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1、 摘 要 可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是一种新型的工业控制器，是自动控制技术、计算机技术与通信技术三者有机结合的高科技产品。它不仅能实现复杂的逻辑运算，还能完成各种顺序控制、数据转换、定时的闭环控制功能，并具有体积小、可靠性高、组装灵活、抗干扰能力强等优点，且具备编程方便、安装调试工作量少等优点。当前合理安排布置输煤系统的各个设备，充分发挥设备的工作潜力，实现设备高效、协调运转，是非常必要的。而开发研究适用于中小型锅炉自动输煤系统的PLC控制也具有很高的实际应用价值和推广价值，能够实现系统简单、便捷的控制。关键词：PLC控制、皮带输送、
2、自动化1 PLC的基础知识1.1 PLC的概述（1）PLC简介自60年代末第一台PLC问世以来，已很快被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程，被人们称为现代工业控制三大支柱之一。它具有高可靠性，能适应工业现场的高温、冲击震动等恶劣环境，广泛应用于机械设备、生产流水线和生产过程的自动控制。经过长时间的发展和完善，PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉，可以说在目前它已成为任何其他工业控制器都无法与之相提并论的巨大知识资源。PLC主要具有逻辑运行的功能，可以代替继电器进行开关控制、具有定时控制功能、计数控制功能、步进控制功能、A/D、D/A转换功能
3、（对模拟量控制）、数据处理功能、通信、联网功能，并配置了较强的监控功能。这些功能造就了PLC的旺盛生命力。（2）PLC的优点可编程控制器具有诸多优点：（1）PLC的生产厂家都着力于提高可靠性的指标。（2）PLC还具有编程方便、易于使用的优点。（3）PLC控制功能极强，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远方设备。（4）PLC的扩展以及与外部联接极为方便。所以由可编程控制器（PLC）组成的燃油锅炉控制系统对锅炉实行全自动控制方便、可靠，主要包括对锅炉水位、蒸汽
4、压力、燃烧系统的参数检测、指示、报警、调节等进行控制。（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，起神经中枢的作用，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
5、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。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容
6、量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。2）I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）
7、、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，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。3）电源模块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
8、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。（4）PLC的工作原理PLC是以微机处理器为核心的数值式电子、电气自动控制装置,也可以说是一种专用微型计算机。各种PLC的具体结构虽然多种多样,但组成的一般原理基本相同，即都是以微处理器为核心，并辅以外围电路和I/O单元等硬件所构成的。正像通用的微机一样,PLC的各种功能的实现,不仅基于其硬件的作用,而且要靠其软件的支持。实际上，PLC就是一种工业控制计算机，其系统组成、工作原理、操作使用原理都与计算机相同。PLC的操作是按其程序要求进行的，而程序是用程序语言表达的。表达方式有多种多样，不同的PLC生产厂家，不同的机种，采用的表达方
9、式也不相同。但基本上可归纳为字符表达式(即用文字符号来表达程序,如语句表程序表达方式)和图形符号表达方式(即用图形符号来表达程序,如梯形图程序表达方式)这两大类。也有将这两种方式结合起来表示PLC的程序。1）梯形图 PLC的梯形图编程语言与传统的“继电、接触”控制原理图十分相似，它形象、直观、实用,为广大电气技术人员所熟知。这种变成语言继承了传统的继电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，使得程序直观易读。当今世界各国的PLC制造家所生产的PLC大都采用梯形图语言编程。2）指令表 用指令表所描述的编程方式是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式。由于不同型号的PLC的表识
10、符和参数表示方法不一，所以无千篇一律的格式。3）逻辑符号图 采用逻辑符号图表示控制逻辑时,首先要定义某些逻辑符号的功能和变量函数，它类似于“与”、“或”、“非”逻辑电路结构的编程方式。一般来说，用这三种逻辑能够表达所有的控制逻辑。这是国际电工委员会(IEC)颁布的PLC编程语言之一。4）高级语言编程 随着软件技术的发展，近年来推出的PLC，尤其是大型的PLC，已开始用高级语言进行编程。许多PLC采用类似PASCAL语言的专用语言，系统软件具有这种专用语言编程的自动编译程序。采用高级语言编程后，用户可以像使用普通微型计算机一样操作PLC。除了完成逻辑控制功能外，还可以进行PID调节、数据采集和处
11、理以及与计算机通信等。1.2 PLC系统的其它设备（1）编程设备编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是我们系统的上位机。（2）人机界面最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。1.3 PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越
12、来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（MPI）的数据通讯、PROFIBUS或工业以太网进行联网。1.4 PLC应用系统的设计步骤PLC应用系统的设计一般按下述几个步骤进行：（1）熟悉被控对象 首先要全面详细地了解被控对象的机械结构和生产工艺过程，了解机械设备的运动要求、运动方式和步骤,归纳出工作循环图或状态(功能)图。（2）明确控制任务与设
13、计要求 要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对控制系统的要求，归纳出电气执行元件的动作节拍表。PLC控制系统的根本任务就是正确实现这个节拍表。（3）指定电器控制方案 根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，还要确定系统应有的其它功能。（4）确定控制系统的输入输出信号 通过研究工艺过程或机械运动的各个步骤、各种状态、各种功能的发生、维持、结束、转换和其它的相互关系，来确定各种控制信号和检测反馈信号、相互的转换和联系信号。并且确定哪些信号需要输入PLC，哪些信号要由PLC输出或者哪些外部负载要由PLC驱动，分类统计出各输入输出量的性质及参数。（5）PLC的选型与硬件
14、配置 根据以上步骤得到的结果，选择合适的PLC型号并确定各种硬件配置。（6）PLC元件的编号分配 对各种输入输出信号占用PLC输入、输出端点及其它PLC元件进行编号分配，并设计出PLC的外部线路图。（7）程序设计 程序设计是PLC系统应用中最关键的问题，也是整个控制系统设计的核心，其主要工作就是要设计出梯形图和语句表程序。（8）模拟运行与调试程序 将设计好的程序通过编程器或微机传送至PLC内部之后，首先要逐条进行检查和验证，改正程序设计中的逻辑、语法、数据错误或输入过程中的按键及传输错误，然后，可以在实验室里进行模拟运行与调试程序，观察在可能的情况下个输入量、输出量之间的变化关系是否符合设计要
15、求，发现问题及时修改设计，并改正传送到PLC 中去的程序，直到完成满足工作循环图或状态流程图的要求。在进行程序设计和模拟运行调试的同时，可以进行平行地进行控制系统的其它部分的设计、装配、安装和接线工作。（9）现场运行调试 完成以上各种工作之后，即可将已初步调试好的程序传送到现场使用的PLC存储器中，PLC接入实际输入信号与实际负载，进行现场运行调试，即解决调试中发现的问题，直到完全满足设计要求，即可交付使用。1.5 PLC的应用领域与发展趋势PLC已广泛应用于国内外的机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中。若按应用类型来划分,PLC的应用领域大致可分为如下几个领域。1、开关逻辑控制2、闭环构成控
16、制3、位置控制4、监控系统5、分布式系统。PLC的发展趋势：1、向高速度、大存储容量方向发展；2、向多品种方向发展；3、编程语言多样化；4、发展智能模块；5、加强联网和通信功能。已广泛应用于国内外的机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中。若按应用类型来划分,PLC的应用领域大致可分为如下几个领域。1、开关逻辑控制2、闭环构成控制3、位置控制4、监控系统5、分布式系统。PLC的发展趋势：1、向高速度、大存储容量方向发展；2、向多品种方向发展；3、编程语言多样化；4、发展智能模块；5、加强联网和通信功能。2 PLC的特点及作用（1）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干
