PLC的发展对现代工业的影响

《PLC的发展对现代工业的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC的发展对现代工业的影响（22页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 毕业设计（论文）报告毕业设计（论文）任务书专业 班级 姓名 一、课题名称： PLC的发展对现代工业的影响 二、主要技术指标： 1. 软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术 2. Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术 3. 冷冻冷藏行业旧系统改造及新系统的技术 4. PLC的空压机变频控制的技术 5. PLC的顺序控制技术 三、工作内容和要求： 对PLC在这几年在工业领域中有哪些发展，在工业不同 的领域中起到了什么作用，列举出在（海为)国产PLC在冷冻冷藏行业上的 应用，PLC和变频器在空压机节能改造中的应用，PLC与变频器的组合应用。 对PLC在其中的应用做详细的分析。 以及在以

2、后对工业的未来发展所产生 的影响与推动。 四、主要参考文献: 1 自动化新闻PLC应用案列：M 自动在线/机械专业网 2005. 2 佚名.PLC的发展前途：M 人民邮电出版社 2003. 3 宋博生.PLC系统配置及软件编程：M 中国电力出版社 2002. 4 权智德.优秀机械类毕业设计： M 南京大学出版社 2007. 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文题目）PLC的发展对现代工业的影响一、选题的背景和意义：随着科学技术的高速发展，传统的工业已经无法满足我们的物质需求

3、了，由于科学技术的不断的发展，PLC已经越来越融入工业的生产中，在这几年PLC也在不断的发展，如体积小、可靠性高、柔性好，可在线更改程序、对环境条件无要求、价格低廉具备招标要求的所有功能等等、使得PLC在许多生产方面变得越来越方便。二、课题研究的主要内容：研究PLC的开放性，PLC的发展方向，硬PLC与软PLC在离散过程控制、连续过程控制以及运动过程控制的应用。PLC硬件结构发生了重大变化，由只能处理开关量，到能处理模拟量输入/输出、特殊的脉冲量、伺服控制、PWM、PID、模糊控制等；计算机技术的发展使得更改数字电路操作软件化。PLC的高速发展对现代工业所产生的各方面的影响。三、主要研究（设计

4、）方法论述：计算机技术更改数字电路的操作件化， PC机软件操作系统，支持DOS、WINDOWS的编程软件更易操作；在PLC编程方式中，能符合IEC611313标准的其他PLC编程方式和语言；使PLC进行联网，与计算机通信、交换数据，增加现场总线、通信、特殊模块，使得PLC完成最后的改造。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容8.18.3确定论文课题8.48.5了解认识课题完成开题报告8.6-8.8查找相关的资料以及文献8.9-8.11确定论文的总体内容8.12-8.16整理材料以及草稿8.17-8.22完成论文的初稿8.23-8.25修改论文的初稿8.26-8.27完成论文的

5、定稿，最终完成论文8.28-8.30答辩五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日摘要：可编程控制器（PLC）是一种数字运算与操作的控制装置。PLC作为传统继电器的替代产品，广泛应用于工业控制的各个领域。由于PLC可以用软件来改变控制过程，并有体积小，组装灵活，编程简单，抗干扰能力强及可靠性高等特点，特别适用于恶劣环境下运行。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。面对来自工业PC等的冲击，PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。本文着重描述了PLC的开放性，硬PLC与

6、软PLC在离散过程控制、连续过程控制以及运动过程控制的应用前景。同时说明PLC在工业自动化套件中的作用。关键词：可编程控制器 自动化 监控 AbstractProgrammable Logic Controller (PLC) is a digital computing and control device operation. PLC as an alternative to traditional relay is widely used in various areas of industrial control. As a result of PLC software can be

7、used to change control process, as well as small volume, flexible assembly, programming is simple, strong anti-interference ability and high reliability, especially for the poor environment. A long period of time, PLC has always been in the field of industrial automation control of the main battlefi

8、eld for a wide range of automation control equipment to provide a very reliable control applications. Industrial PC, such as the face from the impact, PLC still needs to be addressed is the adoption of new technologies, system openness and price. This paper describes the openness of PLC, PLC hardwar

9、e and soft PLC in the discrete process control, continuous process control and process control movement of the application. At the same time, PLC in industrial automation that the role of the package. Keyword: Programmable Logic Controller, Automation, Monitoring15 目录0. 引言11. PLC发展对现代工业的影响21.1 PLC的发

10、展趋势21.1.1 软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术21.1.2开放和基于工业PC控制21.1.3 Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术412 PLC和变频器在空压机节能改造中的应用71.2.1 空压机的工作原理71.2.2 空压机变频节能原理71.2.3 变频改造注意事项71.2.4 基于PLC的空压机变频控制系统71.3 PLC与变频器的组合应用81.3.1 开关指令信号的输入81.3.2 数值信号的输入814 PLC在国产高压大功率变频器中的运用101.4.1 PLC主要逻辑控制102. 结束语13答谢辞：14参考文献：150 引言PLC可编程序控制器，发展至今，除传统

11、的硬PLC外，还有融入控制组态软件之中的软PLC(Softplc)。它们正在扩展着PLC在工控、工业自动化领域中所占有的市场份额。由于习惯与技术积累 PLC的传统用户，不可能一时放弃原有的投资，在技术改造过程中，在原有的投资基础上，增加性能更好的设备，以提高生产效率和扩大再生产。过去，PLC纯粹是将继电器逻辑控制线路用数字电路构成，它可避免由于控制要求发生变化而不得不重新连接控制线路的复杂操作，现在，PLC硬件结构发生了重大变化，由只能处理开关量，到能处理模拟量输入/输出、特殊的脉冲量、伺服控制、PWM、PID、模糊控制等；计算机技术的发展使得更改数字电路的操作软件化，特别是PC机软件操作系统

12、的出现，支持DOS、WINDOWS的编程软件更易操作；IEC611313国际标准的制定使致力于PLC开发的厂家加盟标准化组织，在众多的PLC编程方式中，只要熟悉其中一种，就能很快掌握符合IEC611313标准的其他PLC编程方式和语言；另一重大的变化是PLC通信功能的扩展，这使得PLC摆脱孤岛运行，进行联网，与计算机通信、交换数据，增加现场总线、通信、特殊模块。使得PLC再次获得强大的生命力和更宽的应用领域1 PLC发展对现代工业的影响1.1 PLC的发展趋势 PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一

13、步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。1.1.1 软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有SoftPLC组态软件和基于工业 PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统PLC的技术发展与提高方面做出更加开放的高姿态。对于控制软

14、件来讲，这是PLC控制器的核心，PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。1.1.2开放和基于工业PC控制 PLC制造商已经开始注视基于工业PC控制技术所带来的强大冲击。有专家甚至认为，新商务活动所带来的新技术和开放技术规范将会埋葬传统PLC。PLC制造商认为，虽然在工业现场安装有大量的PLC控制设备，但他们仍然需要联合工控软件公司，以便开发他们自己的基于工业PC的过程控制软件。 诚然，几年前在工业现场明显存在着新旧PLC混合使用的情况，工业用户不得不同时学习相关的新

15、旧知识，甚至彼此借鉴学习。大多数PLC制造商为工业用户仅仅提供了软逻辑和一种操作平台。 在高端应用方面，很难进一步区分PLC控制系统和工业PC控制系统之间的差异，因为这两者均采用了同样类型的微处理器和内存芯片。形象地打个比喻，如果你忘掉工业PC和PLC这些词语字面上的含义，那么在箱子里所能够观察到的恰恰是一些基本计算机硬件技术，我们更多观察到的却是那些基本技术的复杂化和混合体，这些技术被有效地组合到控制系统中去。另外，采用开放控制的原因一方面是系统功能集成的需要，另一方面也是由于一些工业用 户对功能过分苛求所致。如果能够给予高度的重视，就能够获得更多的基本技术知识。PLC制造商专注于系统功能化

16、，而工业用户则专注于系统应用。人们可以看到，将来的发展趋势是将更多的功能进一步集成到一个控制箱内。因而像顺序控制和过程控制这样的事件将会采用功能化方式进行处理，其他像运动控制等也能够共享到相同的控制结构体系中。 可以相信，PLC技术将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。后者除了在灵活性方面比传统PLC具有截然不同的优势外，还具有其他优点，如能够缩短系统投放到市场的周期，降低系统投资费用，提高从工厂底层到企业办公自动化的数据信息流动效率等。关于工业PC控制系统的实时响应问题已经得到很好的解决，也许其主要的东西仍然隐藏在技术背后，但缺乏相应的跟踪记录。对于PLC来讲，坚固性

17、是其主要特点之一，这已经有相当多的跟踪记录来验证。工业用户仍然非常小心地对待PLC，他们正在对PLC作不同的技术测试工作。在利用一种新技术时，工业用户需要考虑的问题是要冒多大的风险，同时需要考虑对其商务活动能够带来多少机会和收益。 但工业用户不完全相信开放式控制系统所带来的好处。随着技术的进一步发展，他们开始逐渐淡化这些思想观念。工业用户正在平衡采用新技术所存在的风险和给他们的商务活动所带来的收益，以便为今后的决策提供有效的保障。 工业PC技术提供了许多功能，能够增强PLC的功能特性，包括内藏视频和高速浮点数字协处理器。尽管Microsoft公司没有进一步提升该项功能特性的计划，但新的Wind

18、ows CE 3.0完全能够更好地满足过程控制的需要。 不久前，Siemens公司公布了一套新的基于开放式控制系统的软件产品，即3.0版本的SIMATIC WinAC(Windows自动化中心)。WinAC是基于Windows NT，与SIMATIC S7 PLC兼容的适合于工业PC的控制系统解决方案。WinAC 3.0提供了具有较高集成度的Profibus现场总线局域网的连接性能，以及远程程序设计。此外，它还为现场控制设备本地化集成提供了一种新的DeviceNet I/O设备驱动程序，用于连接所安装的DeviceNet I/O设备。 Steeplechase 软件公司也已推出了一套支持硬实时

19、过程控制的嵌入式Windows NT操作系统接口部件。该部件进一步结合了Steeplechase公司采用SBS技术并运行于Windows NT环境的工业Compact PCI的硬实时控制软件。现在，Steeplechase公司的可视化逻辑控制器已经升级到5.0版。该控制器适合于Windows NT 4.0和Windows 2000两种操作系统，它的实时引擎能够直接与普通的Ethernet和TCP/IP集成在一起。5.0版本的控制器利用了一种增强型OPC服务器驱动程序，因而比以前的版本具有更快的运行速度。其他一些特点还包括新OI网络特性，以及能够让工业用户自己设计出丰富多彩的动态图形画面等。 T

20、ransysoft 公司最近推出了新版本的ISaGRAF系列工业控制组态软件包，即ISaGRAF PRO，它是基于IEC 61131-3国际标准，并独立于任何硬件平台的软逻辑自动化控制软件包。在一个网络化过程控制系统环境中，该软件包能够应用于多种组态和分布式控制系统的开发，它包含了一套开发工具、应用程序工作平台，以及相应的“虚拟机器”运行时目标。该运行时目标能够运行于各种各样的硬件平台。 CTC自动化工程公司已经发布了一套新的控制软件包MachineLogic PCLC（工业PC逻辑控制器），该软件可以让工业PC扮演PLC的角色，仍然保持着工业PC的功能特性。该软件能够完成一台PLC所确定的控

21、制任务，并且与程序执行时间一样快，均在1 ms以内；还能够同时处理多任务工作，但不能同时超过16个控制任务。一种具有优先级和多任务处理内核的机制保持着对每一件控制任务的跟踪，确保控制任务能够取得最高的优先权。该软件能够运行全部5种IEC 61131-3标准程序设计语言和PID控制程序，支持两种类型的I/O控制设备。一种是像Profibus和DeviceNet 等这样的现场总线I/O设备；另一种是像ISA和PC/104这样的工业PC I/O模板。另外，该软件还提供了对控制系统的在线编辑组态功能。程序可以在Windows 95/98和Windows NT下开发并运行，但也能够在RTXDOS下执行。

22、 SoftPLC公司也提供了一种工控软件产品Tealware，有人非常形象地把这种软件产品称作穿着工业PC衣服的PLC。那些安装在支架上的控制系统已经有了小型 PLC的形状系数，但SoftPLC公司的控制软件已经被嵌入到CPU中。Tealware软件能够满足各种类型工业用户的需要，从小型、单机系统到大型、分散多控制工作站应用。其特点包括全系列I/O模件、内藏Ethernet和工业串行通信接口。 最近，Tealware软件已经升级到2.3版本。其中，控制软件提供了事实上无限的梯形图逻辑控制步序，同时允许有超过百万字的数据表；许多OI/SCADA应用接口；内藏Java引擎和 FTP服务器用于远程维

23、护与管理；支持用户自己编写的C、C、Java程序和设备驱动程序；适合于嵌入式Web服务器用；程序设计的在线运行模式；坚固的I/O模件支持能力和许多其他标准PLC功能；可以运行所输入的，或者是经过转换的A-B公司的PLC。1.1.3 Ethernet的扩展与进一步容纳Web技术 当前，在所有过程控制领域，最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展。PLC也例外，现在，越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口部件。在最近的几年间，我们已经看到，发展比现有普通小快灵PLC更加强大的PLC是种趋势。Ethernet将会成为PLC的通信标准吗？也许最终结果是这样的，但现在还为时尚早。对于

24、在PLC上提供Ethernet接口将能够解决所有通信问题，人们普遍存在着误解。Ethernet仅仅定义了OSI参考模型底部的几层协议标准，如果上层协议相互之间不能兼容，那么仍然不可能进行相互之间的通信处理。打个比方，这如同一个不懂英语的中国人与一个不懂汉语的美国人之间是不能够通过电话进行对话一样。因此，协议就是设备之间相互通信的语言。 字串3 另一方面，前进的步伐已经迈出，我们只有迎着困难而上，为了将Ethernet技术应用到工厂底层的现场过程控制设备中去，ODVA协会为此建立了一套全球性标准技术规范，即Ethernet/IP标准，以便能够解决在实际工作中所遇到的困难。 向Ethernet靠近

25、的一个目的在于通过Internet能够连接到所希望的任何地方。实际上，在一些意想不到的地方，Web服务器正在显露出其应有的威力。几年前，有一些PLC系统已经内藏了Web服务器，这无疑又为PLC系统增加了更多的特点。其他类型的控制设备也正在准备进一步集成Web服务器。例如，Square D公司已经有一个具备Ethernet连接接口的发动机控制中心，并正在准备开发一种内藏Web服务器连接接口的变速装置。 内藏Web服务器的益处包括开放网络、商业工具的影响、客户机/服务器关系。在过去，工业用户可能会有代表性地询问一些有关PLC方面的信息，但在现在，由于新技术的不断诞生和发展，工业用户很容易就可以得到

26、有关这方面的信息。另一方面，随着芯片和处理器大规模的生产，PLC生产制造商能够生产并提供开放网络的产品，让工业用户花较少的费用就能够购买到功能非常完善的PLC产品。 在为将PLC连接到Ethernet和Web上提供技术支持方面，Schneider公司已经成了先驱者之一。最近，该公司推出了一种运行于Premium PLC平台的新型快速Ethernet(100 Mb/s)模件。该模件为PLC能够连接到TCP/IP的Ethernet提供了全双工自适应10/100Mb/s的连接速度，现场过程控制器之间可以共享实时数据信息，自动扫描Momentum I/O模件和其他任何基于Modbus通信协议的现场控制

27、设备，采用一个嵌入式Web服务器提供HTML通信服务，同时提供了SNMP用于标准网络通信管理。在一次展览会上，Schneider公司还向工业用户展示了他们有关透明工厂的观念。另外，Schneider公司最近还推出了基于Modicon公司的Momentum MIE系列处理器的适配器，该适配器提供了标准IEC程序控制性能，进一步为e-制造提供了完美的解决方案。该适配器还提供了将智能化I/O系统和其他现场过程控制设备连接到Internet和Ethernet的能力，现场过程控制设备包括所有功能化实时过程控制器。 几年前，Rockwell自动化公司也在其PLC产品中提供了Ethernet接口，而且正在坚

28、定不移地稳步提高Ethernet的功能特性。该公司最近已经公布了一种柔性I/O模件解决方案，这种柔性 I/O模件利用非专利版本的Ethernet技术能够提供实时过程控制性能。A-B公司提供的1756型ControlLogix I/O也是基于标准Ethernet TCP/IP和UDP数据传输协议的组件，其应用层使用了一种开放式、面向对象、基于生产者/ 消费者的技术。这种技术在ControlNet、DeviceNet和FF现场总线H1网络系统中也能够找到。 同样，其他许多公司也已经推出了Ethernet通信接口模件。例如，来自于IDEC公司的OpenNet PLC控制器所提供的通信接口，实现了与D

29、eviceNet、LonWorks和Interbus等现场总线设备的兼容。该控制器利用一个Interbus远程I/O主卡件能够处理不超过480点本地I/O和512点远程数字量I/O。 Sierra公司所提供的8051型工业通信桥路能够让彼此之间互不兼容的PLC、DCS、RTU 和SCADA系统很好地集成在一起。这种工业通信桥路通过RS-232、422、485，或者Ethernet通信链路实现了高速网络应用。该桥路控制器同时提供8个RS-232串行通信接口，2个RS-485/422隔离串行通信接口，2个10Base-T Ethernet接口，以及一个用于冗余热备份桥路的连接器。 来自于ProSo

30、ft公司的多制造商接口套装组件为A-B公司的PLC、SLC、 ControlLogix和FLEX I/O（包括1771、1746、1765和1794）平台提供了串行通信能力。每一个模件包含了一个80386处理器，并同时嵌入有DOS操作系统，因而，可以被看作是具有I/O能力的工业PC，另外，该控制器同样具有“A”磁盘操作提示符，以及Autoexec.bat和Config.sys 文件。应用程序可以是从简单的ASCII通信到复杂的32位控制算法。 另一家通常从事运动控制方面研究的公司Giddings & Lewis也为其PiC（可编程工业控制）和MMC（机械与运动控制）系列应用于运动控制方面的产品

31、增加了Ethernet TCP/IP接口。这些单元部件提供了可以连接到工厂内部Intranet和Internet的能力，允许现场过程控制器之间共享数据信息。现场过程控制器与工业PC之间通常采用OPC服务器设备驱动程序来连接实时数据信息，利用Ethernet网络系统和Web技术可以进行远程文件传输、程序设计和系统维护。在，越来越多的企业正在计划将其所有自动化控制设备逐步连接到企业范围内的信息系统中去。对于工业用户来讲，也许他们已经注意到有关Ethernet for Control系列控制解决方案，该技术更加依赖于Ethernet和Internet。几乎所有PLC供应商在其部分系列化产品中均提供了

32、Ethernet连接特性，而且有些公司已经确定将Web服务器彻底嵌入到他们的设备内部，以便充分展现PLC的性能特点。利用PLC的Web连接特性，工业用户不但可以从任何地方监控控制系统的运行状况，而且还可以像利用系统手册一样获取所需要的任何数据信息。 当然，如果工业用户正在着手将其控制系统连接到Internet，则必须为此设置安全的信息发布地址。另外，为了防止黑客进入到控制系统中去，还必须安装一套安全性能较好的防火墙软件。 SoftPLC公司在网络安全性方面投入了极大的热情和兴趣，他们将一个具有实时和确定性的Java虚拟机器嵌入到过程控制器中去。Java使其不仅能够运行基于Web的 Active

33、 X控件对象，同样也能够运行Servlets。Servlets是个运行于Web服务器任务高度集成在一起，能够提供动态Web页面内容。 Servlets程序代码清晰可见、面向对象设计、模件化，开发起来非常简单明了，Servlets也提供了数据信息安全性能，允许进一步限制实时数据信息，如仅仅是所选定的工业用户，或者是所选定的注册数据信息。如果过程控制器被有效地连接到Internet，那么安全性对其是非常的重要。、 黑客的入侵还不是唯一的烦恼，如果网络系统瘫痪，我们首先需要干什么呢？黑客入侵的解决方案是采用冗余。在过程控制器中采用冗余IP地址、冗余网络系统、冗余通信电缆，以及热备份等方式，当突发事件

34、发生时能够很好地为过程控制系统提供服务。 许多PLC供应商在其产品的开发过程中仍然继续不断地改进和提高通信性能，其开发方向主要面向于Ethernet技术和基于Web技术。 Omron公司在其产品中提供了全部Ethernet连接能力，借助于TCP/IP数据传输协议，其产品完全适合于所有Ethernet技术规范。另外，该公司最近还发布了几个新的基于Profibus-DP 的产品。在CS1控制器平台上，提供了主单元部件允许建立在Profibus-DP网络上所有过程控制器设备在亡命产台上的运行特性；同时还提供了一套新的Sycon-DP组态工具软件包，允许工业用户很容易就能够进行过程控制系统的组态和网络

35、的委托管理；此外，一种新的多I/O终端可以作为 Profibus-DP从部件，所组成的通信单元提供了一个接口用于连接一个或者更多的I/O模件单元，有Ethernet技术规范。另外，该公司最近还发布了几个新的基于Profibus-DP的产品。在CS1控制器平台上，提供了主单元部件允许建立在Profibus-DP网络上的所有过程控制器设备在该平台上的运行特性；同时还提供了一套新的Sycon-DP组态工具软件包，允许工业用户很容易就能够进行过程控制系统的组态和网络的委托管理；此外，一种新的多I/O终端可以作为Profibus-DP从部件，所组成的通信单元提供了一个接口用于连接一个或者更多的I/O模件

36、单元，与该公司的 C200H系列PLC还能够很好地结合在一起工作。 Rockwell自动化公司在其产品中也积极地增加了对Ethernet连接性能的支持，包括专门提供用于ControlLogix的Ethernet/IP、FLEX I/O、MicroLogix和PanelView系列产品。类似产品还有ProcessLogix、PLC和SLC 500过程控制器系列。通过进一步改进和提高，其产品能够同时支持隐式和显式两种数据信息的传输，借助于隐式数据信息传输方式，其数据字段仅仅包含了实时I/O数据信息。 在ControlLogix Ethernet/IP阵容中包含了一个Ethernet/IP桥路模件、

37、一个Ethernet/IP通信接口模件、RSLinx软件包和一个 Ethernet/IP通信接口收发器。FLEX I/O网络接口模件适合于Ethernet/IP，包括一个10/100Mb/s Ethernet/IP，包括一个10/100Mb/s Ethernet/IP光纤适配器。对于MicroLogix、CompactLogix、SLC500过程控制器和其他利用DF1协议的过程控制设备，支持显式数据信息传输方式的是1761-NETENI Ethernet接口。 A公司为其D2-240和D2-250型PLC推出了一种新的Ethernet远程主模件（H2-ERM）。这种新模件通过高速Etherne

38、t链路可以将本地CPU基本单元连接到远程，从I/O子系统。每个模件能够支持16个附加的DL205模件单元、16个终结器I/O子系统、4个全扩展DL405子系统，或者此3种类型中的混合体。使用五类 UTP电缆连接的子系统内部之间不能超过100m。采用中继器可以对传输距离和节点数量进行扩展，若采用光纤传输介质其距离能够达到2000m。 Advantech 公司最近推出了WebLink 2040/SDA产品，该产品嵌入了Web服务器软件，通过它可以将任何机器、过程控制器和智能传感器与基于Web技术的HMI-SCADA软件一起连接到Internet或者Intranet。该产品还可以允许工业用户从全球范

39、围内的任何地方通过Internet安全访问实时数据信息，以便监视和控制任何现场过程设备或者系统。此外，通过该公司的Advantech Studio套装软件可以让工业用户在任何时候、任何地方就能够将所完成的实时动态图形画面、趋势记录、报警记录、报表和配方转换到标准浏览器。 另外一种来自Newport公司的Web服务器模件是iServer，该模件有可能实现将现有的PLC和其他控制设备连接到Internet。这种DIN架装式模件单元允许不超过32个具有串行通信接口的控制设备连接到Ethernet和Internet，担当一种Web服务器和与RS-232、422、485兼容的Ethernet串行桥路。

40、但是，并非所有PLC通信性能的改善都是针对Ethernet或者Internet的。不久前，Rockwell自动化公司就针对ControlNet公布了新版本并适用于A- B公司的PLC-5C现场控制器和SLC 500适配器模件。1747-ACN15和1747-ACNR15适配器模件为SLC（1746）I/O所提供的确定性和非确定性网络连接特性现在与其 PLC-5C现场控制器完全兼容。Moeller电子公司先前一直采用具有自主版权的通信协议，而现在也已经开始转向开放网络协议。他们所推出的被叫做XI/ON的新一代I/O结构体系将成为其PLC开发完整的一部分。利用该结构体系可以进行片段和模块式的设计工

41、作，它所集成的网关允许连接到Ethernet、Profibus-DP、DeviceNet、CANOpen以及更多的网络系统。 PLC相关通信性能的增强除体现在硬件方面以外，还充分体现在软件方面。例如，KEPware公司为其KEPserverEX系列产品推出了新一代32位 Control-Logix Ethernet OPC服务器驱动程序。该OPC驱动程序软件改善了OPC和DDE客户与A-B公司的ControlLogix现场控制器之间的速度和连通性；还提供了一套灵活的人机界面；可以自由利用A-B公司的OPC服务器套件。它还包括PLC5/SLC505 Ethernet驱动程序。它也进一步优化了17

42、56的ENET接口，改善了通信性能，并支持该公司的自动化标识符数据库。12 PLC和变频器在空压机节能改造中的应用1.2.1 空压机的工作原理螺杆式空压机的工作原理图，空气经空气过滤器和吸气调节阀而吸入，该调节阀主要用于调节气缸、转子及滑片形成的压缩腔，阴、阳转子旋转相对于气缸里偏心方式运转。滑片安装在转子的槽中，并通过离心力将滑片推至气缸壁，高效的注油系统能够确保压缩机良好的冷却及润滑油的最小舒适耗量，在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接触而造成磨损。经压缩后的空气温度较高，其中混有一定的油气，经过油气分离器进行分离，之后，油气经过油冷却器冷却在经过油过滤器流回储油罐，空

43、气经过气后冷却器(空气冷却装置)进行冷却而进入储气罐。1.2.2 空压机变频节能原理螺杆式空压机基本运行方式是加载、减载方式。减载时电机空转,能源白白的浪费，如果利用变频器通过改变电机频率来调节转速，变频控制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量，从而达到控制管路的压力，具有明显的节能效果。空压机变频节能系统原理如下:通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较，得到偏差，经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频器输出的相应频率和幅值的交流电，在电动机上得到相应的转速。那么空压机输出对应的压缩空气输出至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。1.

44、2.3 变频改造注意事项(1)空压机是大转动惯量负载，这种启动特点很容易引起变频器在启动时出现跳过流保护的情况，建议采用具有高启动转矩的无速度矢量变频器，保证既能实现恒压供气的连续性，有可保证设备可靠稳定的运行。 (2)空压机不允许长时间在低频下运行，工作下限应不低于20Hz。 (3)建议功率选用比空压机功率大一等级的变频器，以免空压机启动出现频繁跳闸的情况。 (4)为了有效的滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减少因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减少电机运行的噪音。 (5)设计的系统应具备变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳保护时，不影响生产。1.2.4 基于P

45、LC的空压机变频控制系统系统原理设计 控制系统由以下部分组成:变频器、可编程控制器、变频柜、电抗器、压力变送器、震荡传感器等。 基于PLC的变频控制系统原理图如图2所示。PLC由触摸屏、电源、CPU、模拟量输出模块等组成。其中采用PLC来实现电气部分的控制。包括五部分:起动、运行、停止、切换、报警及故障自诊断。 (1)起动:以两台电机M1，M2为例，可以通过转换开关选择变频/工频启动。 运行:正常情况，电机M1处于变频调速状态，电动机M2处于停机状态。现场压力变送器检测管网出口压力，并与给定值比较，经PID指令运算，得到频率信号，动动调节转速达到所需压力。 (2)停止:按下停止按钮，PLC控制

46、所有的接触器断开，变频器停止工作。 (3)换:实现M1，M2工频、变频相互切换。 (4)报警及故障自诊断:空压机内部一般有四个需要监测的量:冷却水压力监测、润滑油监测、机体温度监测、储气罐压力监测。1.2.5 案例分析以某厂房空压机为例。改造前经测试参数如下:电机功率110kW，出口压力为5.96.5MPa，运行时间为12小时/天，一年运行320天，加载时间为15s，减载时间15s;加载电流为190A，减载电流为90A。经检测其节电率为30%以上。年节电量(按30%)计算如下: W节电量=1232011030%=1.27105(kWh) 可见节电效果明显，此外，改造后系统还存在其它优点。首先，

47、减少了机器的噪音。其次，两套控制回路可保证系统的正常、安全运行。最后，自动化程度高，克服原系统手动调节的缺点。1.3 PLC与变频器的组合应用1.3.1 开关指令信号的输入变频器的输入信号中包括对运行/停止、正转/反转、微动等运行状态进行操作的开关型指令信号。变频器通常利用继电器接点或具有继电器接点开关特性的元器件（如晶体管）与PLC）相连，得到运行状态指令，如图1所示。在使用继电器接点时，常常因为接触不良而带来误动作；使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。 在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时有时也会造成变频器的误动作。

48、例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪音有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。图2与图3给出了正确与错误的接线例子。 当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源（DC24V）之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。如图4所示。1.3.2 数值信号的输入 图1运行信号的连接方式图2变频器输入信号接入方式 图3输入信号的错误接法 图4输入信号防干扰的接法变频器中也存在一些数值型（如频率、电压等）指令信号的输入，可分为数字输入和模拟输入两种。数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来给定；模拟输

49、入则通过接线端子由外部给定，通常通过010V/5V的电压信号或0/420的电流信号输入。由于接口电路因输入信号而异，因此必须根据变频器的输入阻抗选择PLC的输出模块。图5为PLC与变频器之间的信号连接图。图5 060516PLC2 当变频器和PLC的电压信号范围不同时，如变频器的输入信号为010V，而PLC的输出电压信号范围为05V时；或PLC的一侧的输出信号电压范围为010V而变频器的输入电压信号范围为05V时，由于变频器和晶体管的允许电压、电流等因素的限制，需用串联的方式接入限流电阻及分压方式，以保证进行开闭时不超过PLC和变频器相应的容量。此外，在连线时还应注意将布线分开，保证主电路一侧

50、的噪音不传到控制电路。 通常变频器也通过接线端子向外部输出相应的监测模拟信号。电信号的范围通常为010V/5V及0/420电流信号。无论哪种情况，都应注意：PLC一侧的输入阻抗的大小要保证电路中电压和电流不超过电路的允许值，以保证系统的可靠性和减少误差。另外，由于这些监测系统的组成互不相同，有不清楚的地方应向厂家咨询。 另外，在使用PLC进行顺序控制时，由于CPU进行数据处理需要时间，存在一定的时间延迟，故在较精确的控制时应予以考虑。 因为变频器在运行中会产生较强的电磁干扰，为保证PLC不因为变频器主电路断路器及开关器件等产生的噪音而出现故障，将变频器与PLC相连接时应该注意以下几点： （1）

51、对PLC本身应按规定的接线标准和接地条件进行接地，而且应注意避免和变频器使用共同的接地线，且在接地时使二者尽可能分开。 （2）当电源条件不太好时，应在PLC的电源模块及输入/输出模块的电源线上接入噪音滤波器和降低噪音用的变压器等，另外，若有必要，在变频器一侧也应采取相应的措施。 （3）当把变频器和PLC安装于同一操作柜中时，应尽可能使与变频器有关的电线和与PLC有关的电线分开。 （4）通过使用屏蔽线和双绞线达到提高噪音干扰的水平。14 PLC在国产高压大功率变频器中的运用PLC在国产高压变频器中的设计使用 1.4.1 PLC主要逻辑控制（1）用户要求高压变频器在出现故障停机时能快速自动切换到工

52、频旁路运行，笔者给高压变频器专门配置了可以实现自动旁路功能的旁路柜，如图1所示，K1K4为手动操作刀闸，J1J3为高压真空接触器。在变频器发生故障时，旁路柜可以在几秒内完成从变频到工频的转换;而变频器在工频运行时，通过1个按钮就可以实现变频器从工频到变频的转换。这样的控制要求增加了变频器整机控制逻辑的复杂性。自动旁路柜控制逻辑简要介绍如下： 变频调速系统退出变频转工频运行有两种方式，一种是自动方式，一种是手动方式，选择自动方式时，当变频器发生停机故障时变频器自动从变频转工频;选择手动方式时则需人工操作。 变频调速系统退出工频转变频运行也有两种方式，一种是自动方式，一种是手动方式，选择自动方式时

53、，只需在控制柜上按一个按钮，变频器就自动完成从工频转变频;选择手动方式时则需人工操作. （2）PLC控制系统 PLC主机选用输入输出点数48点，型号为FX2N-48MR，PLC作为系统逻辑量控制的控制核心，在自动旁路柜的逻辑关系控制中起着至关重要的作用。 旁路柜的逻辑控制要求比较复杂，采用PLC控制，接线简单，提高了可靠性;旁路柜的逻辑更改也变得很简单，只需修改PLC梯形图程序就可以了，很方便满足用户现场的控制要求。 （3）PLC功能指令实现高压变频器PID闭环控制 用户现场对变频器闭环控制提出的要求是:变频器能够根据用户系统用水量的变化，自动调整变频泵的转速，实现管网恒压供水;同时还可以在液

54、晶屏上设定压力目标值。 针对用户的要求，PLC另外配置了模拟特殊模块FX2N-4AD和FX2N-2DA。FX2N-4AD为模拟输入模块，有四个输入通道，最大分辨力12位，模拟值输入范围为-10V10V或者420mA;FX2N-2DA为模拟输出模块，有2个输出通道，最大分辨力12位，模拟值输出值范围为-10V到10V或者4到20mA。 这样通过读取指令（FROM）和写入指令（TO），以及PLC带有的PID闭环控制功能指令，就可以实现对用户现场的管网水压进行PID闭环控制。其具体编程过程是这样:PLC读取指令（FROM）读取用户水压反馈值，把反馈值用移动指令（MOV）存入PID指令中的D12数据地

55、址里;把用户的水压设定值用移动指令（MOV）存入PID指令中的D10数据地址里;D200D222保存PID的运行参数;D14为PID指令的运算值输出，通过PLC的写入指令（TO）把PID闭环运算结果D14写入模拟输出模块，再通过模拟输出模块转换成-10V10V或者420mA的模拟信号送入高压变频器控制器进行频率设定。 在进行PID运行参数设置时，P、I、D的参数设定尤其重要，其设定的好坏直接关系到管网水压控制的好坏。P表示比例增益，设定范围为099(%)，比例调节设定大，系统出现偏差时，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例增益，会造成系统不稳定;I表示积分时间，设定范围为032767(*10

56、0ms)，积分时间越小，积分作用就越强，反之I越大则积分作用弱;D表示微分时间，设定范围为032767(*10ms)，微分调节有超前的控制作用，合适的微分时间能改善系统的动态性能。攀钢污水处理厂供水管网比较庞大，管网水压对水泵转速的变化响应比较缓慢，因此PID的计算速度不能过快，即比例调节不能过快，否则如果管网水压突然变化大时，变频器的调节容易形成较长时间的振荡。根据这一情况，如图3所示，可以在PLC控制程序中加入PID间隔计算时间（T0）以及PID运算死区（M0），这样就可以把PID的计算速度调节至与管网水压变化速度相一致，避免管网水压震荡。 （4）PLC功能指令实现PLC与变频器上位机通信

57、 为了使变频器上位机能对PLC进行显示、报警及记录，PLC还配置了通信模块FX2N-232BD，实现与变频器上位机的串口通信，PLCRS232串口通信可使用无协议（RS指令）或专用协议与上位机进行通信，本例中使用无协议与上位机进行通信，如图四所示:D8120用于设定PLC通信格式，D50表示发送起始地址，K60表示发送字节数量，D150表示接收起始地址，K20表示接收字节数量。2 结束语1利用海为可编程控制器（海为PLC）便利的通信功能及便利的指令集，经济高效的实现冷冻冷藏过程工艺参数的采集记录，满足客户国际化的要求。可广泛应用于冷冻冷藏行业旧系统改造及新系统的技术升级。 2PLC和变频器连接

58、应用时，由于二者涉及到用弱电控制强电，因此，应该注意连接时出现的干扰，避免由于干扰造成变频器的误动作，或者由于连接不当导致PLC或变频器的损坏。3高压变频器自动旁路柜采用PLC进行旁路逻辑控制，通过在攀钢污水处理厂运行的智光高压变频器模拟故障说明，高压变频器自动旁路柜在从变频转工频，工频转变频的相互切换非常方便，能在10s以内完成，大大提高了水泵运行的可靠性。现场PID闭环控制效果非常理想，水压波动非常小，波动在超过0.1kg时，变频器能迅速调节转速，把水压控制在设定范围内，调节转速时不会产生任何振荡。3 答谢辞：在论文完成之际，本人要深深感谢所有给予我帮助和关怀的人。首先我要感谢导师，正是在他们的认真指导和关怀下本文才得以完成，所以说论文中的每一点成绩无不凝结着老师们的心血和汗水。在这里向老师们表示衷心的感谢和崇高的敬意。还要感谢在论文资料收集、整理期间给予我关心和支持的同学，最后感谢参与论文评阅的所有老师，谢谢你们对论文提出的宝贵意见和建议。参考文献：1 自动化新闻PLC应用案列：M 自动