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自动控制概述
　　所谓自动控制:是指无需人经常直接参与而是通过某一对象施加全乎目的的作用,以使其产生所希望的行为或变化的控制.,由控制器、被控对象等部件为了一定的目的，有机地联结成的一个进行自动控制的总体称为自动控制系统。

PLC的原理及其应用

（1） 概述
　　可编程控制器是以微处理器为基础，综合计算机技术，自动控制技术和通讯技术而展起来的一种新型工业控制装置，它将传统继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来成为工业自动化领域中重要，应用多的控制设备，并已跃居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。
可编程控制器（简称PLC）是在继电器控制和计算机技术的基础上开发了出来，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术及通讯技术于一体的一种新型工业控制装置。
　　可编程控制器以其可靠性高，组合灵活，编程简单，维护方便等独特优势被日趋广泛应用于国民经济的各个控制领域，它的应用深度和广度已成为一个国家工业先进水平的重要标志。
　　由于早期的可编程控制器只是用来取代继电器控制执行逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能，因此人们称之为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC。
可编程控制器的主要控制功能和特点
　　随着PLC技术的不断发展，目前已能完成以下控制功能

① 条件控制功能
条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是批明智PLC的与、或、非指令取代继电器触点串联、并联及其他各种逻辑连接进行开关控制。

② 定时/计数控制功能
定时/计数控制功能就是用PLC提供的定时器，计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。

③ 步进控制功能
步进控制功能就是用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。

④ 数据处理功能
数据处理功能是指PLC能进行数据传递、比较、移位、数制转换、算术与逻辑运算以及编码和译码等操作。

⑤ A/D与D/A转换功能
A/D与D/A转换功能就是通过A/D、D/A模块完成对模拟量和数字量之间的转换。

⑥ 运动控制功能
运动控制功能是指通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制。

⑦ 过程控制功能
过程控制功能是通过PLC的PID控制模块实现对温度速度，liuliang等物理参数进行闭环控制。

⑧ 扩展功能
扩展功能是通过连接输入/输出扩展单元（即I/O扩展单元）模块来增加输入、输出点数，也可以通过附加各种智能单元及特殊功能单元来tigaoPLC的控制能力。

⑨ 远程I/O功能
远程I/O功能是指通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制、接收输入信号、输出信号。

⑩ 通讯联网功能
通讯联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位机的链接等实现远程I/O控制或数据交换，以完成系统规模较大的复杂控制。

⑾监控功能
　　监控功能是指PLC能监视系统各部分运行状态和进程，对系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行，也可在线调整，修改控制程序中的定时器、计数器等定值或强制I/O状态。

PLC的多级控制
　　多级控制是指利用的网络通讯功能模块及远程I/O控制模块可以实现多台PLC之间的链接，PLC与上位机的链接以达到上位机与PLC之间及PLC与PLC之间的指令下达，数据交换和数据共享这种由PLC进行分散控制，计算机进行集中管理的方式能够完成较大规模的复杂控制实现整个工厂生产的自动控制。

可编程控制器的基本工作原理

　　系统上是后PLC先执行系统程序完成自栓和设置，然后进入动作状态的三个阶段：（1）读数据阶段——把输入信息从缓冲区一次打入输入锁存器，再依次送入内存输入影像区（2）
　　执行用户程序阶段——逐条执行用户程序，把要输出信息一个个送入输出缓冲区保存（3）输出阶段——执行用户程序的后一条指令END时PLC把输出缓冲区的内容一次循环的个阶段，如此周期性工作。

梯形图语言
　　梯形图语言是在继电接触器控制原理的基础上演变而来的一种图形语言，它将PLC内部的各种编程元件（如输入继电顺、输出继电器内部继电器等）和命令用特定的图形符号和标注加以描述，并赋以一定的意义，它具有清晰直对，可读性强的特点。如下图：

　　SB1、SB2作为输入设备分别与PLC输入端X0、X1相连，接触器KM的线圈作为输出设备与PLC的输出Y0相连

　　总之可编程控制器是以微处理器为基础,综合计算机技术,自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置,它将传统继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来,成为工业自动化领域中重要,应用多的控制设备,并已跃居工业生产自动化三大支柱(可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。

　可编程控制器简称为PLC，其以丰富的I/O接口模块、高可靠性和强抗干拢能力广泛应用于工业自动化控制。笔者曾参与我公司多项PLC控制系统的安装、调试工作。因此，经过对我公司多项工程的实践与分析，筛选个别较具有代表性的例子，结合笔者多年的电气维修、安装及调试经验，就PLC控制系统的设计提出若干意见，供同行参考。

1设计应从小事着手，切实解决问题
　　1）PLC控制系统作为一个系统工程，设计时不能过分依靠PLC本体，使用外部继电器能够完成控制要求的，应使用外部继电器，例如时间继电器控制。我公司水泥粉磨系统中细碎机及收尘风机采用的是自藕降压起动，由于设计时取消外部时间继电器，采用起动信号直接输入PLC，经PLC内部计时器输出运行信号，由于起动时间难于jingque确定及负荷变化将引起起动时间变化，要想调整起动时间较为困难（需要具备PLC编程知识及相关编程工具，一般用户或电工不具备条件）。因此，采用PLC内部计时器作为起动时间控制，显得颇费周章，也不利于现场控制及日后维护。

　　2）在顺序及联锁控制中，涉及平行并联关系的机号，要考虑操作的便利，让PLC能自动选择运行机号，方便设备在运行过程中能选择其它设备运行。如图1（a）所示，联锁关系为四级。前两级中有并列选择运行的机号（M1、M2和M3、M4、M5），能否自动选择需要运行的设备，就显得很重要。如何能实现自动选择呢？如图1（b）所示：

图1联锁关系及电气控制原理

图1联锁关系及电气控制原理

　　将转换开关SA拨到集中控制时，KA1吸合给PLC一个信号，让PLC识别该台机号需要运行，而没有选择集中控制的机号则认为暂时不运行。
　　3）PLC程序设计要注意“防竞争”的处理，特别是在油站系统中主/备泵的启动。其主/备启动要求是：先启动主泵，几秒后油压无法达到设定值时，再启动备用泵；或者是主泵跳闸后，必须立即启动备用泵。如图2所示：M2为防竞争处理，时间设为2s，即主泵启动2s后，油压不能达到设定值时，备用泵启动，油压够后停止工作。（M2梯形图及X003、X004防抖处理略）

图2 主/备泵控制PLC梯形图

　　2设计要考虑信号的特殊性，确保信号的可靠。
　　1）设计时须充分考虑设备停机的可操作性，所谓停机可操作性就是设备必须紧急停机或控制回路故障时能可靠停机。如图3所示，SB4常闭触点作为PLC输入信号，当SB4回路断开或SB4接触不良或失压时，KM断开输出，从而可以确保设备不出现无法停机情况。而在我公司的多项工程之中，都是采用常开触点作为停机信号输入，如果出现上述故障时，设备将无法停机，后果不堪设想，严重时甚至威胁设备的安全运行。例如：我公司的高压电机控制系统，采用的是总降单柜控制电机（即车间不设高压柜），系统运行由设在车间的机旁按钮控制，停机按钮采用常开点控制，系统在运行过程中出现多次无法停机，终只能电话通知总降手动停机，经查原因多为停机按钮接触不良所致。经与设计单位商讨后，决定在同类控制回路的停机按钮全改为常闭触点，至今无出现过类似故障。

图3停机电路的正确设计

　　2）设计过程控制，要充分考虑现场振动，控制信号采集后必须经过防抖过滤，以减少现场输入信号抖动引起误动作。如水泥粉磨系统中的油站系统信号，都是安装在磨机旁边，现场振动大，输入信号处理不当时，极容易造成系统瞬间动作。 如图4所示：X002油压低报警信号有输入时，经过1s延时后输出联锁跳闸，而只要X002信号科动频率在1s之内，Y001就不会动作，这样就可以确保输入信号的质量。

图4 信号防抖过滤的设计

　　3）设计报警要充分，故障指示要明了。
　　1）PLC系统设计时，要充分利用PLC内部错误及故障自检测功能，如FX系列的M8004错误检测、M8005电池电压低检测和M8000正常运行监视等，它们能有效检测及监视PLC的运行状态。只要适当的运用及输出指示，就能方便操作工及维护人员快速辨明是PLC内部故障还是外部故障。
　　2）大量的工程实践证明，PLC系统外部元件故障率远要高于PLC本体故障率。因此，为了tigao整个系统的可靠性，PLC外部的输入、输出元件的故障检测，除了在硬件上采取措施外，还必须在软件中加强故障检测程序。常用的设计方法有两种：（1）时间故障检测法，如图5a所示：Y001输出时同时启动一个内部时间继电器T1，2s后KM无反馈信号，则认为KM故障或控制回路故障，经M1启动报警及指示程序。（2）逻辑错误检测法，如图5b所示：X001、X002、X003为逻辑“与真”条件，当有一个条件不成立时，Y001停止输出，自认为系统有故障，停止正常的工作程序，并启动报警及指示程序。

图5 外部元件故障检测方法

　　3）作为系统报警提示的“声/光”报警，两者存在缺一不可。例如我公司水泥粉磨系统中的报警信号的选择与设计都较为理想，唯独是“声/光”报警之中的“光”提示欠缺。现场磨机噪声极大，操作工稍不留神，根本无法听到音响报警，对操作工来说，这是极大的不便。
　　后，PLC控制系统作为一个系统工程，设计者在设计时，必须要有一个系统的认识和了解，渗透整个系统的工艺流程及控制要求，做到满足客户、方便客户，力求系统的完善。

一、 控制要求
现要求PLC控制三台变频器，两台伺服控制器，及多个继电器实现设备的配合动作。

二、 硬件配置

PLC：T48S2T晶体管输出型 PLC

控制器选择海为的 T48S2T，主机外部 220V AC 供电，28路DI，20 路DO晶体管输出；自带两个通讯口(RS232+RS485)，两路200K高速脉冲输入，2路200K高速脉冲输出。

该系统需要有 3 台变频器来送料的运行速度，以免速度过快对缝质量不好。而T48S2T主机自带 RS485 口，可以作为主站与 3 台变频器实现高速的通讯功能，对变频器下达运行与速度指令。比带模拟量扩展要节省出一定的成本。用自带的RS232口与系统的触摸屏进行通讯，实现控制工艺的设定。两路高速输入与编码器连接，测得设备的运行速度。两路高速脉冲输出与伺服控制器连接，控制系统的上料与送料的动作要求。所以选用T48S2T 一台主机可以轻松实现上述功能要求，不需要多余的采购扩展单元。无需增加无谓的费用，为客户节约了使用成本。

三、 程序部分

海为 PLC 通讯程序简单，无论你使用哪种通讯协议都只需一条通讯指令便可完成复杂的通讯功能。

本例变频器的波特率为9600，资料格式 N,8,2，下面为写入变频器频率通讯示例程序。

本案例的高速脉冲输入，读取编码器的运行距离与速度。

本案例的高速脉冲输出，控制伺服控制器的运行距离与速度。

正转，反转控制与此是一样的编写原理。

四、 总结

海为PLC是国产中的精品，经过长时间的使用运行，其稳定性很高，运算处理速度快。很的完成了设备的各个复杂的动作要求，得到了用户的高度认可。设备动作的可靠性，让工厂工人的劳动强度降低了很多。得到工人的高度赞扬