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可編程自動(dòng)化控制器（PAC）作為新一代的工業(yè)控制器，代表著可編程自動(dòng)化控制發(fā)展的未來(lái)。在可以預(yù)見的幾年內(nèi)，對(duì)性、開放性、可互操作性、可移植性的要求將是用戶至為關(guān)心的自動(dòng)化產(chǎn)品的重要特征，作為融匯了PC和PLC優(yōu)點(diǎn)的PAC必將逐步取代PLC成為控制的主品，在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。

PLC的性能倚賴于的硬件，PLC的應(yīng)用程序是依靠的硬件芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于PLC的功能的改進(jìn)，如運(yùn)動(dòng)控制、控制或通訊功能，都需要使用不同的硬件。即使對(duì)于同一PLC廠家，這種的硬件很難移植到不同性能的PLC中。而且的PLC廠家的硬件結(jié)構(gòu)體系都是專有的設(shè)計(jì)，甚至于處理器芯片都是的，這樣就了隨著PLC功能需求的不斷，PLC的硬件體系越來(lái)越復(fù)雜。而且，由于硬件的非通用性會(huì)的功能前景和開放性受到很大的。另外，PLC 的操作通常都是各PLC廠家的操作，與目前流行的實(shí)時(shí)操作不兼容。由于是的操作，其實(shí)時(shí)可靠性與功能都無(wú)法與通用的實(shí)時(shí)操作相比，這就了PLC的整體性能的性和封閉性。

PAC的輕便控制引擎是非常杰出的。PAC設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的、形式的控制引擎用于應(yīng)用程序的執(zhí)行，控制引擎在實(shí)時(shí)操作與應(yīng)用程序之間，這個(gè)控制引擎與硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)，可以在不同平臺(tái)的PAC間移植。因此對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，同樣的應(yīng)用程序不需根據(jù)的功能需求和投資預(yù)算選擇不同性能的PAC平臺(tái)。這樣，根據(jù)用戶需要的迅速擴(kuò)展和變化，用戶的和程序無(wú)需變化，即可無(wú)縫移植。PAC的操作采用通用的實(shí)時(shí)操作，如GE Fanuc的PACSystems系列產(chǎn)品即采用通用的、成熟的WindRiver公司的Works實(shí)時(shí)操作，其可靠性已經(jīng)大量的應(yīng)用的證實(shí)。PAC的硬件結(jié)構(gòu)采用的，通用的嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣其處理器可以使的高性能CPU，如GE Fanuc的PACSystems 系列產(chǎn)品的CPU 即采用了Pentium300/700MHz 處理器，而且即將推出PentiumM 處理器的CPU。

例如，研華公司全新一代的PAC控制器APAX-5000 系列，了控制、信息處理、網(wǎng)絡(luò)通訊、影像及功能。此系列還具備的雙式CPU控制架構(gòu)，分別控制HMI/SCADA及I/O的不同任務(wù)，并提供熱備等多種應(yīng)用架構(gòu)，部份提供支持國(guó)標(biāo)IEC-61131-3的軟邏輯以及可以進(jìn)行編程的Window. 下的驅(qū)動(dòng)，APAX -5000 非常適用于嚴(yán)苛的批次生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，如：半導(dǎo)體制程設(shè)備、制藥、風(fēng)力控制、鋼鐵、IC檢測(cè)機(jī)臺(tái)控制及食品飲料業(yè)。

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可編程控制器控制設(shè)計(jì)

一、問(wèn)題提出

可編程控制器技術(shù)主要是應(yīng)用于自動(dòng)化控制工程中，如何綜合地運(yùn)用前面學(xué)過(guò)知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際工程要求合理組合成控制， 在此介紹組成可編程控制器控制的一般。

二、可編程控制器控制設(shè)計(jì)的基本步驟

1 ．設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

（ 1 ）擬定控制設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計(jì)任務(wù)書的形式來(lái)確定，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；

（ 2 ）選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

（ 3 ）選定 PLC 的型號(hào)；

（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；

（ 5 ）根據(jù)設(shè)計(jì)的要求編寫規(guī)格說(shuō)明書，然后再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；

（ 6 ）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；

（ 7 ）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非電器元部件；

（ 8 ）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和使用說(shuō)明書；

根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)。

2 ． 設(shè)計(jì)的基本步驟

可編程控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟，如圖 1 所示。

圖 1 可編程控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟

（ 1 ）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求

a ．被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)。

b ．控制要求主要指控制的基本、應(yīng)完成的、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。

（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備

根據(jù)被控對(duì)象對(duì) PLC 控制的功能要求，確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、器、指示燈、電磁閥等。

（ 3 ）選擇的 PLC 類型

根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入和輸出的點(diǎn)數(shù)，選擇的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。

（ 4 ）分配 I/O 點(diǎn)

分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。

（ 5 ）設(shè)計(jì)應(yīng)用梯形圖程序

根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐。

（ 6 ）將程序輸入 PLC

當(dāng)使用簡(jiǎn)易編程器將程序輸入 PLC 時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。

（ 7 ）進(jìn)行

程序輸入 PLC 后，應(yīng)*行工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。

（ 8 ）應(yīng)用整體調(diào)試

在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試，然后再連接起來(lái)總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。

（ 9 ）編制技術(shù)文件

技術(shù)文件包括說(shuō)明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。

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PLC 硬件設(shè)計(jì)

1 ． PLC 型號(hào)的選擇

在作出控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。

在控制邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息（有數(shù)據(jù)運(yùn)算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、要求有較高的可靠性和性、實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。

目前，國(guó)內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無(wú)所適從。所以權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。一般選擇機(jī)型要以功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。

（ 1 ）對(duì)輸入 / 輸出點(diǎn)的選擇

盲目選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定浪費(fèi)。

要先弄控制的 I/O 總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點(diǎn)數(shù)。

另外要注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)的 60 ％； PLC 每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力（ A/ 點(diǎn)）也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨溫度的升高而有所等。在選型時(shí)要考慮這些問(wèn)題。

PLC 的輸出點(diǎn)可分為共點(diǎn)式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點(diǎn)之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級(jí)，但這種 PLC 平均每點(diǎn)的價(jià)格較高。如果輸出之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出的 PLC 。

（ 2 ）對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇

對(duì)用戶存儲(chǔ)容量只能作粗略的估算。在僅對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的中，可以用輸入總點(diǎn)數(shù)乘 10 字 / 點(diǎn)＋輸出總點(diǎn)數(shù)乘 5 字 / 點(diǎn)來(lái)估算；計(jì)數(shù)器/ 定時(shí)器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個(gè)估算；有運(yùn)算處理時(shí)按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲(chǔ)容量來(lái)估算；有通信處理時(shí)按每個(gè)接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算，一般按估算容量的50 ～ 100 ％留有裕量。對(duì)的設(shè)計(jì)者，選擇容量時(shí)留有裕量要大些。

（ 3 ）對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇

PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路、輸出電路和掃描工作引起的時(shí)間（一般在 2 ～ 3 個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的，PLC 和 I/O 響應(yīng)時(shí)間一般都能實(shí)際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問(wèn)題。但對(duì)模擬量控制的、特別是閉環(huán)就要考慮這個(gè)問(wèn)題。