛(wèi)同上

3中間繼電器DC24V AC220V 2P-4P施耐德根據(jù)輸出點(diǎn)數(shù)選型DC24V AC220V 2P-4P歐姆龍同上

DC24V AC220V 2P-4P正 泰同上

4PLCS7-200系列S7-300系列西門子尺寸根據(jù)用戶CP1L（E、H）系列CJ系列歐姆龍同上

FX2N系列Q系列三 菱同上

5Modicon Premium系列施耐德同上

6觸摸屏Smart700西門子尺寸根據(jù)要求MP277 touch西門子同上

MT6100I 6070I威綸通同上

TPC7062C、K昆侖通態(tài)同上

DOP-A系列臺(tái) 達(dá)同上

7工控機(jī)P4（3.0G）/1024M/160G/16X研 華具體型號(hào)見配置研祥

惠普

戴爾

8顯示器21寸液晶1280X1024三 星尺寸根據(jù)要求ThinkVision 數(shù)字19寸寬屏液晶聯(lián)想同上

9組態(tài)軟件64-無限開發(fā)點(diǎn)組態(tài)王Wincc

易 控

10不間斷電源（UPS）K、C系列山 特根據(jù)在線時(shí)間選型11指示燈XB2系列施耐德12控制柜（碳鋼）2200X800X600康卓推薦尺寸13控制柜（304不銹鋼）2200X800X600康卓推薦尺寸14接線端子菲尼克斯根據(jù)負(fù)載負(fù)荷電氣柜

1. 原空壓站電氣控制系統(tǒng)存在的問題

（1）原控制系統(tǒng)工作過程

某機(jī)車車輛廠空壓站原先采用繼電器控制系統(tǒng)對(duì)5臺(tái)空壓機(jī)組的進(jìn)行控制。每臺(tái)機(jī)組均有一個(gè)起動(dòng)柜實(shí)施Y－△降ya起動(dòng)，系統(tǒng)僅有手動(dòng)操作方式。在原系統(tǒng)中，1＃、2＃為主工作空壓機(jī)組（功率各為110KW），2臺(tái)空壓機(jī)組按一定的周期輪流工作。3＃～5#為備用空壓機(jī)組（功率各為30KW），當(dāng)1＃或2?？諌簷C(jī)組工作而系統(tǒng)仍供氣壓力不足時(shí)，將起動(dòng)其中1臺(tái)乃至3臺(tái)直到滿足供氣壓力為止。

（2）原控制系統(tǒng)存在主要問題

①各工作機(jī)組雖然采取Y－△減壓起動(dòng)，但起動(dòng)時(shí)的沖擊電流仍較，嚴(yán)重的影響到了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和空壓站周圍其它用電設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性；

②當(dāng)主空壓機(jī)組處于工頻運(yùn)行時(shí)，空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)噪音大，對(duì)周圍造成嚴(yán)重的聲音環(huán)境污染；

③主電機(jī)工頻起動(dòng)對(duì)設(shè)備的沖擊大，電機(jī)軸承易磨損，機(jī)械設(shè)備的維護(hù)工作量；

④主空壓機(jī)組經(jīng)常處于空載運(yùn)行，浪費(fèi)電能現(xiàn)象嚴(yán)重，很不經(jīng)濟(jì)；

⑤空壓機(jī)組控制系統(tǒng)采用繼電器控制，只有手動(dòng)操作方式，因此控制系統(tǒng)工作的可靠性、安全性較差，人員操作麻煩，自動(dòng)化水平低、生產(chǎn)效率不高。

2. 改造技術(shù)要求

實(shí)施技術(shù)改造后系統(tǒng)應(yīng)滿足的主要技術(shù)要求如下：

（1）三相異步電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持供壓系統(tǒng)出口壓力穩(wěn)定，壓力波動(dòng)范圍不能超過±0.1Mpa；

（2）控制系統(tǒng)可以選擇在變頻和工頻兩種工況下運(yùn)行；

（3）系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，具有閉環(huán)模擬量回路的調(diào)節(jié)功能；

（4）一臺(tái)變頻器可拖動(dòng)兩臺(tái)主空壓機(jī)組，可使用操作按鈕進(jìn)行切換；

（5）根據(jù)空壓機(jī)組的工況要求，系統(tǒng)應(yīng)保證拖動(dòng)的交流三相異步電動(dòng)機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩的運(yùn)行特性；

（6）為了防止高次諧波干擾空壓機(jī)組變頻器，變頻器的輸入端應(yīng)當(dāng)具有抑制電磁干擾的有效措施；

（7）在供壓系統(tǒng)用氣量較小的情況下，保溫電氣柜，變頻器處于低頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保障電機(jī)繞組溫度和電機(jī)的噪音不超過允許的范圍；

（8）考慮到控制系統(tǒng)今后的擴(kuò)展和升級(jí)，變頻器的容量和主控制器輸入輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，以滿足將來工作狀況擴(kuò)展的要求。

3. 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和控制原理簡(jiǎn)介

根據(jù)系統(tǒng)原先存在的問題并考慮到技術(shù)改造后的生產(chǎn)工藝要求和技術(shù)要求，空壓機(jī)組采用PLC作為主控制器并擴(kuò)展模擬量輸入/輸出模塊，由變頻器拖動(dòng)主空壓機(jī)組，采用觸摸屏作為系統(tǒng)人機(jī)界面的總體設(shè)計(jì)方案。

控制系統(tǒng)由PLC基本單元擴(kuò)展出模擬量輸入/輸出模塊，通過壓力傳感器（變送器）實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力值送入模擬量模塊進(jìn)行PLC內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，然后由模擬量輸出模塊輸出直流0～10V的電壓信號(hào)至變頻器，變頻器的輸出頻率信號(hào)通過模擬量輸出端子回送到PLC，構(gòu)成模擬量閉環(huán)控制回路。由壓力反饋測(cè)量置與壓力設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算，經(jīng)PID調(diào)節(jié)運(yùn)算實(shí)時(shí)控制變頻器的輸出頻率，從而調(diào)節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使供氣系統(tǒng)空氣壓力穩(wěn)定在壓力設(shè)定值上。通過變頻器PU接口的RS-485串行通信可以讀入除頻率外的變頻器的其它運(yùn)行參數(shù)，如電流、電壓和功率等。

這樣由PLC、變頻器、三相交流異步電動(dòng)機(jī)、壓力傳感器（變送器）等組成壓力反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)地調(diào)節(jié)三相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使供氣系統(tǒng)空氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)空壓站的恒壓控制。

控制系統(tǒng)的硬件選型和設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)的主要控制要求

采用PLC控制進(jìn)行空壓站技術(shù)改造后，系統(tǒng)的主要控制要求如下：

（1）控制系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)（可預(yù)先設(shè)定變頻器控制的機(jī)組，1＃或2＃機(jī)組）根據(jù)壓力傳感器輸出的模擬電流信號(hào)（4～20mA）由PLC進(jìn)行PID調(diào)節(jié)運(yùn)算，控制變頻器在25～50Hz之間節(jié)能地運(yùn)行。

3?！?＃機(jī)組的控制要求為：①當(dāng)管道壓力低于工作壓力下限值（預(yù)先設(shè)定）并且變頻器輸出頻率在上限值（可預(yù)先設(shè)定）時(shí)，經(jīng)過延chi（延chi時(shí)間可設(shè)置）由PLC控制3＃、4＃其中一臺(tái)機(jī)組起動(dòng)，直至3＃～5＃機(jī)組全部起動(dòng)；②當(dāng)管道壓力大于工作壓力上限值（預(yù)先設(shè)定）并且變頻器輸出頻率在下限值（可預(yù)先設(shè)定）時(shí)，經(jīng)過延chi（延chi時(shí)間可設(shè)置）按照“先起先?！钡脑瓌t由PLC停止3?！?＃中已經(jīng)運(yùn)行的一臺(tái)機(jī)組。同樣，在上述工作壓力和變頻器輸出頻率兩條件不變時(shí)，可繼續(xù)停一臺(tái)空壓機(jī)組直到停完所有備用的空壓機(jī)組；

（2）壓力信號(hào)取自壓力變送器，工作壓力上下限可由PLC設(shè)置；

（3）手動(dòng)工作時(shí)只有3＃、4＃、5＃機(jī)組的起、?？梢酝ㄟ^手動(dòng)按鈕操作，其它工作情形和自動(dòng)工作方式時(shí)一樣；

（4）變頻器在PID調(diào)節(jié)故障時(shí)可以使用電位器進(jìn)行人工調(diào)速；

（5）人機(jī)界面要求。變頻器的運(yùn)行監(jiān)視參數(shù)可通過RS-485串行接口，經(jīng)PLC由觸摸屏進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示。機(jī)組的起、停延chi間可通過觸摸屏修改（20～600s）。

2. 系統(tǒng)的硬件選型

根據(jù)控制要求和控制規(guī)模的大小，這里選用三菱公司的FX系列小型PLC作為系統(tǒng)的主控制器，通訊擴(kuò)展板選用FX1N-485-BD，變頻器選用三菱的FR-A700系列，觸摸屏選用F940系列，壓力傳感器則選擇TPT503壓力傳感器。

（1）系統(tǒng)的主控制器——FX1N-40MR。FX1N系列屬于FX系列PLC中普及型的子系列，經(jīng)過擴(kuò)展適當(dāng)?shù)哪M量模塊并使用PID指令，完全可以滿足對(duì)中等規(guī)?？諌赫究刂葡到y(tǒng)閉環(huán)模擬量的控制要求。根據(jù)系統(tǒng)的控制規(guī)模和對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)的要求，這里系統(tǒng)的控制器選擇的是FX1N-40MR，為繼電器輸出型，有24點(diǎn)開關(guān)量輸入，16點(diǎn)開關(guān)量輸出。

FX1N系列PLC在加裝了通信擴(kuò)展板FX1N-485-BD后，通過網(wǎng)線與變頻器的PU接口相連后可與之進(jìn)行PU接口的RS-485串行通信，變頻器的運(yùn)行監(jiān)控參數(shù)，保濕電氣柜，如電流、電壓和功率等都可讀入到PLC中。

（2）模擬量輸入/輸出模塊——FX0N-3A。FX0N-3A模擬量輸入/輸出混合模塊有兩個(gè)模擬量輸入通道（0～10V電壓或4～20mA電流）和一個(gè)模擬量輸出通道。輸入通道接收模擬信號(hào)并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，輸出通道將內(nèi)部數(shù)字值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)比例的模擬信號(hào)。輸入/輸出通道選擇的電壓或電流形式由用戶的接線方式?jīng)Q定。FX0N-3A可以連接到FX2N、FX2NC、FX1N、FX0N等系列的PLC上。

FX0N-3A的分辨率為8位。FX0N-3A在PLC擴(kuò)展母線上占用8個(gè)I/O點(diǎn)。這8個(gè)I/O點(diǎn)可以分配給輸入或輸出。所有數(shù)據(jù)傳輸和參數(shù)設(shè)置都是使用PLC中的FROM/TO指令，通過編程調(diào)節(jié)控制的。PLC基本單元和FX0N-3A之間的通信由光電耦合器進(jìn)行保護(hù)。電氣柜