郑州继飞机电设备有限公司

继飞机电(图)-短路保护器电气柜-河南电气柜 ：

一、项目分析

工程技术人员首先要对工程项目进行分析，即项目工程的控制流程和每个流程的控制类型，并对整个项目可能出现问题做出预判。

（1）分析控制流程。分析控制流程时，建议绘制相关的控制流程图，清晰的标注每一步工作的内容和到下一步的条件。

（2）分析控制类型和预估PLC选型所需参数。一般PLC适用于四种控制类型，即顺序控制，过程控制，运动（或位置）控制和网络通信等。工程技术人员在分析控制要求后，根据绘制的控制流程图，将每个控制流程的控制类型进行分类，再根据项目的复杂程度将组合出控制类型，因此前期准确地分析每一步的控制类型，将有助于选型的准确和问题的预估。

在分析项目控制类型的同时，工程技术人员还要预估PLC选型所需要的重要参数值。如顺序控制中的I/O点数；若使用编码器，要根据编码器的参数计算其输出脉冲的频率值，进而换算成PLC高速计数的脉冲频率。再如，过程控制中模拟量数和模拟量精度、运动控制中PLC对于伺服驱动器反馈信号的响应速度和PLC高速脉冲输出的数量，以及在网络通信时，所选PLC是否支持相应的网络类型等参数。

二、预估可能出现的问题

对于可能出现问题的预估是工程分析中较难的环节。这不仅需要工程技术人员对现场的工作环境和整个项目控制难点能够较好地把握，还要对可能出现的突发情况和危险具有前期预判。

（1）设备工作环境的把握。工程人员需要对生产环境有较全mian的认识。如纺织机械所处工作环境的空气湿度高、振动较大，所以设计PLC系统时要做好防震处理。又如建材加工厂的环境温度比较高，并且有很大的粉尘和较强的静电，因此工程技术人员要在保证电气控制柜通风良好的前提下，进一步做好防尘和除静电处理。

设备工作环境的把握不仅仅局限于物理的环境，随着PLC应用的深入，更需考虑人员因素。如设备操作人员的素质较低时，需要开发较为简练的设备操作界面。

（2）项目难点的预期。项目难点的预期其实就是对项目核心问题的把握。如喷气织机设备的控制核心就是如何快速有序地控制电磁阀，利用压缩空气的摩擦力来牵引纬纱穿过纺织梭，完成纺织的引纬工作，这需要PLC具有非常快的响应速度。在确定项目难点后，工程技术人员可以根据难点来对PLC进行选型。从整个项目的角度出发，项目的难点就是系统设计的特点，也是PLC选型的方向。

（3）项目危险的前期预估。在项目设计前期，工程技术人员需对本项目可能出现的危险情况进行预判。如顺序控制或运动控制中调试设备时对于误动作的防护；在过程控制中，测试时是否有高压，高温或者有毒有害物质以及相关的防护措施。在项目设计前期对危险进行预估有助于加强工程技术人员的安全意识。

第yi：PLC是可以工作在极其恶劣的电磁环境中的

我们都在宣传片中见过三江源地区的藏羚羊，它们生活在极其恶劣的环境中。如果把我们内地的普通山羊放到这里，不出三天，普通山羊恐怕就见牛克斯了。

如果我们把计算机直接放到PLC工作的环境中，无需太久，这些计算机将死机甚至烧毁。

在ABB的早期工程中，我们就是把工业控制计算机直接放在变电站开关柜中，用来实施测控和数据处理。然而，用不了多久，电源故障和硬盘故障，还有输入输出接口的故障就接踵而来，让人烦不胜烦。直到我们用PLC替换下这些工控机，事情才算完。

这叫做抵御电磁骚扰EMC的能力，PLC可达三级甚至四级，而计算机能达到二级就算很不错了。

抵御EMC电磁骚扰，会有许多措施。例如隔离技术、接地技术等等都是。

第二：PLC的程序是一行行顺序执行的，它不会陷入死循环

我们在编写计算机程序时，短路保护器电气柜，经常会遇见循环。如果一个循环子程序设计不恰当，河南电气柜，或者条件引起了程序返回，有可能进入到死循环中，系统当然就死机了。

然而，PLC的程序是一条接一条顺序执行的，只有到了程序末尾才会回头。在程序中任何部位，若条件满足，可以实现跳转，但程序还是一条接一条顺序执行。

如此一来，PLC几乎不会死机。这也是PLC区别于普通计算机的根本特性。

基于此，我们会发现PLC的可靠性极高，这是普通计算机完全不能比拟的。

第三：冗余配置

所谓冗余配置，就是在控制过程中存在主机和从机，它们依靠握手线关联，并共享资源和信息。

如果是计算机，当主机出现问题时，切换到从机的时间较长。但对于PLC，我们可以在机架上安排2套CPU作为主从控制，它们之间的转换仅几个时钟周期即可完成。

例如我们的控制对象是汽轮机，它的转子在高速旋转。我们不妨假定转子的转速就是工频周期，也即每分钟3000转。如果我们对汽轮机实施DCS监控，在现场层面我们只能选用带冗余配套的PLC，绝bu可能使用计算机。一旦PLC的主机发生故障，它立刻就转入从机控制，对于受控对象来说几乎感觉不到，但计算机就未必可以实现类似功能了。

事实上，带冗余配套的PLC系统就属于规模较大的PLC。从题主的描述看，似乎连边都没沾上。

第四：PLC的程序特点

PLC的程序规模都不大，一般才几千字节，能上万字节就算很大的程序了。

PLC有许多输入输出接口，以及各种类型的变量，这些都需要专门设置地址，以便在程序中使用。

我们看下图，此图是用PLC国际通用标准IEC61131-3模块化编程语言写成的：

图1：某地铁配电控制系统PLC的输入接口参数定义程序和延迟判误程序

在图1中，我们在左侧看到了许多输入参量，它们的末尾都有_s的标识，这些就是开关量输入参数，它们不但有地址，还有名称。这是必须的，否则程序无法辨识和使用它们。

我们由图1的程序看到，这种编程方法比所谓的C语言方便得多。事实上，每一个功能块就相当于一段C语言。例如TON模块，它是延迟模块，如果用C语言，怎么也要若干语句行，但这里仅仅只是一个程序模块而已。何者更方便一看便知。

我们再看下图：

图2：PLC的16位字解析为单个开关量的程序段

图2中，程序开头的AND（与逻辑模块）实施程序转移。当条件满足时，AND启动子程序入口。

在图2中，我们看到了UNPACK16模块，它的任务是把一个16位的字解析为16个开关量，供下一步程序使用。

我们很容易想到，这个UNPACK16模块若用C语言来写，又会有何种形式？何者更方便？

我们看下图：

图3：数据交换的RS485接口定义和MODBUS通信管理

图3是PLC对系统中各种数据交换的定义、数据采集和管理。图中的一个个模块就是处理MODBUS通信协议数据的，同时还实现数据采集轮巡操作。

这些模块用C语言该如何写？是不是会麻烦很多？

我们看到，PLC程序的便捷性是C语言无法比拟的。

第五：PLC的工作范围

PLC的内存不大，尽管它的可靠性很高，但PLC不能用于较大的计算。我曾经设计过一个PLC程序，用于浮点数的乘法，麻烦得很，后不得不使用模块配合查表来解决问题。

PLC的内部其实就是单片机，只不过整个PLC的单片机系统经过了严格的EMC测试，而操作系统和编程系统也进行了优化，方便我们这些编程者使用。

既然PLC只是一台单片机系统，可想而知它与计算机不在同一个技术水平上。计算机能够完成的工作，哪怕只是一篇WORD文档的写作，用PLC绝bu可能完成。但PLC能够轻松实现的控制功能，用计算机虽然也能勉强实现，但效果极差，且可靠性极低，尺寸也巨大。

如此看来，PLC与计算机的工作特性不一样，适用的工作对象当然也不一样。

所以，保温电气柜，题主拿计算机的C语言来比拟PLC的编程语言，并不合适。

另外，题主所谓的规模较大的PLC，这个定义不明确，也是没有意义的。

PLC系统结构图

1 CPU

CPU由控制器和运算器组成，它是plc的运算和控制，起着主导核心作用。

CPU的任务有：

诊断电源和 PLC内部工作状态、编程的语法错误。

接收存储用户程序和数据。

接收输入信号，送入数据寄存器并保存。

执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑运算，产生相应的控制信号，完成用户指令规定的各种操作。

响应各种外部设备(如编程器、上位机、打印机等)的工作请求。

2 存储器

可分为系统程序存储器和用户程序存储器，用户程序存储器又包括用户程序存储区和用户数据存储区。

系统程序存储器：用于存放PLC生产厂商存储的程序和指令，称为监控程序。监控程序与PLC硬件组成和专用部件物性有关，用户不能访问和修改该存储器的内容。

用户程序存储区：主要存放用户已编制好的程序或正在调试的应用程序。用户可擦除重新编程。

用户数据存储区：用于PLC工作过程中经常变化，需要随机存储存取的一些数据。

3输入、输出接口

1）输入接口模块

接收和采集两种类型的输入信号：

一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触头、接近开关、光电开关、数字拨码开关传送来的开关量输入信号。

一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等传送来的模拟量输入信号。

2）输出接口模块

连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置。

PLC的输出接口类型有三种：

接收和采集两种类型的输入信号：

继电器输出接口电路

晶体管输出接口电路

晶闸管输出接口电路

继电器输出接口为有触点输出方式，适用于接通或断开开关频率较低的交流或直流负载回路，其带载能力较强，但寿命较短。晶体管输出接口和晶闸管输出接口为无触点输出方式，信号响应迅速、寿命长，可用于接通或断开开关频率较高的负载回路，晶体管常用于直流电源负载控制回路，晶闸管常用于交流电源负载控制回路。

输入、输出接口有数字量（开关量）输入、输出和模拟量输入、输出两种形式。

数字量输入、输出接口的作用是将外部控制现场的数字信号与PLC内部信号的电平相互转换。

模拟量输入、输出接口的作用是将外部控制现场的模拟信号与PLC内部的数字信号相互转换。

输入、输出接口一般具有光电隔离和滤波，其作用是把PLC与外部电路隔离开，以提高PLC的抗干扰能力。

3）IO模块供电模块

PLC的开关量输入接口按使用的电源不同有三个类型：

直流12~24V输入端；

交流100~120V或200~240V输入端；

交直流12~24V输入接口。

输入电路的电源可由外部供给，有的也可由PLC内部提供。

4 电源模块

PLC一般使用220V单相交流电源，电源部件将交流电转换成中央处理器、存储器等电路工作所需的直流电，保证PLC正常工作。

整体机PLC内部有一个开关稳压电源，此电源一方面可为CPU、I/O单元及扩展单元提供直流5V工作电源，另一方面可为外部输入元件提供直流24V电源。

对于整体机结构的PLC，电源通常封装在机箱内部；

对于组合式PLC，有的采用单独电源模块，有的将电源与CPU封装到一个模块中。

5机架和扩展接口

扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需求。

若PLC主机板（又称基本单元）的I/O点数不能满足输入输出设备的需要时，可用扩展电缆将I/O扩展单元与基本单元相连，达到灵活配置，增加I/O点数的目的。

6 编程软件

作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。

有简易编程器、图形编程器和计算机编程器。

简易编程器(又称手持编程器)，优点是：价格便宜、携带方便。缺点是：只能联机编程，且一般只能用助记符指令编程。多用于小型PLC。

图形编程器可以是联机编程，定做电气柜，也可以是脱机编程；可以是梯形图编程也可以是用助记符编程。可以与打印机、绘图仪等设备相连，并具有较强的监控功能，但其价格较高，通常用于大、中型PLC系统的编程。

通用计算机编程，采用通用计算机，通过PLC的RS232串行外设通讯口(或RS422接口配以适配器)与计算机相连，利用PLC厂家提供的专用编程软件，使用户可以直接在计算机上采用梯形图或助记符指令编程，并有较强的监控能力。