浅谈可编程控制器的工业应用

[摘 要]简要介绍了可编程控制器的编程语言、主要功能及其在自动化控制方面的应用。

[关键词]可编程控制器 自动化 应用

中图分类号：TP212.9 文献标识码：TP 文章编号：1009914X（2013）34004801

前言：可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。是近年来发展迅速，应用面广的工业控制装置，它广泛吸收了微电子技术，计算机技术以及通信技术的最新成果，从单机自动化到整条生产线乃至整个工厂的全自动化，PLC都承担着极其重要的角色。现代企业中应用最广，最实用的自动化设备是PLC及其网络。

1、可编程序控制器的编程语言

S7系列PLC的编程语言非常丰富，有LAD（梯形图）、STL（语句表）、FBD（功能块图）、SCL（标准控制语言）、S7G（顺序控制）、CFC（连续功能图）等，用户可根据需要选择一种或几种混合使用，这些编程语言使控制程序的编程工作大大简化，用户程序的开发、输入、调试、修改非常方便。我厂采用的是S7-300和S7-400可编程序控制器，主要采用的编程语言是LAD（梯形图）和STL（语句表）。

2、可编程序控制器的主要功能

可编程序控制器的控制程序由用户根据生产过程和工艺要求设计PLC根据现场输入信号的状态控制现场的执行机构按一定的规律动作，它能完成以下功能：

2.1逻辑控制

PLC具有逻辑运算功能，它设置有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，能够描述继电器触点的串联、并联、串并联等各种连接，因此它可以代替继电器进行组合逻辑与顺序逻辑控制。

2.2定时与计数控制

PLC具有定时、计数功能，它为用户提供了若干个定时器、计数器，并设置了定时、计数指令。定时器、计数器可由用户在编程时设定，并能读出与修改，使用灵活，操作方便。程序投入运行后，PLC将根据用户设定的计时值，计数值对某个操作进行定时、计数控制，以满足生产工艺的要求。

2.3步进控制

PLC能完成步进控制功能，步进控制是指在完成一道工序以后，再进行下一步工序，也就是顺序控制。

S7 Graph 语言是S7-300/400用于顺序控制程序编程的顺序功能图语言。在S7 Graph中，用图形清楚地表明整个过程的执行情况。可以为每一步指定该步要完成的动作，由每一步转向下一步的进程通过转换条件进行控制，用梯形图和功能块图语言为转换、互锁和监控等编程。

2.4A/D、D/A转换

PLC还具有“模数”转换（A/D）和“数模”转换（D/A）功能，能完成对模拟量的控制与调节。即将现场的模拟信号转换为计算机可以识别的数字信号，经计算处理再转换为现场可以应用的模拟信号。

2.5数据处理

有的PLC还具有数据处理能力及并行运算指令，能进行数据并行传送、比较、逻辑运算，BCD码的加、减、乘、除等运算，还能进行字“与”、字“或”、字“异或”、求反、逻辑移位、算术移位、数据检索、比较及数制转换等操作。

2.6通信与联网

PLC采用了通信技术，可以进行远程I/O控制，多台PLC之间可以进行同位连接，还可以与计算机进行上位连接，接收计算机的命令，并将执行结果通知计算机。由一台计算机和若干台PLC可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制网络，以完成较大规模的复杂控制。

2.7控制系统监控

PLC具有较强的监控功能，它能记忆某些异常情况发出报警，或当发生异常情况时自动终止运行。在控制系统中，操作人员通过监控命令可以监视有关设备的运行状态，可以调整定时等设定值，因而调试、使用和维护方便。如下面一段用语句表编写的设置报警程序，如果输入值大于等于最大极限报警值，且没有达到最大最大极限报警值，PLC便会自动发出最大极限报警。

3、可编程控制器在供电系统的应用

PLC具有较可编程序控制器组成的控制系统的完整供电设计包括系统上电启动、连锁保护和紧急停车处理等问题。一个完整的供电系统，其总电源来自三相电网，经过系统供电总开关送入系统。可编程序控制组成的控制系统都是以交流220V为基本工作电源，电源开关一般选择二相刀开关。然后通过隔离变压器和交流稳压器或UPS电源。通过交流稳压器输出的电源分成两路。一路为可编程序控制器电源模板供电，另一路为可编程序控制器输入输出模板和现场检测元件、执行机构供电。

3.1使用隔离变压器的供电系统

隔离变压器的一次和二次之间采用隔离屏蔽层，用漆包线或铜等非导磁材料绕成，但电气设备上不能短路，而后引出一个头接地。一、二次间的静电屏蔽层与一、二次间的零电位线相接，再用电容耦合接地。采用了隔离变压器后，可以隔离掉供电电源中的各种干扰信号，从而提高系统的抗干扰性能。

3.2使用UPS的供电系统

在一些实时控制中，系统的突然断电会造成较严重的后果，此时就要在供电系统中加入UPS电源供电，可编程序控制器的应用软件可进行一定的断电处理。当突然断电后，可自动切换到UPS电源供电，使生产设备处于安全状态。

3.3双路供电系统

为了提高供电系统的可能性，交流供电最好采用双路电源分别引自不同的变电站。当一路供电出现故障时，能自动切换到另一路供电。为电源模板供电比较简单，只要将交流稳压器输出端接到可编程序控制器电源模板的相应端即可。

3.4电源模板的选择

可编程序控制器CPU所需的工作电源一般都是5V直流电源，一般的编程接口和通信模块还需要5.2V和24V直流电源.在选择电源模板时，一般应考虑电源模板的输入电压、输出功率等。

3.5 I/O模板供电电源设计

I/O模板供电电源设计是指系统中传感器、执行机构、各种负载与I/O模板之间的供电电源设计。在工厂中，普遍使用的I/O模板基本上是采用24V直流供电电源和220V交流供电电源。

4、结论

通过对可编程控制器的编程语言、主要功能及其在自动化控制方面应用的介绍，并结合其在本厂控制系统中的应用，进一步了解了可编程控制器在工业自动化控制的重要作用，更有利于日常工作中的查找故障及设备维护。