西門子6ES7253-1AA22-0XA0原裝庫存

球磨機是火力發電廠、水泥工業、化學工業、煤粉制備系統的主體設備，而稀油站是與其相配套的循環潤滑系統。本人采用OMRON C60P型可編程序控制器（PC）改造了稀油站的繼電器控制系統，并通過合理編程，了各種誤操作的影響。在制系統中，可能產生的誤操作包括人為的和系統本身所產生的。

1.人為誤操作
    原因在于操作人員在按下按鈕時，手指的顫動或誤操作，會使PC接受不止一個相同的輸入信號或接受一個錯誤信號，從而造成PC失控。
    （1）手指顫動造成失誤：這是不可避免的，解決的方法是使用微分指令DIFU（13）來檢索按鈕送入電信號的上升沿，在一個執行周期里PC只執行一次，從而避免此類誤操作的發生。見圖1，0005為高壓泵停止按鈕，HR005為低壓泵起動標志位。當按下低壓泵起動按鈕0003時，信號轉化為微分指令HR005，HR005在一個程序掃描周期里，只接收一個上升沿脈沖，從而過濾掉由于手指顫動產生多余的脈沖，保證定時器TIM00正常延時10min，確保高壓泵（0506）按時起動。
    （2）無意誤操作：這是經常會發生的，解決的方法有兩種。
    一是通過程序來優化顯示功能，減少人為失誤，在設計中使用一個指示燈來顯示各種不同的工作狀態：平光--顯示系統處于運行狀態；高頻閃光--顯示系統處于試驗狀態，每1s閃1次；低頻閃光--顯示系統處于步進狀態，每3s閃1次。這樣不僅節省費用，而且使控制指示集中，易于操作人員的觀察，減少事故。
    二是通過輸入信號之間的聯鎖，這種方法工作量大，考慮要全面，否則也會出現輸入信號相互干擾，起反作用。所以當設計完成后，一定要進行模擬試驗，杜絕誤操作的出現。圖2是一個簡化的梯形圖，圖中：0003為1號低壓泵起動按鈕；HR400為1號主機停止24h后標志；HR401為2號主機停止24h后標志；0005為2號低壓泵起動按鈕。實際上的相互制約的關系很復雜，此圖只是說明一下如何避免誤操作。圖2的工作原理為1號或2號低壓泵任意一臺工作，并互為備用，保證有一臺在工作。1號或2號低壓泵停止按鈕的常閉接點（0004，0006）互為連鎖，當操作人員誤按停機按鈕0004 (0006) 時，程序會自動起動另一臺低壓泵（1號或2號低壓泵），從而避免低壓泵停機嚴重事故的發生。HR100為低壓泵起動標志，常開（閉）接點廣泛串聯到各個相關回路中，尤其是串聯到高壓泵控制回路中，保證在低壓泵未起動的前提下，起動高壓泵無效，從而避免對高壓泵的誤操作。
    1號或2號低壓泵起動后，HR100得電，技術要求只有三種情況低壓泵起動標志位(HR100) 失電：1號、2號主機 (0000、0001) 同時停運, 且按下系統總停按鈕(0002)；PC上電復位信號（1815）；1號、2號主機同時停運24h后（HR400，HR401）。除了上述三種情況外，HR100總保持上電狀態，保證整個控制系統的穩定，誤按下系統總停按鈕也不要緊。


2.系統本身產生的失誤
    是由于稀油站采用PC作集中聯鎖控制時，輸入信號來源復雜，且PC的動作響應時間遠遠短于繼電接觸控制系統的響應時間，因而在繼電接觸控制系統中不太引人注意的觸點瞬間跳動問題（如，干簧繼電器觸頭的彈跳抖動、觸頭接觸不良或觸頭彈簧壓力過低出現“打火”、繼電器線圈電壓波動、周圍電磁場干擾、環境中機械振動的影響等）將會在PC集中控制系統中產生誤操作，加之PC供電電源采用隔離變壓器隔離，I, O（輸入、輸出）連線采用屏蔽方式和走線分開等措施只能限制強電對PC的I, O信號的干擾，為此我在程序中加入干擾濾除子程序，見圖3。圖中TIM00用于0104接點斷開時，因機械振動影響出現的瞬間閉合；TIM01用于0104接點閉合時，因跳動與受干擾的影響出現的瞬間斷開；CNT20用于保持輸入的信號；HR410、HR411為相關的運行設備。當繼電器觸電斷開（閉合）時，由于外界環境惡劣或機械振動或其它原因，造成觸點瞬間閉合（斷開），接通（斷開）電路，由此會造成機器誤動作。針對這種情況，我設計了圖3所示的梯形圖中加入干擾濾除子程序，在接點與設備之間加上緩沖程序，避免了誤動作的發生。當0104油位下限開關（干簧繼電器的一個觸點）斷開后，由于以上原因造成0104瞬間閉合，起動定時器（TIM00），如果在設定時間內，0104斷開，則系統判定此次閉合為誤動作，不執行以下程序；若0104在設定時間內仍為閉合，則系統判定此次閉合為正常的命令，通過計數器（CNT20）保持輸入的信號，起動相關的運行設備；當0104閉合后，由于以上原因造成0104瞬間斷開，方法同上。TIM00、TIM01的時間設定為0003 (0.3s)、0002 (0.2s)，它不會對控制系統有什么影響，一般來講TIM00、TIM01時間的設定值是按輸入繼電器可*吸合后立即斷開，這一過程的時間考慮的，約0.2s ~ 0.5s，在此范圍內都可以達到觸點跳動干擾的目的。應該注意的是，如果時間設定值過大，將使系統動作延遲；太小，則收不到濾除干擾的效果。1 DCS系統概述
集散控制系統DCS指的是控制與現場分散、地域安裝分散、管理和顯示集中。在自動化領域，越來越多的企業建立了包含從工廠現場設備層到控制層、管理層等各個層次的綜合自動化管控平臺，建立了以工業控制網絡技術為基礎的企業信息化平臺。
2 PLC系統
PLC是由早期繼電器邏輯控制系統與微型計算機技術相結合而發展起來的，它是以微處理器為主的一種工業控制儀表，它融計算機技術、控制技術和通信技術于一體，集順序控制、過程控制和數據處理于一身，可靠性高、功能強大、控制靈活、操作維護簡單。
3 網絡通信技術
工業以太網在技術上與商用以太網兼容，但在環境適應性、可靠性、安全性和安裝使用方面滿足工業現場的需要。它具有一系列的優點，具體表現在：以太網技術應用廣泛，為所有的編程語言所支持；軟硬件資源豐富；易于與Internet連接，實現辦公自動化網絡與工業控制網絡的無縫連接；可持續發展的空間大等。它提供了控制網絡的的以太網標準。主要有：
（1）10Base—T以太網一同軸電纜，10Mbit／s；
（2）快速以太網一光纜或雙絞線，100Mbit／s；
（3）Gigabit以太網一光纜或雙絞線，1Gbit／s；
（4）10Gigabit／kGigabit以太網一支持廣域網WAN和城域網MAN。它以通信網絡作為紐帶，網絡結構可分為總線型、環型和星型式，采用總線式網絡的DCS如I／AS等。它采用網絡通信技術。這是DCS的關鍵技術，它使得控制與管理都具實時性，并解決系統的擴充與升級問題。DCS 與PLC之間的數據通訊和控制的實現就是通過網絡通信技術來完成的。
4 Modbus協議
Modbus協議是典型的工業以太網，原為美國Modbus公司PLC產品通信協議，由于其使用十分廣泛，后來由Modbus組織，于2002年發展為ModbusTCP／IP規范。
Modbus協議在工業控制中有著極其廣泛的應用。DCS與PLC之間的通信技術就是在此協議基礎上實現的。Modbus協議主要內容有以下幾個方面。
（1）接口標準RS485是計算機或終端與Modem之間的一種接口標準，是在RS232C標準的基礎上發展而來的。在許多工業環境中，要求用最少的信號線來完成通訊任務。目前廣泛使用的RS485串行接口總線正是適應這種需要而出現的。采用RS485互連的網絡信號傳輸線為雙絞線，某一時刻兩個站只有一個站可以發送數據，而另一個站只能接收數據，只能支持半雙工通訊。RS485用于多站互連十分方便，除了節省昂貴的信號線，它還可以高速遠距離傳送。
（2）功能碼在支持Modbus的系統之間交換數據的類型由功能碼FC控制。可用于實現位一位數據交換的功能碼有：FCO1讀線圈（輸出）狀態、FC02讀輸入狀態、 FC05強制單線圈、FC15強制多線圈。可用于寄存器間數據交換的功能碼有：FC03讀保持寄存器、FC04讀輸入寄存器、FC06預設單寄存器、FC16預設多寄存器。每種功能碼對應特定的起始地址范圍，量因類別不同而異。
（3）傳輸參數傳輸參數包括傳輸率、數據位、停止位和校驗位。在串行通訊中，每個字節被逐位按一定的順序發出。對于異步串行通訊，為保收發雙方同步，不僅應使收發雙方傳輸速率相同，還要在每個數據位的基礎上附加輔助位。
a）傳輸率（波特率）：指的速度，單位是位／秒（bps）。
b）數據位：描述多少位代表一個傳輸的字符。
c）停止位：定義傳輸兩個字符可能的最小時間間隔。
d）校驗位：用于判斷字符傳輸錯誤，保護數據。
它定義完成傳輸數據位的總量是奇數或者偶數。當選擇“NO校驗”時，不傳輸校驗位，這會降低的安全。
（4）協議參數協議參數主要有：從站地址、操作方式、多字符延遲時間。
a）從站地址：指定Modbus從站地址，哪個CP將響應。1個主站最多可向247個從站發出通訊請求，Modbus報文形式為請求／響應幀方式，僅當主站請求指令字符串以“00”開頭時，會被所有從站接收。
b）操作方式：有正常方式和沖突禁止兩種。沖突禁止方式下忽略收到的錯誤信息繼續傳輸。
c）多字符延遲時間：正常情況下，字符和字符的發送時間間隔很小。對于接受方，如果發現字符間隔超出允許值，可認為信息幀結束或傳輸異常。
5 結束語

在實際應用中，我廠DCS網內、120萬t綜合自動化調度網、新建80萬t調度網及各DCS與PLC系統通過網絡通信技術實現了全廠調度自動化，為進一步提升公司生產和管理水平奠定了堅實的基礎。

簡介： 在工業自動化領域，可編程控制器(PLC)作為自動控制以成為大多數自動化系統的設備基礎，同時也給工業控制帶來了前所未有的非凡變化。使用PLC的工業控制系統與傳統的用繼電器的工業控制系統相比，在操作、控制、效率和精度等各個方面都具有無法比擬的優點。雖然在工業控制系統中所使用的繼電器控制設備不會被完全淘汰，但是由于PLC的出現已經改變了工業控制設計者的設計思想

一、控制繼電器存在的缺點
今天繼電器已應用到家庭及工業控制的各個領域。他們比以往的產品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大多數控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞。而且繼電器的觸點容易產生電弧，甚至會熔在一起產生誤操作，引起嚴重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調試。
二、可編程序控制器的優勢、特點及功能
可編程控制器以體積小功能強大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數控制、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產機械數字量和模擬量的聯系，從而實現生產過程的自動控制。特別是現在，由于信息、網絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯網通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業。
１、順序控制
順序控制是PLC最基本、應用最廣泛的領域。所謂的順序控制，就是按照工藝流程的順序，在控制信號的作用下，使得生產過程的各個執行機構自動地按照順序動作。由于它還具有編程設計靈活、速度快、可靠性高、、便于維護等優點，所以在實現單機控制、多機制、生產流程控制中可以完全取代傳統的繼電器接觸器控制系統。它主要是根據操作按扭、限位開關及其它現場給來的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應的操作，從而達到了自動化生產線控制。比較典型應用在自動電梯的控制、管道上電磁伐的自動開啟和關閉、皮帶運輸機的順序啟動等。例如我分廠的原料混料系統就是利用了PLC的順序控制功能。
２、閉環過程控制
以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構成的PID模擬調節器來實現開、閉環控制。而現在完全可以采用PLC控制系統，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統的精度由位數決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數。例如生產過程中的溫度、流量、壓力、速度等。
３、運動位置控制
PLC可以支持數控機床的控制和管理，在機械加工行業，可編程控制器與計算機數控（CNC）集成在一起，用以完成機床的運動位置控制，它的功能是接受輸入裝置輸入的加工信息，經處理與計算，發出相應的脈沖給驅動裝置，通過步進電機或伺服電機，使機床按預定的軌道運動，以完成多軸伺服電機的自控。目前以用于控制無心磨削、沖壓、復雜零件分段沖裁、滾削摸削等應用中。
４、生產過程的監控和管理
PLC可以通過通迅接口與顯示終端和打印機等外設相連。顯示器作為人機界面（HMI）是一種內含微處理芯片的智能化設備，它與PLC相結合可取代電控柜上眾多的控制按鈕、選擇開關、信號指示燈，及生產流程模擬屏和電控柜內大量的中間繼電器和端子排。所有操作都可以在顯示屏上的操作元件上進行。PLC可以方便、快捷地對生產過程中的數據進行采集、處理，并可對要顯示的參數以二進制、十進制、十六進制、ASCII字符等方式進行顯示。在顯示畫面上，通過圖標的顏色變化反應現場設備的運行狀態，如閥門的開與關，電機的啟動與停止，位置開關的狀態等。PID回路控制用數據、棒圖等綜合方法反映生產過程中量的變化，操作人員通過參數設定可進行參數調整，通過數據查詢可查找任一時刻的數據記錄，通過打印可保存相關的生產數據，為今后的生產管理和工藝參數的分析帶來便利。
５、網絡特性
PLC可以實現多臺PLC之間或多臺PLC與一臺計算機之間的通訊聯網要求，從而組成多級分布式控制系統，構成工廠自動化網絡。
(1) 通過通訊模塊、上位機以及相應的軟件來實現對控制系統的遠距離監控。
(2) 通過調制解調器和公用電話網與遠程客戶端計算機相連，從而使管理者可通過電話線對控制系統進行遠距離監控。
結束語
可編程控制器作為一種通用的工業控制器，它可用于所有的工業領域。當前國內外已經廣泛的將可編程控制器成功地應用到機械、冶金、石油、化工、紡織、交通、電力、軍事等各個領域，并取得了可觀的技術濟濟效益。而且它還代表當今電氣控制技術的世界先進水平，它已與數控技術 、／CAM技術、工業機器人技術并列為工業自動化技術的四大支柱。

  在自動化控制領域，PLC是一種重要的控制設備。目前，世界上有200多廠家生產300多品種PLC產品，應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業。為了使各位初學者更方便地了解PLC，本文對PLC的發展、基本結構、配置、應用等基本知識作一簡介，以期對各位網友有所幫助。

一、PLC的發展歷程

    在工業生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。
個人計算機（簡稱PC）發展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現在，仍常常將PLC簡稱PC。
PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。
上世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。
PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。

二、PLC的構成

從結構，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。

三、CPU的構成

CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。
CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。
在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規模。

四、I/O模塊

PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。
開關量是指只有開和關（或1和0）兩種狀態的信號，模擬量是指連續變化的量。常用的I/O分類如下：
開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。
模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。

五、電源模塊

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。

六、底板或機架

大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。

七、PLC系統的其它設備

1、編程設備：編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。
2、人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面非常普及。
3、輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數據，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。

八、PLC的通信聯網

依靠先進的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此，網絡在自動化系統集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網絡就是控制器"的觀點說法。
PLC具有通信聯網的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統一的整體，實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協議的接口。
PLC的通信，還未實現互操作性，IEC規定了多種現場總線標準，PLC各廠家均有采用。
對于一個自動化工程(特別是中大規模控制系統)來講，選擇網絡非常重要的。首先，網絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來系統規模的擴展；其次，針對不同網絡層次的傳輸性能要求，選擇網絡的形式，這必須在較深入地了解該網絡標準的協議、機制的前提下進行；再次，綜合考慮系統成本、設備兼容性、現場環境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網絡標準。

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