计算机与PLC集成控制系统
计算机控制系统(清华大学出版社)课件_嵌入式PLC
8.1.2 软硬件协同设计技术
1．硬件体系结构
图8-2 嵌入式系统硬件体系结构的功能部件
11
2． 传统设计技术
设计过程的基本特征是：系统在一开始就被划分为软件和硬件两 大部分，软件和硬件是独立地进行开发设计，通常采用的是“硬 件先行”的设计方法。
问题： (1)软硬件之间的交互受到很大限 制，造成系统集成相对滞后，因此 传统嵌入式系统设计的结果往往是 设计质量差、设计修改难，同时研 制周期不能得到有效保障。 (2) 随着设计复杂程度的提高， 软硬件设计中的一些错误将会使开 发过程付出昂贵的代价。 (3)“硬件先行”的做法常常需要 由软件来补偿由于硬件选择的不适 合造成系统的缺陷，从而增加软件 的代价。
(2) 嵌入式微处理器(Embedded Micro Processor Unit, EMPU)
基础是通用计算机中的CPU。只保留与嵌入式应用密切相关的功 能硬件，去掉其他冗余的功能部分。目前的主要类型有ARM 、 PowerPC系列等。 专用于信号处理方面的处理器，其可进行向量运算、指针线性寻 址等运算量很大的数据处理，具有很高编译效率和指令执行速度
16
3-2
pSOS
pSOS原属ISI公司的产品，但ISI已经被 WinRiver公司兼并，现在pSOS属于 WindRiver公司的产品。 该系统是一个模块化、高性能的实时操作系 统。 开发者可以利用它来实现从简单的单个独立 设备到复杂的、网络化的多处理器系统功能。
17
3-2
Palm OS
多数实时内核是基于优先级调度的多种方法 的复合。
22
⑸ 其他重要概念
互斥（Mutex）机制 信号量（Semaphore）机制 代码临界区（Critical Section）临界资源
由DCS、工业控制计算机和PLC集成的生产系统
ｉｄ ｔ ａ ｏ ｐ ｔｒ ｎ ｕ ｒ ｌｃ ｍ ｕｅ ｓ ｉＰＣ Ｌ Ｃ NhomakorabeaＳ Ｉ
ｔｎ ｉｎ ｃ ｎｒ ｌ ｅ ｏ ｏ ｔ ｓ ｏ
ＡＣ ｓｎ ｈｏ ｏ ｒ ｏ ｄ ｉｅ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｓ ｖ ｒｖ ｓ ｅ
０ 引 言
运 动控 制主要是 电动机 的启动 、 止和 调速 的 问题 ， 停 即电
维普资讯
机 电一体 化
Ｍｅｈｔ ｎ ｓ ０ ２年第 ６ ｃａ ｏｉ ２０ ｒ ｃ 期
由 ＤＣＳ、 业 控 制 计 算 机 和 Ｐ 工 ＬＣ 集 成 的 生 产 系 统
Ａ ｍｐ ｅ ｎ ｇ ａ ｅ ｏ ｃ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｍ Ｃｏ ｕｔ ｒ Ｉ ｔ ｒ ｔｄ Ｐｒ ｄｕ ｔｏ ｙ ｔ ｅ ｅ
关键 词 ：集散控 制系统 工业控 制计算 机 可 编程逻辑 控制器 计算 机集成 生产系统 张 力控制 交
流同步伺 服传动 系统
Ａ ｓ ａ ｔ ｈ ｒ ｃ ｔ ｄ ｃ ｓ ｔ ｆ ｍ ｕｅ ｉ ｅ ｒｔ ｒ ｕｔ ｎｓｓ ｍ （ ＩＳ ｗ ｉｈｉ ｉ ｅｒｔ ｙ ｏ ｌ ｂ ｔ ｃ ：Ｔ ｉ ａ ｉ ｅｉ ｒ ｕ ｅ ｓ ｃ ｐ ｔｒｎ ｇ ｅ ｐｏ ｃ ｏ ｔ ｒ ｓ ｔｌ ｎ ｏ ａ ｅｏａ ｏ ｔ ａ ｄ ｄ ｉ ｙ ｅ ＣＰ ） ｈ ｔ ａ ｄｂ ｔ ｃ ｓｎｇ ｅ Ｔ ａ
株式 会社共 同投 资 组 建 的专业 生 产液 晶显 示 器 （ Ｃ 用 Ｌ Ｄ） 偏光 材料 的中外合资企 业 。公 司引进 日本合 成 化学工 业
株式 会社 的全 自动连续 化生 产 线 。这 条生 产线 是 当前 我 国两 条偏光 片生 产线 中性 能较 先 进 、 能较大 的一 条 ， 产 可
Ｄ ｓ ｉｕ ｅ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔｍ，ｉｄ ｓｒ ｌ ｏ ｐ ｔｒａ ｄＰ Ｃ，ｉ ｃｕ ｉｇ ｂ ｔ ｒｃ ｓ ｏ ｔ ｌａ ｄ ｍｏｉｎ ｃ ｎｒ１ ｔ ｎ ｌｓ ｓｔｅ ｉｔ ｂ ｔ Ｃ ｎｒ ｓ ｒ ｄ ｏＳ ｅ ｎ ｕ ｔ ａ ｍ ｕｅ ｎ Ｌ ｉ ｃ ｎ ｌｄｎ ｏｈ ｐ ｏ ｅ ｓｃ ｎｒ ｔ ｏ ｔ ．Ｉ ａ ａｙ ｏｎ ｏ ｏ ｅ ｈ ｄｖｄ ｕ ｃｉ ｎ ｄ ｃ ｏ ｅ ａｉｎ ｏ Ｓ，ｉ ｄ ｔ ａ ｏ ｕ ｅ ｄ Ｐ Ｃ，ｗ ｏ ｅ ｉｎ ｃ ｎ ｏ ｙ ｔｍ ａ ｄ ＡＣ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｉ ｉｅ ｆｎ ｔ ｓ ａ ｏ ｐ ｒｔ ｆ ｄ ｏ ｎ ｏ ＤＣ ｎ ｕ ｒ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｓ ｉ ｌ ｎ ａ Ｌ ｈ ｓ ｔｎ ｏ ｏ ｔ ｌｓ ｓ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ — ｅ ｓ ｒ ｅ ｎ ｔ ｎ ｓ ｒ ｏ ｄｉ ｅ ｓ ｓ ｍ ｒ ｍｐ ａｉａｌ ｌ ｏ ｔｄ ｉ ｖ ｒ ｙ ｔ ａ ｅ ｅ ｈ ｔ ｌ ｅａ ｒ ｅ ｏ ｅ ｖ ｅ ｃ ｙ ｂａ Ｋｅ ｒ ｓ Ｄ Ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｃ
PLC控制系统
一、PLC控制系统概述
PLC自动控制系统是可编程逻辑控制器（PLC）,专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
是工业控制的核心部分。
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。
同时，PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制
等功能。
今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
二、基本架构
PLC控制系统实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。
中央处理单元(CPU)是PLC控制器的控制中枢。
它按照PLC控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。
当PLC控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
PLC控制系统的基本类型
PLC控制系统的基本类型plc控制系统有以下4种类型。
1．单机控制系统单机控制系统是由1台PLC控制1台设备或1条简易生产线，如图1所示。
单机控制系统构成简单，所需要的I/O点数较少，存储容量小，选择PLC的型号时，无论目前是否有通信联网的要求，都应当选择有通信功能的PLC，以适应将来系统功能扩充的要求。
2．集中控制系统集中控制系统是由1台PLC控制多台设备或几条简易生产线，如图2所示。
这种控制系统的特点是多个被控对象的位置比较接近，且相互之间的动作有一定的联系。
由于多个被控对象通过同1台PLC控制，因此各个被控对象之间的数据、状态的变化不需要另设专门的通信线路。
集中控制系统的最大缺点是如果某个被控对象的控制程序需要改变或PLC出现故障时，整个系统都要停止工作。
对于大型的集中控制系统，可以采用冗余系统来克服这个缺点，此时要求PLC的I/O点数和存储器容量有较大的裕量。
图1 单机控制系统图72 集中控制系统3．远程I/O控制系统远程I/O控制系统就是I/O模块不是与PLC放在一起，而是远距离地放在被控对象附近。
远程I/O通道与PLC之间通过同轴电缆连接传递信息。
同轴电缆长度要根据系统的需要选用。
远程I/O控制系统的构成如图3所示。
其中使用3个远程I/O通道(A、B、D)和一本地I/O 通道(C)。
图3 远程I/O控制系统4．分布式控制系统分布式控制系统有多个被控对象，每个被控对象由1台具有通信功能的PLC控制。
分布式控制系统的特点是多个被控对象分布的区域较大，相互之间的距离较远，每台PLC可以通过数据通信总线与上位机通信，也可以通过通信线与其他的PLC交换信息。
分布式控制系统的最大好处是：某个被控对象或PLC出现故障时，不会影响其他的PLC。
PLC控制系统的发展非常快，在单机控制系统、集中控制系统、分布式控制系统之后，目前又提出了PLC的EIC综合化控制系统，即将电气控制(Electric)，仪表控制(Instrumentation)和计算机(Computer)控制集成于一体，形成先进的EIC控制系统。
PLC在系统集成中的应用
PLC在系统集成中的应用工业自动化是现代企业生产过程中不可或缺的一环。
随着科技的发展和进步，各种自动化设备逐渐被广泛应用于生产线上。
PLC（可编程逻辑控制器）作为最常用的控制设备之一，在系统集成中具有重要的应用价值和作用。
本文将重点探讨PLC在系统集成中的应用。
一、PLC概述PLC是一种专门用于工业控制的计算机控制系统，采用程序化逻辑控制，以取代传统的继电器控制方法。
PLC可实现对工业生产过程的监控和控制，具有可靠性高、稳定性强、可编程性强等优点，被广泛应用于工业领域。
二、PLC在系统集成中的作用1.数据采集和处理PLC可以实时采集工业生产线上的各种数据，如温度、压力、流量等参数。
通过PLC内部的程序算法，可以对这些数据进行处理，得出相应的分析结果，为生产过程的优化提供重要参考依据。
2.信号传输和控制PLC具有良好的信号传输能力，可以接收和发送各种信号。
通过与传感器、执行器等设备的连接，PLC可以实现对生产现场的实时控制和操作。
根据预设的逻辑和指令，PLC可以准确地控制各种设备的开关、启停和运行状态，实现自动化生产过程。
3.设备协调和集成在工业生产线上，常常需要多个设备之间的协调和集成工作。
PLC作为中央控制设备，可以实现不同设备之间的数据交互和配合。
通过PLC的编程和控制，各个设备可以按照既定的流程和节奏进行工作，实现整个系统的高效运行。
4.故障监测和报警PLC可以对生产线上的设备进行实时监测，一旦出现异常情况或故障，PLC可以及时发出报警信号。
通过与人机界面的结合，操作员可以及时收到报警信息，并采取相应的措施，以避免事故的发生，保证生产线的正常运行。
三、PLC在不同行业中的应用案例1.汽车制造行业在汽车制造行业中，PLC广泛应用于生产线上的各个环节。
例如，PLC可以实现对汽车装配工艺的控制和协调，确保生产线的高效运行。
同时，PLC还可以进行质量检测和故障排除，提高生产线的质量和稳定性。
2.食品加工行业在食品加工行业中，PLC可以实现对食品生产过程的自动控制。
第3章 计算机控制系统中的硬件5(PLC)
— 可编程序逻辑控制器（PLC）
可编程控制器的基本概念
• 国际电工委员会(International Electrical Committee) 在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC作了如下定 义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计 的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序 的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序 运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能 通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型 的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应 按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展 其功能的原则而设计。”
可编程控制器的工作原理
• PLC的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的， 可以简单地表述为在系 统程序的管理下，通过运行应 用程序完成用户所规定的任务。但个人计算机与PLC 的工作方式有所不同，计算机一般采用等待命令的工 作方式。如常见的键盘扫描方式或I/O扫描方式。当 键盘有键按下或I/O口有信号时则中断转入相应的子 程序。因此，当控制软件发生故障时，会一直等待键 盘或I/O命令，可能发生死机现象。而PLC作为工业 专用控制机，采用循环扫描用户程序工作方式，即系 统工作任务管理及应用程序执行全部都是以循环扫描 方式完成的。当软件发生故障时，可以定时执行下一 轮扫描，避免了死机现象，因此可靠性更高。
• 中央处理器(CPU)
• 主要作用 • 1. 接收并存储从编程器输入 的用户程序和数据。 • 2. 诊断PLC内部电路的工作 故障和编程中的语法错误。 • 3. 用扫描的方式通入I/O部件 接收现场的状态或数据，并 存入输入映像存储器或数据 存储器中。 • 4. PLC进入运行状态后，从 存储器逐条读取用户指令， 解释并按指令规定的任务进 行数据传送、逻辑或算术运 算等；根据运算结果，更新 有关标志位的状态和输出映 像存储器的内容，再经输出 部件实现输出控制、制表打 印或数据通信等功能。
西门子PLC在集中控制系统中的应用
西门子PLC在集中控制系统中的应用发布时间：2022-08-15T02:30:55.704Z 来源：《中国电业与能源》2022年7期作者：雷鹏程[导读] 本文主要阐述了PLC（可编程逻辑控制器）在集中控制系统中的实际运用，雷鹏程甘肃烟草工业有限责任公司摘要：本文主要阐述了PLC（可编程逻辑控制器）在集中控制系统中的实际运用，同时介绍了西门子PLC系列的主流产品，以研究PLC 在集中控制领域的应用情况，并通过产品使用后的实际效果，根据客户对功能所提供的最新需求，来实现产品功能，进而调整PLC在集中控制系统后的功能参数，适应客户对功能的新要求，实现产品功能。
关键词：西门子；PLC（可编程逻辑控制器）；集中控制系统；应用随着工业自动化的高速发展，很多企业都对工艺技术装备进行了更新和改造，同时对生产质量提出了精细化的要求，政府部门也加强了对企业节能减排的监管力度，不少企业也把原来的西门子PLC控制系统实现了离散控制。
但由于许多企业生产的制造环节都是环环相扣的，企业一旦将控制系统实行了离散控制，在员工流转很大时候，会给整个企业的生产带来极大的影响，不利于目标计划的实现，同时对企业生产的质量安全问题也有影响。
所以为了克服上述问题，就一定要改变企业目前的管理手段，将企业原有的PLC控制系统，在保证原有技术大方面不发生变化的情况下，对所有作业人员和机械设备实行了集中管理，最主要的目的是使整个PLC系统实现了统一的集中管理。
1.西门子PLC控制概况PLC全称为可编程逻辑控制器，由电源模块、中央处理器（CPU）模块、功能模块、输入输出模块、通讯模块等五部分构成。
PLC的某些优势，在工业控制系统领域方面的优势更加明显，比较于旧有的工业控制器，在抗干扰、安全性等几个领域方面，也有着更明显的优势，因此在工业控制网络节点上获得了更普遍的使用。
而现代的PLC，已近乎或相当于一个更加紧凑的个人电脑计算机，已普遍应用于工业领域技术方面，为工业系统进行服务。
工业自动化中的PLC控制系统
工业自动化中的PLC控制系统一、引言工业自动化是指通过计算机网络、自控系统及其他控制系统，实现各类机电设备自动化控制，提高生产效率和质量的过程。
在工业自动化中，PLC（可编程逻辑控制器）控制系统是一种重要的技术手段。
本文将从PLC控制系统的原理、组成、应用及发展等方面进行探讨。
二、PLC控制系统的原理PLC控制系统的工作原理是将输入信号送入PLC的输入模块，经过处理输出控制信号，驱动输出模块执行控制命令，从而实现自动化生产过程控制的目的。
PLC采用了现代化的微电子技术，包括微处理器、存储器、输入/输出模块、通讯等技术，可适应各种环境、控制任务及通讯方式。
三、PLC控制系统的组成PLC控制系统主要组成部分包括：中央处理器（CPU）、输入模块、输出模块、编程器、电源、内存模块、通讯模块等。
CPU 是PLC的核心部件，也是控制器的灵魂，它控制着所有的输入/输出模块，实现PLC的自动控制功能。
输入模块接受外部信号，将其转换为数字信号，交给CPU进行处理；输出模块则将处理好的信号转换为控制信号，驱动执行机构完成相应的控制作用；编程器是PLC程序员编写和修改控制程序的主要工具；内存模块用于存储控制程序和数据，以便CPU实现各种控制功能；通讯模块则实现与上位机、其他PLC或控制器之间的数据交换。
四、PLC控制系统的应用PLC控制系统是广泛应用于自动化控制领域的一种技术，它可以实现各种控制任务的自动化，包括工厂生产线、智能家居、电子电器控制、机器设备等众多领域。
在现代化的工业生产中，PLC控制系统是不可或缺的基础设施，它可以大大提高生产效率、提高生产质量、降低能源消耗和生产成本。
五、PLC控制系统的发展随着科技的不断发展，PLC控制系统也在不断进化和完善。
PLC控制系统的发展可以分为三个阶段：1.第一阶段：硬件和程序分离阶段（1960~1970年代）该阶段的PLC主要应用于数字信号处理，在电气控制领域取得了重要进展。
PLC控制系统
2、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。
2.1 CPU的构成
3、PLC系统的其它设备
3.1 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。 3.2 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。 3.3 输入输出设备 用于永久性地存储用户数据，如 EPROM 、 EEPROM 写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机 等。
显示实时数据和保存历史数据 可根据需要将重要的参数纳入历史 库中，以便于数据归档和分析。
控制调节作用 接收现场仪表各类的输入信号，在 PLC组态中进行PID参数调整，输出控制 信号，从而达到自动控制的目的。
远程启动/停止设备 在所需控制设备具备远程控制的情 况下，可以屏幕的覆盖画面上启动或停 止设备。
流程切换 可根据操作的需要，在画面上切换 到不同的流程图。
联锁保护控制 可以在控制组态中完成工艺联锁的 要求。
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 ）、 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。
PLC控制系统概述
3.4 I/O模块
• 模拟量I/O模块是接口模块,它们能够将模拟 量转换为数字量输入(AI模块),也能将数字量 转换为模拟量输出(AO模块). • 数字量I/O模块是输入输出模块，提供了 ON/OFF检测与执行功能。
• 模块装在机架或底板上，通过可拆卸端子 模块连接所有现场方的配线。
3.4.1 模拟量模块的选型
3.4.3 I/O模块的运行
• AB I/O模块采用生产者/消费者模式，这种 通讯模式是一种模块与其它系统设备之间 的智能数据交换，在这种通讯方式中，模 块在处理数据时不需要被轮询。每个硬件 组态中的模块都有自己的电子数据表，支 持通道工程值定标，无需额外编程。 • 在ControlLogix系列中，I/O模块必须从属于 控制器才能发挥作用。控制器存储了它拥 有的每一个模块的组态数据，它通过发送 模块的组态数据来定义模块的性能，使之 在控制系统中开始工作。
• Modicon Quantum I/O模块，支持通道工程 值定标，但不能对所有通道单独定标。
3.5 热备模块
• 热备模块保持主从机架的通讯，在同步期 间检查冗余机架上对等方模块是否兼容， 通过”心跳线”监测主控制器状态，提供主从 控制器程序交叉加载的路径，当主控制器 故障时切换到从控制器。
• 冗余机架上的一对热备模块通过光纤进行 连接。 • Modicon Quantum 140 CPU 67160带热备功 能，冗余配置中不需要热备模块。
• 模拟量模块处理来自外围设备的信号，转 换为控制器所能识别的格式，控制器以一 定的时间间隔轮询各模块，在每次扫描周 期后更新通道值。
• 数字量模块实现外围通断信号与模块内部 ON/OFF低电平信号的相互转换，在程序执 行结束时将执行结果输入或输出。 • 通过以太网模块或者通讯卡可以实现CPU与 HMI之间的通讯，当HMI故障时并不影响系 统的正常运行。
基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计
基于PLC的伺服系统的运动控制系统设计本文没有目录。
II引言本文介绍了一个运动控制系统，该系统可以实现对伺服电机的精确控制。
该系统由安装台面、XY伺服轴和旋转工作盘三部分组成。
通过个人计算机与PLC通讯输入运行程序，设定运行参数后，QD75P2系统模块控制伺服放大器的输出，之后伺服放大器给伺服电机输出信号，伺服电机反馈信号到伺服放大器，从而驱动跟踪圆盘上的磁珠转动。
III运动控制系统运动控制(nControl)通常是指在复杂条件下,将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动，实现机械运动精确的位置控制、速度控制加速度控制、转矩或力的控制。
电气运动控制是由电力拖动发展而来的,电力拖动或电气传动是对以电动机为对象的控制系统的通称。
从电力拖动开始,经历四十多年的发展过程,现代运动控制已成为一个以控制理论为基础，涵盖电机技术、电力电子技术、微电子技术、传感器检测技术、信息处理技术、自动控制技术、微计算机技术和计算机仿真和辅助制造技术等许多学科,且多种不同学科交叉应用的控制技术。
IV运动控制系统的构建该系统由两工位运动控制系统组成：2套伺服放大器及伺服电机、QD75系统模块、变频器、三菱可编程序控制器、触摸屏等组成。
构建“PLC+伺服放大器+伺服电机+触摸屏”的运动控制系统。
运动控制系统多种多样,但从基本结构上看,一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机、执行机构和传感器反馈检测装置等部分组成。
其中的运动控制器是指以中央逻辑控制单元为核心,以传感器为信号敏感元件,以电机或动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。
它的主要任务是根据运动控制的逻辑、数学运算,为电机或其它动力和执行装置提供正确的控制信号。
V系统组成安装台面、XY伺服轴、旋转工作盘三大部分构成了运动控制模型。
图中上端为XY十字工作台（伺服电机控制），考虑到机械强度的问题，Y轴有两个平行轴固定，其中左侧的为主动驱动轴，右侧为从动轴；X轴平面装有霍尔传感器；上方为旋转工作台，工作盘由交流电机（电机的速度由变频器控制）带着转动工作时，在工作盘放入磁钢，当工作盘转动时，X轴上部安装的传感器须一直能够对应到磁钢（XY轴随动，传感器保持检测到磁钢而不脱开）。
PLC的七个基本特点
PLC的七个基本特点PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。
它的发展是为了替代传统的继电器控制系统，具有可编程、集成、可靠等特点。
下面将详细介绍PLC的七个基本特点。
1.可编程性：PLC是一种可编程的控制器，用户可以使用专门的软件进行程序的编写和修改。
用户可以根据需要，灵活地进行逻辑程序的设计，实现多种复杂的控制功能。
与传统的继电器控制系统相比，PLC具有更高的灵活性和可扩展性。
2.紧凑性：PLC是一种集成的控制系统，它包括了CPU、内存、输入输出模块等功能单元，且这些功能单元都被放置在一个紧凑的外壳中。
相比传统继电器控制系统，PLC可以节省大量的空间，使得控制系统更加紧凑，方便安装和维护。
3.可靠性：PLC采用了可靠的电子元件，具有较高的抗干扰能力和稳定性。
相比传统的继电器控制系统，PLC不易受外界电磁干扰和震动等因素的影响，能够更加可靠地工作。
4.高速性：PLC使用高速的CPU进行数据处理和指令执行，能够实现快速的响应和高效的控制。
相比传统的继电器控制系统，PLC可以提高控制系统的响应速度和控制精度，适用于需要高速和高精度控制的工业自动化领域。
5.可扩展性：PLC具有良好的可扩展性，可以根据实际需要进行灵活的扩展和调整。
用户可以根据需要增加输入输出模块、扩展通信接口等功能，实现对控制系统功能的扩展和升级。
6.程序可复用性：PLC的程序可以进行复用，即同一个程序可以在不同的控制系统中使用。
这样可以节省程序编写的时间和工作量，提高开发效率和质量。
7.开放性：PLC采用标准化的编程语言（如LD、IL、ST等），具有良好的兼容性和互操作性。
用户可以使用各种软件工具进行PLC程序的编写、调试和管理，实现与其他系统的数据交互和共享。
总的来说，PLC具有可编程性、紧凑性、可靠性、高速性、可扩展性、程序可复用性和开放性等七个基本特点。
这些特点使得PLC成为了工业自动化领域最为常用的控制系统之一，广泛应用于各种自动化生产线、工艺流程以及机械设备的控制与管理中。
基于PLC的自动化控制系统(一)
PLC的功能
开环控制原理图
P：比例调节 即时调节
PID控制原理图
I：积分调节 D：微分调节
滞后调节
提前调节
6、回路控制功能
PLC的回路控制分为开环控制和闭环控制。 开环控制
控制单元向受控单元发送控制指令，受控单元执行指令后， 自身（其他开关、智能仪表）不反馈执行结果。 闭环控制
调速的目的。
步进电机作为一种控制用的特种电机，由于不存在 累积误差，广泛应用于各种开环控制。
PLC的功能
开关量
脉冲量
图1：开关元件 图2：脉冲波形图
数字量
0
12
23
图3：一天当中某诊室就诊病人的年龄分布
模拟量
0
12
23
图4：一天当中气温的变化
5、数据处理功能
PLC具有丰富的数据处理功能，可以实现逻辑运算、 算数运算、数据比较、数据传送、数据位移、进制转换、 译码编码等。中大型PLC的数据处理功能更加齐全，可 完成开方、取余、PID运算等复杂运算。
图形化语言 文本语言
编程语言
梯形图 LD
梯形图
梯形图是PLC使用得最多的图形编 程 语 言 ， 被 称 为 PLC 的 第 一 编 程 语 言。沿袭了继电器控制电路的形式， 是在常用的继电器与接触器控制基 础上简化演变而来的，具有形象、 直观、实用等特C
02 欧系 西门子、施耐德、菲尼克斯、AEG、法国TI
03 日系 三菱、欧姆龙、FUJI
Content
01 PLC的概念 02 行业背景介绍 03 PLC的特点 04 PLC的功能
05 编程语言 06 PLC的组网 07 阀门控制简介
电气控制系统简介
电气控制系统简介电气控制系统是指一系列由电气元件、电气设备、电子器件（如PLC等）和计算机控制系统等组成的系统，用来控制电气设备和工业过程。
其作用是通过电气信号来控制和调节设备的运行，以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。
本文将从电气控制系统的概述、特点、组成、分类、应用等方面进行介绍。
1. 概述电气控制系统是指以电气信号为输入信号，以电气控制信号或电动机等为输出信号，对所控制的机械、电气设备进行控制和调节的系统。
其与传统的机械控制系统或液压控制系统相比，具有精度高、速度快、灵活性好等优点。
2. 特点（1）可编程性：电气控制系统可根据不同控制要求和设备特性进行灵活编程，实现多种工艺过程的自动化控制。
（2）集成性：电气控制系统可将多个控制功能集成在一起，形成一个整体化的控制系统，方便集中管理和控制。
（3）精度高：电气控制系统采用数字信号和高精度的传感器进行控制和调节，其控制精度高，可达到微小误差范围。
（4）速度快：电气控制系统的响应时间短，因此可以实现快速、准确的控制。
3. 组成电气控制系统由三大部分组成，分别是控制器件、执行器件和传感器件。
（1）控制器件：控制器件是电气控制系统的核心部分，负责执行控制命令以及进行数据处理和存储。
常用的控制器件有PLC、DCS、PC等控制器。
（2）执行器件：执行器件是根据控制命令完成具体控制操作的设备。
例如电动机、液压马达等。
（3）传感器件：传感器件用于将被控制的物理量转化为电气信号，用于控制和调节。
例如温度传感器、压力传感器等。
4. 分类电气控制系统可以按照特定的分类标准进行分类，常见的分类方式有以下几种：（1）按照控制特点分类：可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指以输入信号和控制命令为前提，直接将控制信号输出到执行器件上驱动设备运行，没有对输出量进行闭环控制的过程。
闭环控制系统则是指在开环控制系统的基础上，通过传感器件测量输出量，反馈到控制器件中，实现输出量的准确控制。
过程控制系统的组成和分类
过程控制系统的组成和分类过程控制系统（Process Control System）由一系列硬件和软件组成，它们协同工作以监测和控制制造过程中的各种变量。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器、通信设备和操作界面等组件。
过程控制系统主要分为以下几类：1.基于PLC的控制系统可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种数字化的工业控制器，以逻辑操作实现自动化控制，广泛应用于制造业中。
PLC控制系统通常由多个可编程控制器、I/O模块、通信模块等构成，具有模块化、可扩展、高可靠性等特点。
2.集散式控制系统（DCS）集散式控制系统（Distributed Control System，DCS）是一种大型工业控制系统，通常由多个分布式控制节点、多个I/O模块、通信网络等组件构成。
DCS控制系统能够方便地实现过程控制和数据采集，适用于需要实现复杂控制的生产工艺。
3.计算机集成制造系统（CIM）计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing，CIM）是一种将计算机技术与制造工艺相结合的控制系统。
CIM控制系统包含了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺计划（CAPP）等多个模块，实现了制造流程的自动化、信息化和集成化控制。
4.人机交互控制系统（HMI）人机交互控制系统（Human Machine Interface，HMI）主要由操作终端和控制器组成。
HMI控制系统通过触摸屏、鼠标、键盘等设备提供操作界面，方便操作人员对制造过程进行控制和监测。
HMI控制系统适用于制造过程的小批量生产和多品种生产。
总而言之，过程控制系统的组成和分类十分丰富，不同类型的控制系统适合不同的工业生产场景。
随着人工智能、物联网等技术的发展，过程控制系统的应用也将不断发展和创新。
PLC技术模式下的自动化控制系统集成设计与实现
ＰＬＣ技术模式下的自动化控制系统集成设计与实现马㊀斌摘㊀要:ＰＬＣ技术作为重要的自动化控制系统设计技术ꎬ在工业自动化系统优化设计和集成搭建中有着关键作用ꎮ文章旨在通过对ＰＬＣ技术在自动化控制系统集成设计中的应用ꎬ以及可靠性测试方面分析来为进一步研究系统优化设计提供基础支持ꎮ关键词:ＰＬＣ技术ꎻ自动化控制系统ꎻ集成设计㊀㊀随着智能化时代的到来ꎬ电气自动化作为其配套学科得到了极大的发展ꎬ并逐渐成为当前的热门学科ꎮ在这一背景下ꎬ在工业化生产中ꎬ智能自动化成为推动行业变革ꎬ提升生产效率ꎬ核心竞争力的重要技术支撑ꎮ可以毫不夸张的说ꎬ工业生产自动化程度越高代表其核心竞争力越大ꎬ在未来的市场竞争中会处于有利地位ꎮ设计符合智能时代发展的可靠性自动化控制系统对于工业生产智能化发展有着积极作用ꎮ鉴于此ꎬ文章依托ＰＬＣ技术模式ꎬ开展自动化控制系统集成设计研究工作ꎮ一㊁ＰＬＣ自动化控制系统及其优化设计(一)ＰＬＣ自动化控制系统工业生产中自动化控制系统主要作用在于提升工业生产效率和质量ꎬ并不断满足生产过程中对系统控制的基本要求ꎬ如工艺要求等ꎮ因此在ＰＬＣ自动化控制系统设计中ꎬ要充分考虑设计原则和生产工艺需求ꎮ首先ꎬＰＬＣ自动化控制系统具备高度安全性能ꎮ这就要求在设计过程中需要以安全作为设计前提需求和原则来不断提升系统质量ꎮ其次满足工艺需求是具体设计实现的最终目的ꎮ最大限度地满足被控制对象的工艺需求是优化设计的初衷ꎮ对此要求在设计前做好需求分析ꎬ并充分掌握应用环境和基本用途ꎬ对数据进行整理分析ꎬ从而形成合理的设计方案ꎮ此外提升工业生产效率是系统设计的价值体现ꎬ对此要求在工艺需求和设计原则的基础上ꎬ充分考虑各种额外因素ꎬ从而实现系统的优化控制ꎬ提升系统的鲁棒性ꎮ因此ꎬ一般在设计过程中ꎬ在满足所提出的基本原则和工艺需求的基础上进行优化设计ꎬ以此实现运营成本和生产效率及质量之间的最大均衡ꎬ从而为企业带来更多客观的利益ꎮ(二)ＰＬＣ技术ＰＬＣ技术作为自动化系统设计重要技术ꎬ主要在于实现对编程器件进行编程控制ꎬ从而依托软件平台实现对硬件电路的设计实现ꎮ该技术衍生与计算机科学ꎬ作为一种面向工业生产的新兴技术ꎬ目前应用领域不断被拓宽ꎬ技术逐渐成熟ꎮ在该技术的支持下ꎬ电气控制系统可以通过软件编程控制实现电路的可编程控制ꎬ依托软件编程的自动智能化特点ꎬ以实现硬件电路的自动化以及智能化控制ꎬ从而提升硬件系统设计效率和质量ꎮ对此可以根据用户需求ꎬ依托程序指令和逻辑顺序进行软件编程控制ꎬ通过少量的线路连接便可实现大型设备的自动化控制ꎬ从而在一定程度上提升设计性能ꎮ二㊁ＰＬＣ自动化控制系统集成设计(一)软件设计１.平台数据持久层设计该层设计主要依托Ｆａｃｔｏｒｙ模式或者抽象的ＤＡＯＦａｃｔｏｒｙ模式ꎬ后者则是在不同数据库基础上进行接口端的设计ꎮ该模式主要思路就是通过配置文件对各大数据对象进行创建ꎬ并获取应用程序数据库类型ꎮ２.平台服务层设计ＢＬＬ作为整个平台服务层核心环节ꎬ其主要在于推动系统开发运行以及代码管理过程ꎬ这对于在ＰＬＣ模式下开展自动化系统设计有着重要的支撑作用ꎮ服务层主要用于构建复杂架构的数据ꎬ并通过输入输出端口来实现服务实体的有序排布ꎮ(二)硬件设计１.集中监控设计该设计主要是将系统中功能块进行有机结合ꎬ并实现各个功能块之间的优化配置ꎬ以实现最优的设计理念ꎮ集中监控设计目的在于对工业生产中所属电气系统设备进行监控ꎬ其系统简约ꎬ易于维护ꎬ便于统一化管理ꎮ２.远程监控设计远程监控是当前自动化控制系统设计的一个重要需求ꎮ传统远程监控主要依托线缆进行有限的调控ꎬ带来大量的线缆成本ꎮ依托无线通信技术能够很好地拜托对线缆的束缚ꎬ能够在更为广度的空间距离下实现实时监控ꎬ这显然有助于降低设备运营成本ꎮ３.现场总线监控设计当前基于因特网以及以太网等计算机网络ꎬ能够为工业自动化控制系统的现场总线监控提供技术支持ꎬ例如自动化集成系统就是典型的设计架构ꎬ通过在微控制器的控制下ꎬ结合大量的输入输出设备来实现数据输入输出ꎬ而控制过程可通过ＰＬＣ设计来实现控制时序命令的发布ꎬ从而形成有序的控制命令集ꎬ来推动整个控制过程循环往复ꎮ(三)系统设计实现通过上述的硬件和软件设计形成可靠的系统架构ꎬ依托对各功能模块的集成式设计来最大化实现功能资源的优化配置ꎬ以显著提升设备系统的转化效率ꎮ对此文章深入分析和构建了新型信息集成平台ꎬ其如图１所示ꎮ从中可知ꎬ文章所构建设备能够有效改善系统开发㊁创建以及运行等方面有着显著的优势ꎬ能够相比传统的自动化集成控制系统在上述方面有着优越表现ꎮ在ＰＬＣ模式下ꎬ文章构建的自动化控制集成系统有助于提供我国工业化高效生产ꎮ图１ 文章构建的集成系统同传统系统对比三㊁电气自动化控制设备可靠性测试(一)现场测试现场测试法主要是在现场环境中对该电气自动化控制设备的可靠性进行测试分析ꎬ其主要依托测量的相关数据来做比照分析ꎬ从而获取设备的可靠性相关的参数数据ꎮ这一㊀㊀㊀(下转第１６９页)工程的进度ꎮ(二)联动调试后运行管理联动调试运行是机电设备安装使用的最后一个环节ꎬ在运行前需要进行仔细的检查ꎬ运行过程中的各种指标是否在合理的范围之内ꎬ当电流过大或过小㊁温升㊁异响㊁异味等情况出现时ꎬ需要立即停止运行ꎬ并且及时进行故障原因的检查工作ꎮ在机电设备的后期运行管理中ꎬ还需要制订相关的操作流程和注意事项等制度ꎬ保养的计划也需要进行仔细的制订ꎬ还需要做好保养的记录ꎬ把定期巡视的运行情况按照相关的规范进行填写和记录ꎮ根据多年的水厂管理经验ꎬ为了方便管理ꎬ自来水厂需要组织人员完成水厂部分汇编手册制作ꎬ具体涉及«设施设备的维护保养规范»«在线仪表巡视维护规范»等ꎮ为整个厂内所有设备的统一性㊁规范性管理打下了坚实的基础ꎮ四㊁自来水厂提高机电设备的关键措施(一)自来水厂需要重视操作人员的培训学习ꎬ提高操作人员的自身素质设备的管理是一个基础性的工作ꎬ但是需要增加各个方面的知识储备ꎬ包括机械和电子以及计算机等多方面的技术ꎮ所以ꎬ自来水厂需要定期给操作人员组织学习和培训ꎬ让工作人员能够跟上时代发展的脚步ꎮ同时ꎬ还需要提高设备管理的水平ꎬ让机电设备的操作人员能够认识到设备管理的重要性ꎬ让操作人员的综合素质和技能得到有效的提高ꎮ此外ꎬ安全教育也是重要的环节ꎬ平时需要加强操作人员的安全教育ꎬ让他们树立起安全的意识ꎬ充分的调动起操作人员和管理人员的责任心ꎬ让所有的管理人员和操作人员都能够在工作中充满热情ꎮ(二)自来水厂需要创新设备管理的方法目前ꎬ随着科学技术的发展ꎬ很多供水公司都在建立智慧水务建设ꎬ设备管理系统也被加入到智慧水务的服务平台建设之中ꎬ并且发挥了良好的应用效果ꎮ在这个基础上ꎬ开展进一步的故障维修和定期检修ꎬ能够对于设备运行的周期进行有效的跟踪和管理ꎬ并且能够利用现代信息技术的优点ꎬ让设备运行的可靠性得到了有效的提升ꎬ在一定的程度上使得保养和维修的成本得到了降低ꎮ在这个过程中ꎬ对于设备档案管理也进行了完善ꎬ并且还可以提供精准的信息ꎬ提高了设备的维修效率ꎬ特别是在智能统计分析功能的辅助之下ꎬ让设备的故障率和维修成本都能够清晰的展现出来ꎬ保障了供水设备能够平稳的运行ꎮ五㊁结语自来水厂的机电设备安装及调试不但能够保证机电设备发挥更大的作用ꎬ还能够提高生产设备的稳定性ꎬ让水厂的安全生产和供水得到了有效的保障ꎮ根据自来水厂机电设备技术管理具有综合性和技术性的特点ꎬ所以ꎬ一定要对设备的选择和运行维护等方面进行全面的掌控和管理ꎮ随着信息时代的到来ꎬ自来水厂的智能服务系统也需要得到发展和完善ꎬ只有跟上时代发展的脚步ꎬ才能够更好地满足人们的日常需求ꎬ才可以保障设备能够安全可靠的运行ꎮ参考文献:[１]张少锋.浅谈现代化水厂机电设备的安装及调试[Ｊ].中小企业管理与科技ꎬ２０１９(１１):１１９－１２０.[２]陈茂洪.自来水厂机电设备技术管理的思考及实践探析[Ｊ].科技创新与应用ꎬ２０１８(３):１５０.作者简介:孙爱国ꎬ宝应粤海水务有限公司ꎮ(上接第１６７页)方法作为当前可靠性测试的重要方法去ꎬ其不需要其他的设备进行辅助测试ꎬ而仅仅只需要通过对运行设备的相关测试来获取实际运行数据来反映其运行性能ꎬ这一方法对应的测试成本极低ꎬ并且工序简单ꎬ对整个设备系统的影响较小ꎬ对应的数据较为真实客观ꎬ可以说是一类非常实用的测试方法ꎮ(二)实验室测试实验室测试法测试法主要是通过对相应的电气自动化控制设备的实际工作环境的有效模拟ꎬ来获取对应的数据ꎬ并对这些数据进行有效分析ꎬ以此来获取其对应的可靠性能ꎮ这一方法的最大优点在于通过模拟的手段使得其对应的环境情况更为丰富ꎬ相比现场测试法来说其具有更多的灵活性ꎬ因而对应全面掌握该电气自动化控制设备的整体性能有着非常有效帮助ꎮ但是其对应的缺陷也是不能够完全忽视的ꎬ这一缺陷就是实验室测试主要依托模拟方式开展工作ꎬ但是实际情况是非常复杂的ꎬ任何逼真的模拟都是模拟无法对真实情况的真实反映ꎬ导致测量的数据存在一定的误差ꎬ因而对应的可靠性能的评估也会由于同实际情况的差别而有所出入ꎮ(三)保证测试保证测试法则是对未出厂的电气自动化控制设备开展监测工作ꎬ尤其是对其可能存在的故障的检查ꎬ以此为整体设备性能的保障提供基础支撑ꎮ一般来说ꎬ电气自动化设备由于其具备高度的复杂性ꎬ导致对应的故障出现可能性随着设备量产而增加ꎬ这一具备很大随机特征的故障出现是影响设备整体性能的最大阻碍ꎮ针对这一问题ꎬ保证测试法能够帮助电气自动化设备自主发现故障并进行有效修复ꎬ从而提升设备的整体可靠性ꎮ这一方法的最大优势在于其能够降低电气自动化控制设备运营失效的可能ꎮ其对应的缺陷则是测试的时间比较长ꎬ因而主要应用于小规模的电气自动化控制设备的测试中ꎮ此外其对外界条件要求较高ꎬ需要在规定的条件下开展相关工作方可获得有效的测试结果ꎮ四㊁结语ＰＬＣ技术作为一种依托硬件描述式的程序逻辑控制实现对大型硬件设备的智能自动化控制ꎬ从而实现系统设计效率和可靠性提升ꎮ鉴于此ꎬ文章在ＰＬＣ技术背景下ꎬ重难点分析了ＰＬＣ技术以及ＰＬＣ自动化控制系统ꎮ在此基础上探讨了系统设计过程ꎬ如硬件设计㊁软件设计ꎮ最后从设备实现的可靠性测试方面ꎬ探讨了自动化系统测试方法步骤ꎬ从而为ＰＬＣ自动化控制系统集成设计提供建设性思路ꎮ参考文献:[１]金明宇.ＰＬＣ技术在电气工程及其自动化控制系统中的运用[Ｊ].绿色环保建材ꎬ２０１９(３):２４３－２４４.[２]玉河.ＰＬＣ自动化控制系统的功能及运用研究[Ｊ].世界有色金属ꎬ２０１９(１９):２２－２３.[３]袁酉亮.ＰＬＣ技术在电气设备自动化控制中的应用研究[Ｊ].软件ꎬ２０１９ꎬ４０(１２):９７－９９.[４]徐小贤.基于矿山电气自动化控制中ＰＬＣ技术应用的探究[Ｊ].中国金属通报ꎬ２０１９(１０):７４－７５.作者简介:马斌ꎬ博西华电器(江苏)有限公司ꎮ。
PLC控制系统的结构与设计
PLC控制系统的结构与设计PLC（可编程逻辑控制器）是一种专用的数字计算机，用于控制自动化工业过程。
PLC控制系统的设计和结构是为了实现对工业过程的准确控制和监测。
下面将详细介绍PLC控制系统的结构和设计。
PLC控制系统主要由以下四个部分组成：输入设备、处理单元、输出设备和编程设备。
输入设备用于将信号（来自工业过程）转换为数字输入，处理单元是PLC的核心，负责处理输入和输出设备之间的信号传递和逻辑运算，输出设备将处理单元的输出信号转换为实际控制操作，编程设备用于程序的编写和修改。
PLC控制系统的设计是基于以下原理进行的：输入设备读取来自工业过程的信号，并将其转换为数字信号。
这些数字信号传送到处理单元中，在处理单元内进行逻辑运算以确定所需的控制操作。
处理单元将运算结果发送到输出设备，输出设备将其转换为适当的控制信号，并将其发送到实际控制装置（例如电机、阀门等）。
在PLC控制系统中，输入设备可包括传感器、开关、按钮等。
传感器用于检测工业过程中的物理量，例如温度、压力、流量等。
开关和按钮用于手动输入控制命令或执行紧急停止操作。
这些输入设备通过电气信号或通信协议将信号传送到PLC的输入模块。
处理单元是PLC的核心部分，通常由中央处理单元（CPU）、存储器和输入/输出接口组成。
中央处理单元负责读取输入模块的信号，并根据程序和逻辑进行相应的计算。
存储器用于存储程序、数据和中间结果。
输入/输出接口则用于与输入设备和输出设备之间的数传递。
输出设备用于将处理单元的输出信号转换为实际控制操作。
输出设备包括继电器、电磁阀、电机驱动器等。
这些设备将输出信号转换为控制信号，并将其发送到实际控制装置以实现所需的操作。
输出设备通常与PLC的输出模块连接，通过电气信号或通信协议将控制信号传送到这些设备。
在PLC控制系统中，程序的编写和修改通过编程设备进行。
编程设备可以是个人计算机或专用的编程控制器。
编程设备通过特定的编程软件与PLC进行通信，并允许用户创建、修改和查看PLC的程序。
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计算机与PLC集成控制系统附件:近年来，国际市场上石化产品的竞争日趋激烈。
与国外同类产品相比，我国的石化产品无论在生产工艺上，还是产品质量上，都存在着相当大的差距。
为改变我国石化产品发展严重滞后的局面，国内石化行业的许多厂家已开始向产品的多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。
我们应有关厂家提出的技术要求，针对石化产品生产工艺复杂、添加剂配比要求严格、品种多样、互换性差的特点，开发研制了计算机与PLC集成控制系统。
该系统控制可靠、操作简便、开放性强、性能价格比高，在国内石化系统的数家企业推广应用后，受到好评。
1、系统组成计算机与PLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成(如图1)。
生产系统主要由微型机、适配器、PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。
非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、电视监视设备、现场通话设备、质量检查系统、管理信息系统等部分组成。
中央控制室负责处理来自生产系统和非生产系统的大量信息。
通过计算机与PLC集成控制系统，将润滑油厂的各生产车间、附属部门以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而最大限度地利用了信息资源。
图1 计算机集成控制系统的组成2、系统功能为满足用户提出的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功能：1.根据用户提出的技术要求，按照添加剂配方的比例精确地配制生产各种型号的石化产品，并且通过微型机和现场PLC控制系统实现整个生产过程的自动化。
2.通过自行开发的计算机软件，实现生产现场的动态监控。
良好的人机界面、清晰的组态图形，使得操作人员通过计算机屏幕，对于现场的各种工况变化一目了然。
3.在现场生产中，为提高整个控制系统的精确性，在搅拌器、电动机、电动阀、电磁阀等设备上均设计了局部反馈功能，这些相互独立系统的局部反馈功能构成了对总系统反馈控制的有力支持。
4.当系统出现压力报警或油面报警时，一方面通过PLC程序实现自动停车，另一方面借助于语音卡，在控制间的操作人员可以立即听到报警信号，及时采取相应措施。
5.考虑到生产现场某些部位属于高温、有害气体残留处，技术人员不宜靠近，在现场设置了电视监视设备，让技术人员实现远程监控。
为便于管理，还安装了现场通话设备。
6.在中央控制室设置了1个大屏幕模拟显示屏，在屏幕上不仅可以显示总厂所有管道线路，而且能够动态显示油的液位、流向，让高层管理人员从宏观上掌握全厂的生产状况。
7.通过微机联网，质量检查部门可以直接得到工业现场的信息，各管理部门之间也可以实现数据通信与数据共享。
3、硬件与软件设计3、1硬件设计在本系统中，工业现场控制是核心，而工业现场控制主要由PLC系统完成，所以如何合理有效地使用PLC技术就成了设计的关键。
PLC的特点是控制可靠，编程简单，但程序内存不大，不能进行复杂的编程；而石化产品的特点是生产工艺复杂，产品型号繁多，往往1条生产线就能够生产几十种型号的产品。
这就形成了一对矛盾。
如果设计时采用常规的PLC控制系统，那么1条生产线就需要20几台PLC基本模块和A/D转换模块。
投资巨大，而且按照现代控制理论，在1个控制系统中配置的控制模块越多，控制越不可靠。
为了减少投资和增强控制的可靠性，在PLC控制系统的硬件配置上进行了多项创新。
以润滑油生产线为例，在润滑油生产车间，有搅拌温度、添加剂温度、输油泵压力、油罐的液面等共计32路模拟信号需要检测。
如果按常规设计，需要8块FX-4AD模块。
为减少投资，设计了多路开关切换电路，只用2块FX-4AD模块就完成了全部功能。
图2为FX-4AD模块的多路开关切换示意图。
图2FX-4AD模块的多路开关切换示意图图2中，FX-4AD模块为12位4通道模拟量输入模块，Y0、Y1、Y2、Y3为PLC的任意输出触点。
FX-4AD 模块的多路开关切换电路的设计实质上是通过1个多路开关控制FX-4AD模块分别去完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油泵压力检测及油罐液面检测4项功能，其中多路开关的4个转换触点接PLC的输出触点，由PLC编程控制。
这个多路开关切换电路简单实用，而且节省了大量投资，实践证明，该电路在控制精度上完全满足用户的需要。
3、2软件设计在计算机与PLC集成控制系统的软件设计中，也采用了许多新的设计思想。
仍以润滑油生产车间为例，按照用户提出的72种润滑油的生产工艺和技术要求，如果用常规方法编程，需要12台PLC基本模块。
为节约投资，我们充分利用PLC的文件寄存器(2000点)，用逐项查表的方法编写了1个72种润滑油的通用程序，用1台PLC基本模块带2台PLC扩展模块的方式完成了过去需要12台PLC才能实现的功能。
我们选用了三菱公司生产的FX系列的可编程序控制器，文件寄存器共计2 000点(D1000～D2999)。
为节约程序内存，充分利用PLC本身提供的指令资源，我们选用了字传送方式，用1个16bit的字来控制PLC触点的16个输出触点，而不必像过去那样，1条指令只能控制1个输出触点。
例如在图3中，首先X0导通，十进制数K6送入数据寄存器D0，接着X1导通，数据寄存器D0的数值K6转化为二进制数“000000000000 0110”送入K4Y0，控制输出Y0～Y17共计16个触点的动作，其开关动作和数据寄存器D0的数值K6一一对应。
如图4所示，“1”控制输出触点导通，“0”控制输出触点关断。
在此例中，Y1、Y2触点导通，其余输出触点关断。
图3 字传送方式控制输出触点示意图图4 数据寄存器DO的值与16个触点的对应关系通过字传送方式，我们用1条指令就可控制16个电动阀及输油泵的动作，大大节省了程序空间。
在这种设计思想下，我们把72种润滑油的工艺流程全部用字方式编写，然后输入文件寄存器，并在此基础上，编制了72种润滑油的通用程序。
在通用程序运行时，根据某一润滑油的型号，通过查表的方式，在文件寄存器中调出对应的数据段(这些数据段也就是该种润滑油的工艺流程)，然后该数据自动输入PLC的控制程序，使得PLC按照规定的工艺流程控制整个执行机构工作。
如图5所示之例，润滑油品种LSO-1的工艺状态字存于文件寄存器D1050～D1060 10个字节中。
程序运行时，首先根据润滑油型号在文件寄存器中寻址，查到正确的地址后，调出D1050～D1060 10个字节的数据，然后输入到通用程序的相应寄存器，参与工业控制。
图5 文件寄存器示意图4、计算机与PLC的通信技术在计算机与PLC集成控制系统中，一个关键的技术问题是计算机与PLC的通信。
若在整个系统设计中全部采用进口器件，软件也选用相应的进口产品，那么，整个工程造价惊人。
针对这种情况，我们自行开发了计算机与PLC的串行通信技术。
该技术设计思想先进，软硬件简单实用，可靠性高，性能价格比好，兼容性强，可适用于市场上多种型号的计算机与PLC。
从硬件上讲，现在中国市场上使用的PLC，在通信接口上多采用RS422接口或RS485接口；而微型机多采用RS232接口。
这样在计算机与PLC通信时就不可避免地要选用RS422-RS232转换模块，同时考虑到恶劣工况下的抗干扰要求，这个转换模块必须具有良好的隔离功能和放大功能，而选用高性能进口模块，必定提高工程造价。
针对这种情况，为降低工程造价，我们在硬件上用1根普通的通信电缆代替进口的通信模块，在电缆的接口处采用先进的电路设计技术和单片机技术，以完成信号的隔离和放大功能。
实践证明，通信的可靠性完全可以和国外的进口模块媲美，而且造价极低。
从软件上讲，计算机和PLC的通信技术属于保密技术，长期为国外公司垄断。
这就使得我们只要选用了该厂家生产的PLC，就必须选用它开发的工控软件，提高工程造价。
针对这种情况，我们开发了自己的工控软件。
下面以三菱公司生产的FX系列可编程序控制器为例，介绍我们的软件设计。
FX系列可编程序控制器命令格式如表1所示。
表1FX系列可编程序控制器的命令格式命令命令号日标设备功能设备读命令‘0’X/Y/M/S/T/C/D 读位设备或字设备状态设备写命令‘1’X/Y/M/S/T/C/D 写位设备或字设备强制开命令‘7’X/Y/M/S/T/C 打开位设备强制关命令‘8’X/Y/M/S/T/C 关闭位设备每一个字符都以ASCII码形式串行传输，传输格式如图6。
图6 字符传输格式例如，字符‘F’(ASCII码是46H)的传输格式如图7。
图7 字符“F”的传输格式一般文本数据的传输格式如图8。
图8 文件数据传输格式图8中，STX为文本的开始，其ASCII码定为02H；ETX为文本的结束，其ASCII码定为03H；CMD为命令字符，取‘0’、‘1’、‘7’、‘8’。
在STX之后，被传送数据的ASCII之和，也被作为2个字符码发送。
例如，实现从地址10F6(10F6为寄存器D123的地址)处读取4个字节数据，执行传输格式如图9。
求和：30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H＝74H图9 传输格式之例通过改变命令号和地址号，就可以实现计算机与PLC之间的读、写、强制开关等基本功能，用户可以使用我们研制的通信软件，也可以在该软件基础上，根据实际情况灵活地用C语言开发自己的通信程序，这正体现了该软件的开放性特点。
5、结束语计算机集成控制系统采用了先进的系统集成的设计思想，投入运行后，为企业带来了可观的经济效益和社会效益。
该系统在工业现场控制方面，尤其在PLC控制方面，独树一帜，以其卓越的控制功能和良好的性能价格比，赢得了用户的广泛赞誉。