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PLC在自动监测系统中的控制应用研究

作者: 发布时间:2020-01-20 13:55:51 阅读: 60 次

摘要:以PLC为核心的自动监测系统可以实现远程、现场以及在线或者离线等多种形式的自动监测,具有实时信号采集、图形显示、智能化数据处理、自动存储等优点。这种系统功能齐全、性能稳定、价格比高,对远程数据传输以及其它无人值守的系统具有很强的实用价值。本文结合实际的工作经验,对PLC在自动监测系统中的控制应用方面进行介绍和分析,希望可以促进PLC在我国自动化领域的发展。

   关键词:PLC;自动监测;控制;研究

1 PLC的简述

  PLC又称为可编程控制器,是以自动控制技术微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。随着微处理器技术的发展,其在社会的各个领域都得到了越来越广泛的应用,例如通用和专用机械机床、汽车制造业、工业生产的过程控制、仪表装备制造等。

    PLC在构成自动监测系统时首先面对的问题进行如何进行PLC的选型,除了把应用环境以及PLC的可靠性作为首要问题,还要从以下几个方面进行考虑:

    (1) 明确控制对象的功能需求。自动监测系统要求改善信息管理,把PLC与上位微机的通讯能力远程I/O与微机通讯方式和手段作为选择的依据。PLC响应时间的需要考虑的方面有:输入数据后,CPU分析用户指令以及作出处理反应的输出时间。需要注意的是在整个自动控制系统中PLC的实时响应时间要受到整个系统中响应时间最慢设备的限制,同时在与其他仪器进行通讯时也要增加服务时间。

  (2) 输入输出模块选择。输入/输出模块是PLC与被控对象之间的接口,模块选择得当否直接影响控制系统的可靠性。

  (3) 存储器类型及其容量选择。小型PLC作为单机小规模控制使用时,由于工艺简单、程序固定,多数使用EPROMEPROMRAM。对于中、大规模的 PLC,往往用于工艺比较复杂,且多变的场合,程序改变较多,因此一般都使用CMOSRAM存储器,且有后备电池,以便关机时保存存储信息。

  (4) 选择适合控制系统结构以及技术条件。用PLC构成的控制系统有集中控制、远程I/O控制和分布式控制等控制模式,而其中的技术条件主要有:编程手段、程序文本处理、程序贮存方式和通讯软件包等。

2 PLC构成的控制系统

  以PLC为核心构成的自动监测控制系统,其运行方式有自动、半自动和手动三种。在进行完硬件系统设计和软件系统设计后,除了要分别对其进行调试外,必须对整个系统进行联合调试和必要的试运行,从细节入手,解决出现的每个问题以及对整个系统的可靠性进行评估,进行硬件和软件上的修改直到整个系统达到设计要求。

  PLC在监测系统中要完成信号实时采样、脉冲量累计、预警报信号监测与报警输出等,并通过各种传感变送器与传感器连接。PLC作为一种控制设备,用它单独构成一个监测系统是有局限性的,主要是无法进行复杂运算,无法显示各种实时图形和保存大量历史数据,也不能显示汉字和打印汉字报表,没有良好的界面。这些不足,我们选用上位微机来弥补。上位微机完成监测数据的存贮、处理与输出,以图形或表格形式对现场进行动态模拟显示、分析限值或警报信息,驱动打印机实时打印各种图表。

 

       

    例如由PLC控制的加热炉温度控制系统构成如图2所示。整个系统的主控核心是PLC主机,其工作过程大致如下:首先是通过键盘设置定值并传递给PLC主机,然后PLC对数据进行处理,进而传输给数字量输出模块,从而可以控制固态继电器的开关状态,这样就可以对电阻炉的加热情况进行控制。其中温度检测装置可以监测到电阻炉内实际温度并转换为模拟量通过输入模块传输到PLC主机。最后PLC主机内部PID的程序与温度给定值相比较,对数字量输出模块进行自动调节,实时对下一度的输出进行控制。

 

3 自动监测系统控制软件的设计要点

  PLC的在控制软件的编程上一般使用的梯形图,因为其所用的逻辑符号与继电器、接触器等电器的实际工作原理所对应的符号相似,便于没有基础的人员迅速熟悉和掌握。

  下位机的PLC软件主要来实现对监测信号的数据采集、脉冲计数转换、限值逻辑判断及声光报警输出、通信数据格式的转换。数据通讯与分离模块完成PLC与微机间数据和命令的双向传送,并将得到的数据按系统要求的格式分离成系统变量。同时PLC的显示模块将实时数据显示在屏幕上,以图形或表格形式分屏循环显示。其中报警模块的设置在自动监测系统中十分重要,无论整个控制系统在何种方式下工作,一旦出现问题,系统要及时进行确认并作出报警,以便于值班人员采取措施。当然,由于PLC在控制中的工作环境相对复杂,要采取有效措施来提高PLC及整个自动监测系统的抗干扰能力。例如,在硬件上,交流电源使用双层隔离,输入信号光电隔离,远离强电布线,模拟量信号和脉冲信号采用屏蔽线传递,采用放射性一点接地等措施,消除或减弱共模和瞬变干扰。在软件设计和编程上,加上一些抗干扰模块。

4 结论

PLC在自动监测系统中由于其体积小、接线明了、控制等优势应用范围日益广泛。但是,我们在设计和应用时一定要对PLC的可靠性等问题进行全面的考虑,确保整个自动监测系统的安全性。

参考文献

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