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1.3可编程控制器基本应用

    初，PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步，它的应用领域不断扩大。

    如今，PLC不仅用于开关量控制，还用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。。

    1.3.1用于开关量控制

    PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数，少的十几点、几十点，多的可到几百、几千，甚至几万点。由于它能联网，点数几乎不受限制，不管多少点都能控制。

    所控制的逻辑问题可以是多种多样的：组合的、时序的；即时的、延时的；不需计数的，需要计数的；固定顺序的，随机工作的；等等，都可进行。

    PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。必要时，可编写多套，或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。

    用PLC进行开关量控制实例是很多的，冶金、机械、轻工、化工、纺织等等，几乎所有工业行业都需要用到它。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。

    1.3.2用于模拟量控制

    模拟量，如电流、电压、温度、压力等等，它的大小是连续变化的。工业生产，特别是连续型生产过程，常要对这些物理量进行控制。

    作为一种工业控制电子装置，PLC若不能对这些量进行控制，那是一大不足。为此，各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前，不仅大型、中型机可以进行模拟量控制，就是小型机，也能进行这样的控制。

    PLC进行模拟量控制，要配置有模拟量与数字量相互转换的A／D、D／A单元。它也是I/O单元，不过是特殊的I/O单元。

    A/D单元是把外电路的模拟量，转换成数字量，然后送入PLC。D/A单元，是把PLC的数字量转换成模拟量，再送给外电路。

    作为一种特殊的I/O单元，它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离，与输入输出继电器（或内部继电器，它也是PLC工作内存的一个区。可读写）交换信息等等特点。

    这里的A/D中的A，多为电流，或电压，也有为温度。D/A中的A，多为电压，或电流。电压、电流变化范围多为0～5V，0～10V，4～20mA。有的还可处理正负值的。

    这里的D，小型机多为8位二进制数，中、大型多为12位二进制数。

    A/D、D/A有单路，也有多路。多路占的输入输出继电器多。

    有了A/D、D/A单元，余下的处理都是数字量，这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强，不仅可进行数字的加、减、乘、除，还可开方，插值，还可进行浮点运算。有的还有PID指令，可对偏差制量进行比例、微分、积分运算，进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。

    这样，用PLC实现模拟量控制是完全可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值，多数也是足够的。

    PLC进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。

    用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。

    当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。

    1.3.3用于数字量控制

    实际的物理量，除了开关量、模拟量，还有数字量。如机床部件的位移，常以数字量表示。

    数字量的控制，有效的办法是NC，即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及，并也很完善。目前，先进国家的金属切削机床，数控化的比率已超过40％～80％，有的甚至更高。

    PLC也是基于计算机的技术，并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。

    PLC可接收计数脉冲，频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲，还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能，脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能，加上PLC有数据处理及运算能力，若再配备相应的传感器（如旋转编码器）或脉冲伺服装置（如环形分配器、功放、步进电机），则完全可以依NC的原理实现种种控制。

    高、中档的PLC，还开发有NC单元，或运动单元，可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补，可控制曲线运动。所以，若PLC配置了这种单元，则完全可以用NC的办法，进行数字量的控制。

    新开发的运动单元，甚至还发行了NC技术的编程语言，为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。

    1.3.4用于数据采集

    随着PLC技术的发展，其数据存储区越来越大。如OMRON公司的PLC，前期产品C60P的DM区仅64个字，而后来的C60H达到1000个字；到了CQMI可多达6000个字。这样庞大的数据存储区，可以存储大量数据。

    数据采集可以用计数器，累计记录采集到的脉冲数，并定时地转存到DM区中去。

    数据采集也可用A/D单元，当模拟量转换成数字量后，再定时地转存到DM区中去。

    PLC还可配置上小型打印机，定期把DM区的数据打出来。

    PLC也可与计算机通讯，由计算机把DM区的数据读出，并由计算机再对这些数据作处理。这时，PLC即成为计算机的数据终端。

    电业部门曾这么使用PLC，用以实时记录用户用电情况，以实现不同用电时间、不同计价的收费办法，鼓励用户在用电低谷时多用电，达到合理用电与节约用电的目的。

    1.3.5用于进行监控

    PLC自检信号很多，内部器件也很多，多数使用者未充分发挥其作用。

    其实，完全可利用它进行PLC自身工作的监控，或对控制对象进行监控。

    这里介绍一种用PLC定时器作看门狗，对控制对象工作情况进行监控的思路。

    如用PLC控制某运动部件动作，看施加控制后动作进行了没有，可用看门狗办法实现监控。具体作法是在施加控制的同时，令看门狗定时器计时。如在规定的时间内动作完成，即定时器未超过警戒值的情况下，已收到动作完成信号，则说明控制对象工作正常，无需报警。

    若超时，说明不正常，可作相应处理。

    如果控制对象的各重要控制环节，都用这样一些看门狗"看"着，那系统的工作将了如指掌，出现了问题，卡在什么环节上也很好查找。

    还有其它一些监控工作可做。对一个复杂的控制系统，特别是自动控制系统，监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障，出了故障也好查找，可提高累计平均无故障运行时间，降低故障修复时间，提高系统的可靠性。

    l.3.6用于联网、通讯

    PLC联网、通讯能力很强，不断有新的联网的结构推出。

    PLC可与个人计算机相连接进行通讯，可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理，使PLC用起来更方便。

    为了充分发挥计算机的作用，可实行一台计算机控制与管理多台PLC，多的可达32台。也可一台PLC与两台或更多的计算机通讯，交换信息，以实现多地对PLC控制系统的监控。

    PLC与PLC也可通讯。可一对一PLC通讯。可几个PLC通讯。可多到几十、几百。

    PLC与智能仪表、智能执行装置（如变频器），也可联网通讯，交换数据，相互操作。

    可联接成远程控制系统，系统范围面可大到10公里或更大。

    可组成局部网，不仅PLC，而且计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网，也可用环形网。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的PLC、计算机、智能装置组织在一个网中。

    网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。

    联网、通讯，正适应了当今计算机集成制造系统（CIMS）及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点（Point）、到线（（Line）再到面（Aero），使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景，已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。

    以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲，PLC有大、有小。所以，它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备，甚至一个部件，一个站点；大的可控制多台设备，一条生产线，以至于整个工厂。可以说，工业控制的大小场合，都离不开PLC。

    一般讲，工业生产过程可分为两种类型；连续型生产过程（如化学工业）及非连续型，即离散型生产过程（如机械制造业）。前者生产对象是连续的，分不出件的；后者为离散的，一件件的。由于PLC有上述几个方面的应用，而且，控制的规模又可大、可小，所以，这两种类型的生产过程都有其用武之地。

    事实上，PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看，冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等，几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它，一些非工业过程，如楼宇自动化、电梯控制也用到它。农业的大棚环境参数调控，水利灌溉也用到它。

    PLC能有上述几个范围广泛的应用，是PLC自身特点决定的，也是PLC技术不断完善的结果。

软启动具有的保护外部故障输入保护。瞬停端子用于外加保护装置，如热继电器等。失压保护。软启动器断电且又来电后，无论控制端子处于何种位置，均不会自行启动，以免造成伤害事故。启动时间过长保护。

　一个控制系统的规模有时按照它大能够控制的I/O点的数量来定的。模拟量和开关量在控制系统中，另一个常见的术语就是模拟量和开关量。不论输入还是输出，一个参数要么是模拟量，要么是开关量。模拟量指控制系统量的大小是一个在一定范围内变化的连续数值，比如温度，从-度，压力从-MPA，液位从-米，电动阀门的开度从-%，等等，这些量都是模拟量。而开关量指该物理量只有两种状态，如开关的导通和断开的状态，继电器的闭合和打开，电磁阀的通和断，等等。

　　对控制系统来说，由于CPU是二进制的，数据的每位有“”和“”两种状态，因此，开关量只要用CPU内部的一位即可表示，比如，用“”表示开，用“”表示关。而模拟量则根据精度，通常需要位到为才能表示一个模拟量。常见的模拟量是位的，即精度为-，高精度约为万分之二点五。当然，在实际的控制系统中，模拟量的精度还要受模拟/数字转换器和仪表的精度限制，通常不可能达到这么高。控制回路通常是针对模拟量的控制来说，一个控制器根据一个输入量，按照一定的规则和算法来决定一个输出量，这样，输入和输出就形成一个控制回路。

　　功率因数等于有功功率与视在功率之比，通常，功率因数低，会造成电流过大，对于一个给定的负荷，当供电电压一定时，则功率因数越低，电流就越大。因此功率因数尽量的高，以节约电能。变频调速。多数风机水泵类负载是根据满负荷工作需用量来选型，实际应用中大部分时间并非处于满负荷工作状态。由于交流电机调速很困难，常用挡风板回流阀或开停机时间，来调节风量或流量，同时大电机在工频状态下频繁开停比较困难，电力冲击较大，势必造成电能损耗和开停机时的电流冲击