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山東西門子PLC代理商
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可編程序控制器(PLC)的特點
為適應工業環境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機有以下特點：
1. 可靠性高，抗干擾能力強
工業生產對控制設備的可靠性要求：
①平均故障間隔時間長
②故障修復時間（平均修復時間）短
任何電子設備產生的故障，通常為兩種：
①偶發性故障。由于外界惡劣環境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障，只要不引起系統部件的損壞，一旦環境條件恢復正常，系統也隨之恢復正常。但對PLC而言，受外界影響后，內部存儲的信息可能被破壞。
②性故障。由于元器件不可恢復的破壞而引起的故障。
如果能限制偶發性故障的發生條件，如果能使PLC在惡劣環境中不受影響或能把影響的后果限制在范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動恢復正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當的保護手段，在性故障出現時，能很快查出故障發生點，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復時間。為此，各PLC的生產廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。
·硬件措施：
主要模塊均采用大規模或超大規模集成電路，大量開關動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統設計有完善的通道保護和信號調理電路。
① 屏蔽——對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導電、導磁良好的材料進行屏蔽，以防外界干擾。
② 濾波——對供電系統及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網絡，以消除或高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。
③ 電源調整與保護——對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，采用多級濾波，并用集成電壓調整器進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。
④ 隔離——在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯系，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。
⑤ 采用模塊式結構——這種結構有助于在故障情況下短時修復。一旦查出某一模塊出現故障，能迅速更換，使系統恢復正常工作；同時也有助于加快查找故障原因。
·軟件措施：
有*的自檢及保護功能。
①故障檢測——軟件定期地檢測外界環境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。
②信息保護與恢復——當偶發性故障條件出現時，不破壞PLC內部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續原來的程序工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現狀態存入存儲器，軟件配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。
③設置警戒時鐘WDT（看門狗）——如果程序每循環執行時間超過了WDT規定的時間，預示了程序進入死循環，立即報警。
④加強對程序的檢查和校驗——一旦程序有錯，立即報警，并停止執行。
⑤對程序及動態數據進行電池后備——停電后，利用后備電池供電，有關狀態及信息就不會丟失。
PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬～上千萬小時；制成系統亦可達4～5萬小時甚至更長時間。
2 .通用性強，控制程序可變，使用方便
PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。
3.功能強，適應面廣
現代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產機械、一條生產線，又可控制一個生產過程。
4.編程簡單，容易掌握
目前，大多數PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制控制程序。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。
PLC在執行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執行（PLC內部增加了解釋程序）。與直接執行匯編語言編寫的用戶程序相比，執行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數機電控制設備來說，是微不足道的，*可以滿足控制要求。
5.減少了控制系統的設計及施工的工作量
由于PLC采用了軟件來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，更減少了現場的調試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強的監視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。
6.體積小、重量輕、功耗低、維護方便
PLC是將微電子技術應用于工業設備的產品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現機電一體化的理想控制設備。以慶惜公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305×110×110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應環境溫、濕度變化的能力。現在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達24～128點。
1.開關量邏輯控制
利用PLC基本的邏輯運算、定時、計數等功能實現邏輯控制，可以取代傳統的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC基本的應用，也是PLC廣泛的應用領域。
2.運動控制
大多數PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。
3.過程控制
大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構成閉環控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應堆、水處理、釀酒以及閉環位置控制和速度控制等方面。
4.數據處理
現代的PLC都具有數學運算、數據傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數據的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數據傳送給其它智能裝置，如計算機數值控制（CNC）設備，進行處理。
5.通信聯網
PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其它智能設備之間的通信，PLC系統與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉換單元相連構成網絡，以實現信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統，滿足工廠自動化（FA）系統發展的需要
可編程序控制器PLC的分類
PLC產品種類繁多，其規格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數的多少等進行大致分類。
1．按結構形式分類
根據PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。
（1）整體式PLC 整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內， 具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結構。整體式PLC由不同I/O點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。基本單元內有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內只有I/O和電源等，沒有CPU。基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。
（2）模塊式PLC 模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。
還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統可以靈活配置，還可做得體積小巧。
2．按功能分類
根據PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。
（1）低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。
（2）中檔PLC 除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統。
（3）高檔PLC 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統，實現工廠自動化。
1．SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業，各種場合中的自動檢測、監測及控制等。S7-200 PLC的強大功能使其無論單機運行，或連成網絡都能實現復雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。
2．SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。各種單
S7家族
的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6~0.1μs）的指令運算速度；用浮點數運算比較有效地實現了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統內，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數據，S7-300按用戶的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送；CPU的智能化的診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態功能，這使得組態非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業以太網總線系統；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統。
西門子PLC控制的優點
目前國內水泥散裝機的電控部分大都是以大量的時間繼電器和中間繼電器組成的實序邏輯控制電路來控制各個閥門、電機的啟停時間和順序，在整個工作流程中各元器件動作很頻繁，尤其是時間繼電器在現場環境比較惡劣的條件下更是容易損壞，故障率高。經常造成裝車工作被迫中斷，降低了工作效率。而采用西門子PLC控制系統則大大避免了上述問題。西門子PLC控制系統與繼電器控制系統相比有如下優點：
（1）控制方式
繼電器的控制是采用硬件接線實現的，利用繼電器機械觸點的串聯或并聯及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。 而西門子PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，方便快捷。
（2）控制速度
繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現象。西門子PLC是由程序指令控制半導體電路來實現控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。
（3）延時控制
繼電器控制系統是靠時間繼電器的滯后動作實現延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環境影響大。 西門子PLC用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，調整時間方便，不受環境影響。
（4）上傳數據
四、現在水泥廠的自動化程度越來越高，對設備DCS的要求也越來越高，因此在電氣方面我們要實現如下功能：
⑴能自動實現從開啟除塵器設備到水泥罐車裝滿的全過程。
⑵運行過程中，能將各設備的運行信號反饋到中控室。
⑶中控室接到備妥后可以實現遠程啟、停設備。
⑷停車狀態下，提供設備的備妥信號。
⑸運行過程中若出現故障，可向中控室提供故障信號。
⑹實時監控水泥罐車內水泥的多少。
五、 西門子PLC控制的具體實現
基于以上幾點，我們選用奧越信公司生產的OYES-200可編程序控制器作為控制核心，通過對其編程實現各設備的運行。系統硬件組成
主要構成如下：奧越信 OYES-200系列CPU一臺、數字量擴展模塊EM223一臺、模擬量擴展模塊EM231一臺，我們將各個電機和閥門的狀態及控制信號接入西門子PLC，由西門子PLC對這些設備進行控制；EM231可接收罐車重量信號4-20mA電流信號。我們也可以將這些信號通過EM277模塊按照 PROFIBUS-DP協議將系統連接到全廠PROFIBUS-DP總線上，將系統升級為一個PROFIBUS-DP從站，實現中控室對散裝車間的控制.
PLC的發展趨勢
1、功能向增強化和專業化的方向發展，針對不同行業的應用特點，開發出專業化的PLC產品。以此來提高產品的性能和降低產品的成本，提高產品的易用性和專業化水平。
2、規模向小型化和大型化的方向發展，小型化是指提高系統可靠性基礎上，產品的體積越來越小，功能越來越強；大型化是指應用在工業過程控制領域較大的應用市場，應用的規模從幾十點擴展到上千點，應用功能從單一的邏輯運算擴展幾乎能滿足所有的用戶要求。
3、系統向標準化和開放化方向發展，以個人計算機為基礎，在WINOOWs平臺上開發符合全新一體化開放體系結構的PLC。
通過提供標準化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統[2]。
PLC的功能特點
PLC的功能 隨著自動化技術、計算機技術及網絡通信技術的迅速發展，PLC的功能日益增多。它不僅能實現單機控制，而且能實現多機群控制；不僅能實現邏輯控制，還能實現過程控制、運動控制和數據處理等，其主要功能如下：
1、開關量邏輯控制
這是PLC的最基本的功能。PLC具有強大的邏輯運算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實現繼電器觸點的串聯、并聯和串并聯等各種連接的開關控制，常用于取代傳統的繼電器控制系統。使用PLC提供的定時、計數指令，可實現定時、計數功能，其定時值和計數值既可由用戶在編程時設定，也可用數字撥碼開關來設定，其值可進行在線修改，操作十分靈活方便。
2、模擬量控制
在工業生產過程中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。PLC提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過使用這些模塊，把現場輸入的模擬量經A/D轉換后送CPU處理；而CPU處理的數字結果，經D/A轉換成模擬量去控制被控設備，以完成對連續量的控制。
3、閉環過程控制
使用PLC不僅可以對模擬量進行開環控制，而且還可以進行閉環控制。配置PID控制單元或模塊，對控制過程中某一變量（如速度、溫度、電流、電壓等）進行PID控制。
4、定時、定位、計數控制
PLC具有定時控制的功能，它為用戶提供了若干個定時器，定時器的時間可以由用戶在編寫程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現定時或延時控制。定位控制是PLC*的控制功能之一。PLC提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實現各種需求的定位控制。PLC具有計數控制的功能，它為用戶提供了若干個計數器或高速計數模塊。計數器的計數值可以由用戶在編寫程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現計數控制。、 5、順序（步進）控制
在工業控制中，選用PLC實現順序控制，可以采用IEC規定的用于順序控制的標準化語言——順序功能圖進行設計，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫程序。
6、網絡通信
現代PLC具有網絡通信的功能，它既可以對遠程I/O進行控制，又能實現PLC與計算機之間的通信，從而構成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統，實現工廠自動化。PLC通過RS232接口可與各種RS232設備進行通信。PLC還可與其它智能控制設備（如變頻器、數控裝置）實現通信。PLC與變頻器組成聯合控制系統，可提高交流電動機的自動化控制水平。
7、數據處理
現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。 這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表[2]。
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