電氣控制柜系統(tǒng)-上街區(qū)電氣控制柜-繼飛機(jī)電

第yi：PLC是可以工作在極其惡劣的電磁環(huán)境中的

我們都在宣傳片中見過三江源地區(qū)的，它們生活在極其惡劣的環(huán)境中。如果把我們內(nèi)地的普通山羊放到這里，不出三天，普通山羊恐怕就見?？怂沽?。

如果我們把計(jì)算機(jī)直接放到PLC工作的環(huán)境中，無需太久，這些計(jì)算機(jī)將死機(jī)甚至燒毀。

在的早期工程中，我們就是把工業(yè)控制計(jì)算機(jī)直接放在變電站開關(guān)柜中，用來實(shí)施測控和數(shù)據(jù)處理。然而，用不了多久，電源故障和硬盤故障，還有輸入輸出接口的故障就接踵而來，讓人煩不勝煩。直到我們用PLC替換下這些工控機(jī)，事情才算完。

這叫做抵御電磁騷擾EMC的能力，PLC可達(dá)三級甚至四級，而計(jì)算機(jī)能達(dá)到二級就算很不錯(cuò)了。

抵御EMC電磁騷擾，會有許多措施。例如隔離技術(shù)、接地技術(shù)等等都是。

第二：PLC的程序是一行行順序執(zhí)行的，它不會陷入死循環(huán)

我們在編寫計(jì)算機(jī)程序時(shí)，經(jīng)常會遇見循環(huán)。如果一個(gè)循環(huán)子程序設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，或者條件引起了程序返回，有可能進(jìn)入到死循環(huán)中，系統(tǒng)當(dāng)然就死機(jī)了。

然而，電氣控制柜系統(tǒng)，PLC的程序是一條接一條順序執(zhí)行的，只有到了程序末尾才會回頭。在程序中任何部位，若條件滿足，可以實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，但程序還是一條接一條順序執(zhí)行。

如此一來，PLC幾乎不會死機(jī)。這也是PLC區(qū)別于普通計(jì)算機(jī)的根本特性。

基于此，我們會發(fā)現(xiàn)PLC的可靠性極高，這是普通計(jì)算機(jī)完全不能比擬的。

第三：冗余配置

所謂冗余配置，就是在控制過程中存在主機(jī)和從機(jī)，它們依靠握手線關(guān)聯(lián)，并共享資源和信息。

如果是計(jì)算機(jī)，電氣控制柜公司，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)問題時(shí)，切換到從機(jī)的時(shí)間較長。但對于PLC，我們可以在機(jī)架上安排2套CPU作為主從控制，它們之間的轉(zhuǎn)換僅幾個(gè)時(shí)鐘周期即可完成。

例如我們的控制對象是汽輪機(jī)，它的轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)。我們不妨假定轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就是工頻周期，也即每分鐘3000轉(zhuǎn)。如果我們對汽輪機(jī)實(shí)施DCS監(jiān)控，在現(xiàn)場層面我們只能選用帶冗余配套的PLC，絕bu可能使用計(jì)算機(jī)。一旦PLC的主機(jī)發(fā)生故障，它立刻就轉(zhuǎn)入從機(jī)控制，對于受控對象來說幾乎感覺不到，但計(jì)算機(jī)就未必可以實(shí)現(xiàn)類似功能了。

事實(shí)上，帶冗余配套的PLC系統(tǒng)就屬于規(guī)模較大的PLC。從題主的描述看，似乎連邊都沒沾上。

第四：PLC的程序特點(diǎn)

PLC的程序規(guī)模都不大，一般才幾千字節(jié)，能上萬字節(jié)就算很大的程序了。

PLC有許多輸入輸出接口，以及各種類型的變量，這些都需要專門設(shè)置地址，以便在程序中使用。

我們看下圖，此圖是用PLC國際通用標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3模塊化編程語言寫成的：

圖1：某地鐵配電控制系統(tǒng)PLC的輸入接口參數(shù)定義程序和延遲判誤程序

在圖1中，我們在左側(cè)看到了許多輸入?yún)⒘?，它們的末尾都有_s的標(biāo)識，這些就是開關(guān)量輸入?yún)?shù)，它們不但有地址，還有名稱。這是必須的，否則程序無法辨識和使用它們。

我們由圖1的程序看到，這種編程方法比所謂的C語言方便得多。事實(shí)上，每一個(gè)功能塊就相當(dāng)于一段C語言。例如TON模塊，它是延遲模塊，如果用C語言，怎么也要若干語句行，但這里僅僅只是一個(gè)程序模塊而已。何者更方便一看便知。

我們再看下圖：

圖2：PLC的16位字解析為單個(gè)開關(guān)量的程序段

圖2中，程序開頭的AND（與邏輯模塊）實(shí)施程序轉(zhuǎn)移。當(dāng)條件滿足時(shí)，AND啟動(dòng)子程序入口。

在圖2中，滎陽電氣控制柜，我們看到了UNPACK16模塊，它的任務(wù)是把一個(gè)16位的字解析為16個(gè)開關(guān)量，供下一步程序使用。

我們很容易想到，這個(gè)UNPACK16模塊若用C語言來寫，又會有何種形式？何者更方便？

我們看下圖：

圖3：數(shù)據(jù)交換的RS485接口定義和MODBUS通信管理

圖3是PLC對系統(tǒng)中各種數(shù)據(jù)交換的定義、數(shù)據(jù)采集和管理。圖中的一個(gè)個(gè)模塊就是處理MODBUS通信協(xié)議數(shù)據(jù)的，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集輪巡操作。

這些模塊用C語言該如何寫？是不是會麻煩很多？

我們看到，PLC程序的便捷性是C語言無法比擬的。

第五：PLC的工作范圍

PLC的內(nèi)存不大，盡管它的可靠性很高，但PLC不能用于較大的計(jì)算。我曾經(jīng)設(shè)計(jì)過一個(gè)PLC程序，用于浮點(diǎn)數(shù)的乘法，麻煩得很，最后不得不使用模塊配合查表來解決問題。

PLC的內(nèi)部其實(shí)就是單片機(jī)，只不過整個(gè)PLC的單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過了嚴(yán)格的EMC測試，而操作系統(tǒng)和編程系統(tǒng)也進(jìn)行了優(yōu)化，方便我們這些編程者使用。

既然PLC只是一臺單片機(jī)系統(tǒng)，可想而知它與計(jì)算機(jī)不在同一個(gè)技術(shù)水平上。計(jì)算機(jī)能夠完成的工作，哪怕只是一篇WORD文檔的寫作，用PLC絕bu可能完成。但PLC能夠輕松實(shí)現(xiàn)的控制功能，用計(jì)算機(jī)雖然也能勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)，但效果極差，且可靠性極低，尺寸也巨大。

如此看來，PLC與計(jì)算機(jī)的工作特性不一樣，適用的工作對象當(dāng)然也不一樣。

所以，題主拿計(jì)算機(jī)的C語言來比擬PLC的編程語言，并不合適。

另外，題主所謂的規(guī)模較大的PLC，這個(gè)定義不明確，也是沒有意義的。

這款PLC曾經(jīng)是我每天的工作對象，大量用在的MNS2.0和MNS3.0開關(guān)柜中用作低壓進(jìn)線和母聯(lián)的備自投操作。

燈是發(fā)光二極管，與線圈并聯(lián)的。如果功能正常而僅僅只是燈不正常，說明發(fā)光二極管本身或者限流電阻出了問題。

此款PLC是的早期產(chǎn)品，屬于AC31的50系列，是法國生產(chǎn)的。目前主推的PLC產(chǎn)品是AC500系列，因此該款PLC及其全部產(chǎn)品和部件都已經(jīng)退出銷售序列，只能自己設(shè)法維修。

維修很簡單：把PLC殼的螺絲卸下，可以看見那幾只發(fā)光二極管。用萬用表檢查一下，看看到底是二極管壞還是限流電阻壞，然后更換元件既可。

提個(gè)醒：供貨時(shí)隨機(jī)提供的PLC程序要保存好，將來升級時(shí)，可以直接輸入新款PLC。

本款PLC的程序使用IEC 61131-3的模塊化編程語言來編寫，新款PLC對它的程序兼容。

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突然發(fā)現(xiàn)，圖片上的PLC只是左上側(cè)的第三個(gè)燈異常點(diǎn)燃。若確實(shí)如此，說明程序運(yùn)行中存在BUG，電氣控制柜定制，但不會影響運(yùn)行。

等到合適時(shí)，把PLC工作電源斷電，然后再起動(dòng)，一般都能恢復(fù)正常。

1. 分析被控對象

分析被控對象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對象機(jī)、電之間的配合，確定被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求。根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動(dòng)作(動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必須的保護(hù)和連鎖等)、操作方式(手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步等)

2. 確定輸入/輸出設(shè)備

根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的輸入設(shè)備（如：按鈕、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈等）。據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。

3. 選擇PLC

包括PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源的選擇。

4. 分配I/O點(diǎn)

分配PLC的I/O點(diǎn)，畫出PLC的I/O端子與輸入/輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)表。（可結(jié)合第2步進(jìn)行）。

5. 設(shè)計(jì)軟件及硬件

進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制柜（臺）等硬件及現(xiàn)場施工。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短，而對于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制電路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。

其中PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟在上一課題中已進(jìn)行介紹。

其中硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工的步驟如下：

1) 設(shè)計(jì)控制柜及操作面板電器布置圖及安裝接線圖。

2) 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)各部分的電氣互連圖。

3) 根據(jù)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場接線，并檢查。

6. 聯(lián)機(jī)調(diào)試

聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。

7. 整理技術(shù)文件

包括設(shè)計(jì)說明書、電氣安裝圖、電氣元件明細(xì)表及使用說明書等。

PLC的學(xué)習(xí)需要循序漸進(jìn)，理論結(jié)合實(shí)際學(xué)習(xí)效率加倍。