可编程控制器基础电气柜

1.0 可编程控制器概述

可编程控制器（programmable controller）为了与个人计算机（PC）加以区分，又简称为PLC（Programmable Logic Controller）。

1987年国际电工委会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

1.可编程控制器的由来

在市场经济中，成本与效率成了制造业的追求。为了适应市场的需求，工业控制产品的更新换代已经势在必行。在20世纪60年代，用于制造业的生产流水线主要是采用继电器控制，但产品不是一成不变的，需要更改工艺或流程。这样，修改一条生产线要更换大量的硬件和进行复杂的线路的改接，在一定程序上浪费了硬件、延长了施工周期、增加了成本。于是人们试图研制一种新型的通用控制设备。1968年，美国通用汽车公司（GM）以客户的名义对外提出了10项招标指标：

1. 编程方便，可在现场修改程序；

　　2. 维修方便，hao是插件式；

　　3. 可靠性高于继电器控制柜；

　　4. 体积小于继电器控制柜；

　　5. 可将数据直接送入管理计算机；

　　6. 在成本上可与继电器控制竞争；

　　7. 输入可以是交流115V；

　　8. 输出为交流115V/2A以上，能直接驱动电磁阀；

　　9. 系统在扩展时，原有系统只要很小变更；

10. 用户程序存储容量至少能扩展到4K字节。

美国数字设备（DEC）公司中标，于1969年美国数字设备公司成功研制世界上第yi台可编程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽车自动装配线上使用并获得成功。接着美国MODICON公司也研制出084控制，从此，这项新技术迅速在世界各国得到推广应用。1971年日本从美国引进这项技术，很快研制出第yi台可编程序控制器DSC-18。1973年西欧国家也研制出他们的第yi台可编程控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业推广应用。

2.PLC的应用领域电气柜

　目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，控制方式大致可归纳为如下几类：

①开关量的逻辑控制

　　这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

②模拟量控制

　　在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

③运动控制

　　PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

④过程控制电气柜

　　过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

⑤数据处理

　　现代PLC具有运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

⑤通信及联网电气柜

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

3. PLC的构成

　　从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

　　① CPU的构成

CPU是PLC的核心，起神经中shu的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

模拟量：按信号类型分，销售电气柜，有电流型（4-20mA，0-20mA）、电压型（0-10V，0-5V，-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。

　　除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

　　按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其da数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受da的底板或机架槽数限制。

③电源模块电气柜

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。

　　④底板或机架电气柜

　　　大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

我们在进行HMI与PLC通信的时候，都要解决一个问题，即HMI与PLC通xin连接的参数设置问题，这是很多学员会问到的一个问题，这也是我们学习的重dian。触摸屏与PLC的通信又分为几种，一种是HMI控制一台本机PLC，；另一种是HMI控制一台远程PLC。那么我们就先学习一下威纶通触摸屏如何控制一台本机PLC，即其参数应该怎么设置。

首先我们要知道“本机PLC”是指什么？

所谓的“本机 PLC” 是指与本地 HMI 直接连接的 PLC。如果我们要控制本机 PLC 时，需要先新增这种类型的设备。操作方法如下：

1、点击“编辑” 菜单的“系统参数设置”， 在弹出的对话窗中点击 “新增”，就可打开 “设备属性”对话框。

2、在打开的“设备属性”中进行设置本机PLC参数，我们要设置设备的名称、所在位置、PLC类型、接口类型等，这里以PLC类型为MODBUS RTU为例进行设置，见下图。

在这里我们要注意的是，PLC接口类型可以选择 RS-232、RS-485 2W、RS-485 4W、以太网、USB 以及CAN Bus 。如果接口类型是RS-232、RS-485 2W、RS-485 4W，可以点击对话框中的“设置”，可以“通讯端口设置”对话框，进行设定通讯端口参数，包括通讯端口、波特率、数据位、校验、停止位等。

如果接口类型是以太网的，可以点击对话框中的“设置”，打开“IP 地址设置”对话框，我们要正确设定PLC的IP地址和端口号。假如我们对PLC类型选择为S7-200 Smart Ethernet，接口类型默认就是以太网的。

如果接口类型是USB，就不需再设定，检查“设备属性”内的各设定值是否正确就可以了。在完成上述的各项设定后，在设备列表中可以发现新增了一个名称为 “本机 PLC 1”的设备，这样就完成了触摸屏控制一台本机PLC所要进行的参数设置。

以上就是威纶通触摸屏控制一台本机PLC，进行参数设置的几个关键点，大家有没有get到呢？

电气控制柜设计制作：结构与工艺篇

PLC内部许多具有不同功能的元件，这些元件是由电子电路和存储器组成的。例如，输入继电器（X）是由输入电路和输入映像寄存器组成的，输出继电器（Y）是由输出电路和输出映像寄存器组成，定时器（T）、计数器 （C）、辅助继电器（M）、状态继电器（S）、数据寄存器（D）、变址寄存器（Ⅴ、Z）等都是由存储器组成的。

为了把它何与通常的硬件元件区分开，通常把这些元件称为软元件，安装电气柜，它们是等效抽象的模拟的元件，并非实际的物理元件。以工作过程来看，只注重元件的功能，按元件的功能给予名称，并且每个元件都是有确定的地址编号。

1、输入继电器（X）；它与PLC的输入端子相连，是PLC接收外部开关信号的大门，PLC通过输入端子将外部信号状态读入并存储在输入映像寄存器中。与输入端子连接的输入继电器是光电隔离的电子继电器，在PLC程序中其动合触点、动断触点很多很多。

例如：FX2NPLC的输入继电器采用八进制地址编号，批发电气柜，如Xo~X7、X10~X17、X20~X27等。 PLC输入信号的接线图参考下面图示。

如把启动按钮SB1信号和停止按钮SB2信号送入到PLC，新密电气柜，分别把其一端接到Xo求X1，另一端接到输入端的CoM场，即可把对应的按钮开关信号送入PLC中。如果SB1按钮为0FF状态，则在PLC程序中的Xo的所有触点都是保持原有状态，即动合触点保持断开，动断触点保持闭合。如果SB1按钮为0N状态，则在pLC程序中的X0的所有触点都要动作，即动断触点断开，动合触点闭合。

2、输出继电器（Y）；输出继电器与PLC的输出端子相连，它是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器是用来将PLC的输出信号传送给输出单元，再由输出单元来驱动外部负载。在PLC程序中有输出继电器的线圈及其触点。 在程序中其线圈一般只出现一次，而其触点可以不受限制。其地址编号与输入继电器类似，采用八进制地址编号，如Y0~Y7、Y10~Y17、Y20~Y27等。

当PLC程序中的Y0线圈状态接通为0N时，则程序中Y0的所有触点就会动作，动合触点闭合，动断触点断开。并且在外围电路（见上图所示），Y0端子与C0M1端子会连通，则Y0所控制的负载HL1就会接通其工作电源而点亮。当程序中Y0的线圈断开为0FF时，程序中Y0的所有触点保持原来状态，动合触点断开，动断触点闭合。并且在外围电路中，Y0端子与C0M1端子会断开，则Y0所控制的负载HL1未接通，其工作电源控制的灯不亮。

学习PLC靠老师教一部分，主要靠自己动手，并且要系统的学习PLC的一系列知识。刚开始入门觉得有点难，等你尝到它的其中乐趣时，就会乐不思蜀。学习时一步一个脚印，由浅而深，由简单到复杂，技术没有捷径可走。