论文PLC在过程控制实验中的应用

王兵武

前言

研究自动控制，PLC是必须要掌握的先进控制装备之一。所以，结合现在自动化实验室的条件，提出了将PLC应用到过程控制实验中的方案和实现方法进行实验室建设。为参加实验的人员提供更多的实验平台，由于设计的思想是按照接近工业现场的水平来进行的，包括各种工业级的装置。如孔板、压力变送器、差压变送器、电/气转换器以及PLC。非常接近工业现场水平，对提高参加实验人员的综合素质，使之可以接触到工业应用中实际采用的硬件及软件有极大的作用。

1 PLC简介

可编程控制器，简称PC，为办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人计算机PC混淆，现在一般将可编程控制器简称PLC（Programmable Logic Controller）。1985年国际电工委员会（IEC）的可编程序控制器标准草案第三稿对可编程程序控制器作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可编程序控制的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数、和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计[8]。”

2过程控制实验水槽分析

试验装置的设备原理如图1所示。

1实验装置原理图

实验装置中，水位高度的测量采用了差压变送器，它利用水位高度与大气的压力差的原理实现液位的自动测量；变送器不断感受到水位高度的变化，并且将这一变化转变成输出电流的变化，传至控制器PLC中。实验装置上采用的是气闭式的调节阀。由于PLC输出的是电流信号，还必须经过一台电/气转换器（或采用电/气阀门定位器）将电流信号转换成气压信号，才能驱动气动阀运动，实现对流量的控制。

3通过实验学习GE PLC的模块

3.1开关量接口测试实验过程

3.1.1开关量模块功能测试连线

（1）计算机与PLC的通讯连线

计算机与PLC的通讯采用RS485与RS232兼容连接来进行程序右计算机到PLC的下载、通过计算机控制PLC的运行及实时监控。

（2）开关量接口试验硬件连线

开关量接口试验采用电阻箱串连电流表，与开关量模块的输出接口组成闭合回路的方式来检验开关量模块接口的特性，由于是处于学习PLC及组态软件的阶段，所以并没有直接控制水槽，只是通过电流表有无电流通过来观察。从MDL940模块的1和5接口中各自接电源两端，2和5接口中各引出线接电阻箱和电流表。

通过CIMPLICITY组态软件编辑好开关量测试梯形，并下载到PLC的寄存器，当PLC运行时，就按照控制方案来进行，控制内部寄存器M1，M2的状态，来控制开关量输出Q00017（Q 00017 是开关量输出接口的基址）。改变变量来测试开关量的输出接口，并输出处理结果。

3.1.2开关量模块功能测试过程

给PLC接通220V电源，并将CPU由OFF旋到ON。此时可见电源模块的OK指示灯闪烁，表明PLC在初始化，几分钟后，OK灯不闪烁，此时可在PC机组态软件上先点击STOP-PLC键，再点击LOAD将编辑好的梯形图下载到PLC，在软件的右下角会显示下载状态，若没有错误，最后下载成功后显示ERROR（0），WARNING（0）。可点击START-PLC开始运行PLC。如图5所示，点击ON-LINE在线监控。在软件左下角，通过增加M00001，M00002，Q00017来对变量状态进行改变，从而观察开关量输出的变化。

具体的测试过程：

把电阻设为800Ω，得出以下结果，验证了开关量接口的特性。

M1 ON，M2 OFF，Q00017 ON 有電流产生其值为 30 mA

M1 OFF，M2 OFF，Q00017 ON 有电流产生其值为 30 mA

M1 OFF，M2 ON，Q00017 OFF 无电流流过

M1 OFF，M2 OFF，Q00017 OFF 无电流流过

M1 ON，M2 OFF，Q00017 ON 有电流产生其值为 30 mA

3.2模拟量输入输出接口测试实验过程

3.2.1模拟量输入输出模块说明及组态

（1）模拟量输入输出模块

GE Fanuc提供易使用的模拟量模块，用于各种过程控制，如测液位，流量的系统。模块有12位分辨率，并通过PLC直接存取，在CPU内，模拟量有自身的存储器，并且每扫描一次，数据自动刷新，也能直接从梯形图内存取数据。所有模块均由软件组态[13]。高密度输入模块带有高、低限报警。在电源接通时，可组态报警数据送到模块中，而报警位从模块送至CPU中用以指示。

GE 9030 PLC的模拟量输入模块型号为IC693ALG223。GE 9030 PLC的模拟量输出模块型号为IC693ALG392。

（2）对PLC硬件进行组态

在 浏览窗口的 工程标签中，展开 硬件组态Hardware Configuration 文件夹。在 浏览窗口的 工程标签中，右击 slot 0并选择替换模块Replace Module，选择IC693PWR330。接下来，以此方法对其他模块进行组态。右击slot 1并选择替换模块Replace Module，选择IC693CPU350。slot6 选择模拟量输入模块，IC693ALG223。slot7 选择模拟量输出模块，IC693ALG392。

由于只使用模拟量输入和模拟量输出模块，故对PLC硬件的组态只需对电源模块、CPU模块、模拟量输入/输出模块组态即可。

3.2.2 模拟量输入输出模块功能测试过程

测试过程：

通过往水槽1注水，使水槽1液位升高，差压变送器产生的信号送到AI0003，使AI0003增大，输出AQ0002也发生了变化。

通过改变R0001的值，会使输出有变化，输出模块中会产生电压，利用电流表能看出输出AQ0002的变化规律。它的变化状态为如下：

R0001为 1000，电阻 500欧姆 时，电流 18.5 mA

R0001为 3000，电阻 500欧姆 时，电流 17.25 mA

R0001为 6000，电阻 500欧姆 时，电流 15.25 mA

实验的画面所示，包括了梯形图的画面，梯形图上实时显示的变量数值的画面，以及实时进行监控的画面。

（作者身份证号码：410103197609201359）