6ES7223-1BF22-0XA8常规现货
目前,在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业,随着PLC性能价格比的不断tigao,其应用领域不断扩大。从应用类型看,PLC的应用大致可归纳为以下几个方面:
1.开关量逻辑控制
利用PLC基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制,可以取代传统的继电器控制,用于单机控制、多机qunkong制、生产自动线控制等,例如:机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC基本的应用,也是PLC广泛的应用领域。
2.运动控制
大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备,如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。
3.过程控制
大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能,有的小型PLC也具有模拟量输入输出。PLC可实现模拟量控制,具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制,用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。
4.数据处理
现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能,可进行数据的采集、分析和处理,可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置,如计算机数值控制(CNC)设备,进行处理。
5.通信联网
PLC的通信包括PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与其它智能设备之间的通信,PLC系统与通用计算机可直接或通过通信处理单元、通信转换单元相连
在工业控制中,某些输入量(如压力、温度、liuliang、转速等)是连续变化的模拟量,某些执行机构(如伺服电动机、调节阀、记录仪等)要求PLC输出模拟信号,而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量被传感器和变送器转换为标准的电流或电压,如4~20mA,1~5V,0~10V,PLC用A/D转换器将它们转换成数字量。这些数字量可能是二进制的,也可能是十进制的,带正负号的电流或电压在A/D转换后一般用二进制补码表示。
D/A转换器将PLC的数字输出量转换为模拟电压或电流,再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换(模拟量输入)和D/A转换(模拟量输出)。
例如在炉温控制系统中,炉温用热电偶检测,温度变送器将热电偶提供的几十毫伏的电压信号转换为标准电流(如4~20mA)或标准电压(如l~5V)信号后送给模拟量输入模块,经A/D转换后得到与温度成比例的数字量,CPU将它与温度设定值比较,并按某种控制规律(如PID)对二者的差值进行运算,将运算结果(数字量)送给模拟量输出模块,经D/A转换后变为电流信号或电压信号,用来调节控制天然气的电动调节阀的开度,实现对温度的闭环控制。
有的PLC有温度检测模块,温度传感器(热电偶或热电阻)与它们直接相连,省去了温度变送器。
大中型PLC可以配置成百上千个模拟量通道;它们的D/A,A/D转换器一般是12位的。模拟量I/O模块的输入、输出信号可以是电压,也可以是电流;可以是单极性的,如0~5V,0~10V,1~5V,4~20ms,也可以是双极性的,如 50mV,±5V,±10V和±20mA,模块一般可以输入多种量程的电流或电压。
A/D,D/A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率,位数越多,分辨率越高,例如8位A/D转换器的分辨率为2-8=0.38%;模拟量输入/输出模块的另一个重要指标是转换时间。
伴随着日益上升的消费需求,外国直接投资流入中国升速,推进了中国的制造业,紧接着推动了PLC在中国的市场的发展。
近年来中国OEM机械厂家一直忙于tigao国产机械的自动化水平,减少对国外高端机械产品的依赖。PLC作为典型控制产品,在纺织机械、塑料机械、印刷机械、食品机械、包装机械、起重机械、机床和化工机械等诸多领域被广泛应用。受危机的影响,中国OEM市场全面低迷,尤其是2008年下半年至2009年上半年,成本上升、出口锐减和内需萎缩导致中小企业大量倒闭,部分行业大企业严重开工不足,直接影响了该市场对PLC的需求。其中大的OEM市场——纺织机械的PLC应用规模降低到2.67亿元,萎缩近50%。使得深耕于该行业的PLC厂商都遭受重创。经济低迷导致需求的下降,在电梯、纺织机械、建筑机械、电源设备、造纸机械、电子制造设备、物料搬运、机床、HVAC、塑料机械、橡胶机械等应用中呈负增长的态势。纵观2009年,PLC在大部分OEM行业的应用都维持低迷的态势,只有少数如食品机械和包装机械等受经济周期影响不大的行业仍能保持一定的增长。一些行业如,汽车、基础设施建设、矿业、市政等直接受国家刺激政策的拉动,PLC需求不减,成为PLC稳步增长的中坚力量。
冶金行业是应用PLC多的项目型市场,以大、中型PLC为主,由于产能过剩、需求萎缩和价格下降,也使得PLC在该行业继续保持低迷的态势。
PLC的未来发展除了产品本身的发展,更大程度上取决于用户和市场的发展,任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。随着经济的回暖和国家政策的推动,自动化产品市场的需求持续旺盛。特别是在低碳时代,制造企业充分认识到了自动化产品的作用,以及其对于企业利润和在竞争激烈的全球市场中取得成功的贡献,继续在自动化设备上加大资本投资。PLC产品可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域,并在各个制造行业保持稳固增长。基于对更高自动化程度和更高能效的需要,制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中,以低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求,给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要,无疑给PLC带来了巨大的机遇,特别是在OEM、楼宇自控等低迷的行业中,将会有很大的起色。
在PLC市场内,小型PLC占据高的比例——而在国外,往往中型比例更高。这是典型的国情所决定的,设备较为低端,控制需求不高。这种情况只是表面,一些核心的情况正在发生转变。是国内用户对小型PLC的利用已经到了一种非常高的水平,很多小型PLC在履行中型PLC的职能。中型PLC的比例在逐年tigao。中国市场在过去10~20年,完成了从没有自动化,到小型PLC成为主流的转变。在未来,相信是从小型PLC到中型(或者小型的自我改进)的转变。 可编程控制器PLC在燃气轮发电站已经得到了广泛应用,它利用内部存储的控制程序软件以及外部的输入数据和操作指令,经过逻辑和算术运算,向控制装置发送指令,完成对燃气轮发电机组和各辅助设备的控制、调节。
PLC可以对燃气轮发电机组的发动机转速、排气温度、负载以及发动机各系统的参数、状态进行控制和调节。例如,在滑油系统中,就可完成对压力、温度、液位等参数和滑油加热器、滑油冷动器、交直流滑油泵等状态的控制。本文只介绍对Taurus60燃气轮机滑油系统温度、压力控制的部分应用。
1、Taurus60燃气轮机的滑油系统介绍
Taurus60燃气轮滑油为燃气轮机轴承、发电机轴承和齿轮箱轴承提供润滑油,也为压气机可变导流叶片作动器、燃料作动器和放气活门作动器提供增压滑油,控制上述作动器的位置。
滑油系统中温度传感器RTD和压力传感器TP380的安装位置见图1。
2、PLC对滑油温度的控制
PLC控制原理:Taurus60燃气轮机利用温度传感器RTD来控测滑油系统温度,并将其转换为相应的电信号经输入模块的光耦合、A/D转换,转换成数字信号,存储在内部存储器中,PLC扫描内部应用程序,读取数据,进行算术、逻辑运算,结果经输出模块转换输出控制执行机构动作,来达到上述控制目的。
PLC控制目标:对Taurus60燃气轮机滑油温度的控制主要目的如下:①在机组停机时,启动或停止滑油箱加热器;②在运行中若滑油系统温度过高,启动报警回路、停车回路,或发出声光报警或使燃气轮机紧急停车;③控制滑油系统的三个滑油散热器冷却风扇的启动、停止和转速,从而控制滑油系统的滑油温度,使其保持在规定的范围内。
Taurus60燃气轮机组滑油温度传感器RTD共有两个,分别为滑油箱RTD(RT390)和滑油管RTD(RT380)。滑油箱RTD安装在滑油箱内,感受滑油箱滑油温度,当滑油箱滑油温度低于设定值(65℉)(18℃)时,PLC命令滑油箱加热器启动,给滑油加热;当滑油箱滑油温度达到设定值70℉(21℃)时,PLC命令滑油加热器停止运行。滑油管RTD安装在主滑油管上,感受系统滑油温度,当系统温度高于设定值160℉(71℃)时,启动报警回路报警;当系统温度再升高超过设定值165℉(74℃)时,启动燃气轮机紧急停车回路,燃气轮机停止运行。
PLC还可控制滑油散热器的工作,当系统温度高于设定值100℉(38℃)时,PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇启动,给系统散热;当系统温度低于设定值90℉(32℃)时,PLC命令1#、2#滑油散热器冷却风扇停止工作。1#、2#滑油散热器风扇的工作是由PLC根据系统温度控制风扇变频器的输出,从而实现滑油冷却风扇的平稳调速,滑油温度的调节十分jingque;当滑油温度超过140℉(60℃)启动3#散热器风扇,它是由继电器控制的。
PLC控制过程:
限于篇幅,我们仅以滑油温度高引起Taurus60滑油系统报警、停车以及3#滑油冷却器风扇的启动、停止为例来探讨一下PLC是如何实现对滑油温度的控制的。
PLC是使用梯形语言进行控制的。
(1)滑油温度高引起报警、停车的控制程序当滑油管温度高于160℉(71℃)将会出现滑油温度高报警,从而引起维护人员的注意;当滑油温度高于160℉(74℃)将会出现滑油温度高停车,以确保设备的安全。
(2)3#滑油冷却风扇启动/停止控制程序
当滑油管温度高于100℉(38℃)或低于90(32℃),滑油冷却风扇开启或停止命令使能。具体的说,当高于100℉(38℃)或低于90℉(32℃)时滑油冷动风扇启动(或停止)命令通过输出模块输入.
当滑油温度超过140℉(60℃)后,3#冷却风扇启动定时器控制电路回路动作(如图4)这时继电器K280-3线圈通电(或断电)其常开接点闭合(或断开),接触器K4983线圈通电(或断电),其常开接点闭合(或断开)接通(或断开)3#滑油冷却风扇。
3、滑油压力控制
PLC控制原理:滑油压力是通过滑油压力传感器TP380(以下简称TP380)、输入输出模块、PLC的运算等来实现的。TP380感受0~690kPa范围内变化的滑油压力,将其转换为4~20mA的电流信号,输入输出模块将电流信号转换为供PLC识别的数字信号,PLC经过运算,将结果存储在标示为LUBEPRESS的地单元中,供程序调用。
PLC控制目标Taurus60燃气机共有三套滑油泵,即主滑油泵、交流滑油泵、直流滑油泵。主滑油泵由燃气轮机驱动,提供燃气轮机、发电机的润滑滑油和控制作动器动作的增压滑油;交流滑油泵用于给燃气轮机、发电机提供运转前和动转后润滑,当主滑油压力低于设定值时紧急启动,以确保燃气轮机的正常运转;直流滑油泵作为交流滑油泵的备用泵,当交流滑油泵故障或燃气轮机发电站全站失电时,确保燃气轮机的润滑。
当燃气轮机启动循环开始后,PLC对直流滑油泵进行试验,当直流泵P903压力达到4PSI,PLC使得P903断电停转并启动交流滑油泵BP321工作,如果压力达到6PSI,PLC允许燃气轮机运转,PLC启动前润滑定时器开始计时,燃气轮机必须以大于6PIS的压力进行运转前润滑30秒,滑油压力低于41PIS则PLC给出低滑油压力报警,若滑油压力低于25PSI,则启动不锁定快速停车。在燃气轮机稳定运转条件下,滑油压力的调节是由滑油压力温度控制组件完成的,但PLC始终监控着系统滑油压力的变化,并在不同状态下完成低滑油压力报警、启动交流滑油泵、启动不锁定快速停车等工作。当燃气机停止运行时,PLC检查直流泵工作,30秒计时器开始时允许滑油压力降至3PSI,定时器工作结束,重新接通交流滑油泵,运转后润滑开始。这些都是由PLC预先设定的控制程序完成。
PLC根据燃气轮机不同的运行停车情况,编制了五种不同的运转后润滑方案供启用。
PLC控制过程:
这里我们只介绍滑油系统的压力计算和直流泵启动的命令程序。
(1)滑油压力输入数据计算。
(2)直流滑油泵
启动命令使能直流滑油泵是作为交流滑油泵的备用泵,当交流泵或者TP380故障时,直流滑油启动。
4、结束语
PLC对滑油系统控制是十分完备的,它的控制内容、项目也是十分复杂的。它不但能控制、显示滑油系统中的压力、温度,它还能设置压力、温度的极限值,一旦系统超越了这个极限值,可以给出报警信号或停止系统运行,确保设备安全;它还可以控制滑油箱加热器的工作,控制油箱液位的高低,并给出报警信号等。限于篇幅,我们只能摘取其一小部分,做一简单介绍,希望能对大型复杂设备的滑油系统的控制有一定的借鉴价值。
确定输入/输出点数并选择PLC型号
1)输入信号
位置检测信号:下限、上限、右限、左限共4个行程开关,需要4个输入端子。
“无工件检测”信号:用光电开关作检测元件,需要1个端子。
“工作方式”选择开关:有手动、单步、单周期和连续4种工作方式,需要4个输如端子。
手动操作:需要有下降、上升、右移、左移、加紧、放松6个按钮,也需要6个输入端子。
自动工作:尚需启动、正常停车、紧急停车3个按钮,也需要3个输入端子。以上共需要18个输入信号。
2)输出信号
PLC的输出用于控制机械手的下降、上升、右移、左移、加紧、放松以三个电动机转速的控制等,共需要11个输出点。机械手从原点开始工作,需要一个原点指示灯,也需要1个输出点。至少需要6个输出点。
由于机械手的控制属于开关量控制,在功能上未提出特殊要求。任何型号的小型PLC均可满足要求。根据所需的I/O总点数并留有一定的备用量,可选用FX2N-48RM,其输入和输出各24点,继电器输出型。
在工业控制中,某些输入量(如压力、温度、liuliang、转速等)是连续变化的模拟量,某些执行机构(如伺服电动机、调节阀、记录仪等)要求PLC输出模拟信号,而PLC的CPU只能处理数字量。模拟量被传感器和变送器转换为标准的电流或电压,如4~20mA,1~5V,0~10V,PLC用A/D转换器将它们转换成数字量。这些数字量可能是二进制的,也可能是十进制的,带正负号的电流或电压在A/D转换后一般用二进制补码表示。
D/A转换器将PLC的数字输出量转换为模拟电压或电流,再去控制执行机构。模拟量I/O模块的主要任务就是完成A/D转换(模拟量输入)和D/A转换(模拟量输出)。
例如在炉温控制系统中,炉温用热电偶检测,温度变送器将热电偶提供的几十毫伏的电压信号转换为标准电流(如4~20mA)或标准电压(如l~5V)信号后送给模拟量输入模块,经A/D转换后得到与温度成比例的数字量,CPU将它与温度设定值比较,并按某种控制规律(如PID)对二者的差值进行运算,将运算结果(数字量)送给模拟量输出模块,经D/A转换后变为电流信号或电压信号,用来调节控制天然气的电动调节阀的开度,实现对温度的闭环控制。
有的PLC有温度检测模块,温度传感器(热电偶或热电阻)与它们直接相连,省去了温度变送器。
大中型PLC可以配置成百上千个模拟量通道;它们的D/A,A/D转换器一般是12位的。模拟量I/O模块的输入、输出信号可以是电压,也可以是电流;可以是单极性的,如0~5V,0~10V,1~5V,4~20ms,也可以是双极性的,如 50mV,±5V,±10V和±20mA,模块一般可以输入多种量程的电流或电压。
A/D,D/A转换器的二进制位数反映了它们的分辨率,位数越多,分辨率越高,例如8位A/D转换器的分辨率为2-8=0.38%;模拟量输入/输出模块的另一个重要指标是转换时间。
PLC是一种基于计算机技术的编程控制器,将PLC技术与接触器控制技术相结合,并充分发挥继电器和按钮的作用,可使电力拖动可视化。电力拖动线路用于控制电动机的运行,其具有实践性和性。PLC技术与电力拖动的结合有助于实现拖动一体化。文章分析了PLC技术在电力拖动中的作用,并阐述了如何将其应用于电力拖动教学。
在电力拖动的教学中,由于每个学生的能力不同,在学习中往往会出现图纸识别困难、技能操作不到位、线路出现问题无法检修等。将PLC合理的运用于电力拖动的教学中,督促学生了解PLC原理和操作流程。但很多学校将电力拖动课程同PLC课程分开,不能找到二者之间的必然联系。这使得教学效率低下,尤其影响了学生实践能力的tigao。实际上,PLC并非简单的继电器,其操作原理复杂,检修过程尤为重要。这对学校该课程的教学模式和教师的素质提出了新的要求。基于此,学校应进行该课程的改革。
一、PLC在电力拖动一体化中的运用过程
(一)电力拖动课程一体化是实现
电力拖动课程具有较强的实践性,实现其一体化的过程实际上就是将理论与实践相结合的过程。PLC作为一种与电力拖动密切相关的技术,其在电力拖动课程中的应用有助于电力拖动一体化教学的实施。具体实施为理论课和实践课由同一个教师担当,教师每讲解一节电力拖动课程,随即将其应用于实践。使学生能够充分感电力拖动的过程,了解其工作原理和操作流程。如根据课程进行电器元件的分组拆装,充分利用多媒体教学,使教学效果更加明显。当然,在理论与实践结合的过程中,主要需要掌握的是电力拖动的线路控制。目前,传统的控制方式已逐渐被PLC程序控制器取代,要实现电力拖动一体化,还要将PLC技术合理的渗透到教学中,实现二者的结合。
(二)PLC在电力拖动课课程教学中的渗透
电力拖动课程主要以研究电力拖动控制线路为主,而PLC则是程序控制器。目前PLC作为高校电气学生的必修课,学生存在的操作上的问题需要理论与实践教学更好的结合。如何发挥PLC技术在电力拖动中的作用,实现两个课程之间的结合是高校电气或机械教学中的主要任务。实际上,PLC是传统电力拖动线路控制的延伸,技术的发展使电动机线路控制逐渐转向PLC控制。PLC以梯形图作为其主要编程语言,是继电器逻辑控制系统发展的结果。运用于教学,两门课程之间存在一定的联系,基于此高校电力拖动一体化教学应引进PLC的一些内容,实现电力拖动的一体化。以三相异步电动机正反转控制课程为例,将PLC在电力拖动一体化中的运用步骤分析如下:
(1)了解与电力拖动技术相关的讲PLC内容。包括输入和输出继电器、梯形图编程方法和编程指令等。
(2)了解控制要求,分配输出输入点,写出I/O通道地址的分配表并画出PLC接线图。
(3)根据PLC接线图进行程序设计,在计算机上实施程序输入,模拟程序的运行过程。
(4)将程序下载至PLC,为PLC的应用提供前提。后进行线路安全和系统调试。
二、PLC控制系统的优越性
将PLC控制系统与传统的继电器―接触器控制系统相比较我们可以看到PLC控制系统的优越性。在教学中,教师应注意渗透这一点。其不同在于:
(1)组成PLC与传统的控制系统采用不同的结构。传统的系统具有更多的硬件继电器与接触器;而PLC则主要由“软继电器”构成。
(2)传统的控制系统中机械触点较多,降低了系统的可靠性。而PLC则为无机械触点,是目前较为先进的逻辑运算微电子技术,具其可靠性较高,机械性能良好,运行磨损小,使用年限更长。PLC的触电是无限的,这与传统的系统有限的触电相比较具有优越性。
(3)PLC系统与传统的继电器―接触器逻辑控制系统采用不同的控制方式,前者主要靠原件之间的硬件接线控制,而PLC系统采用更加先进的软件编程实现线路控制。
(4)两者的工作原理具有很大差别,PLC更具先进性。传统的继电器―接触器控制方式,在工作状态下继电器受到制约,但采用了PLC技后,其“软继电器”处于周期性循环扫描接通模式下,“软继电器”不再受到长时间的制约。我们说,采用电力拖动与PLC的组合的教学模式,帮助学生理解了PLC线路控制系统具有先进性,其在电力拖动中具有积极作用。在教学中,应逐渐实现两者之间的结合。将PLC技术渗透到电力拖动教学,tigao教学效率。
三、
电力拖动作为实践性较强的电力教学课程,要求实现理论与实践结合的一体化教学。在电力拖动中引进PLC技术,是电力拖动一体化实现的必然需求。PLC作为近年来兴起的电力线路控制技术,主要以梯形图作为编程语言。文章以三相异步电动机正反转控制课程为例,分析了两种技术之间的结合。肯定了PLC在电力拖动上的进步作用。当然,在教学过程中,两种技术的结合还处于磨合期,教学效果受到一定的影响,这需要电力拖动课程不断的进行改革,促进教学效率的tigao。