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可編程控制器(PLC)實驗室建設(shè)方案
PLC實訓(xùn)室簡介
可編程序控制器（也稱PC或PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機自動控制和通信等技術(shù)的一種新型通用工業(yè)控制裝置，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造，汽車、輕工、交通運輸、環(huán)保以及文化娛樂等各種行業(yè)。
可編程序控制器（也稱PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機自動控制和通信等技術(shù)的一種新型通用工業(yè)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域中典型的自動控制實訓(xùn)平臺，如可編程控制器應(yīng)用技術(shù)、變頻器應(yīng)用技術(shù)、觸摸屏應(yīng)用技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用技術(shù)等。該實訓(xùn)裝置充分考慮了目前國內(nèi)實訓(xùn)教育裝備系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，充分考慮學(xué)生和培訓(xùn)人員的特點，強調(diào)突出學(xué)生和培訓(xùn)人員的動手能力。實訓(xùn)室支持開放式實驗教學(xué)與設(shè)計性實驗開發(fā)及網(wǎng)絡(luò)控制，特別適合當(dāng)今教育教學(xué)和實驗設(shè)計及工程技術(shù)培訓(xùn)。使用于機電類專業(yè)和非機電類專業(yè)的《可編程控制器技術(shù)》、《電氣及PLC控制技術(shù)》、《PLC及其應(yīng)用》、《變頻器調(diào)速技術(shù)》等課程的教學(xué)與技能實訓(xùn)。
PLC實訓(xùn)室承擔(dān)以下實訓(xùn)項目：
變頻器功能參數(shù)設(shè)置與操作；外部端子點動控制；變頻器控制電機正反轉(zhuǎn)；多段速度選擇變頻調(diào)速；變頻器無級調(diào)速；基于外部模擬量（電壓/電流）控制方式的變頻調(diào)速；瞬時停電起動控制；PLC、變頻調(diào)速控制；PLC控制變頻器外部端子的電機正反轉(zhuǎn)；PLC控制變頻器外部端子的電機運行時間控制；基于PLC數(shù)字量控制方式的多段速；電機控制；步進(jìn)電機；自動送料裝車系統(tǒng)；水塔水位自動控制；交通燈自控與手控；多種液體混合；自控成型機；
自控軋鋼機；郵件分揀機；鐵塔之光；三層電梯控制
；加工中心刀庫控制；機械手裝配搬運流水線；自動售貨機模擬實驗；四節(jié)傳送帶；裝配流水線；音樂噴泉；PLC搶答器；閃光燈控制系統(tǒng)模塊。
可編程控制器簡稱--PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之
PLC、機器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。
PLC是在繼電器控制邏輯基礎(chǔ)上，與3C(Computer,Control,Communication)技術(shù)相結(jié)合，不斷發(fā)展完善的。目前已從小規(guī)模單機順序控制，發(fā)展到包括過程控制、位置控制等場合的所有控制領(lǐng)域。
自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場的各單機設(shè)備上，雖然它們大多處在強電電路和強電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計的控制裝置，在設(shè)計和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。
長期以來，plc始終處于工業(yè)控制自動化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供非常可靠的控制方案，與dcs和工業(yè)pc形成了三足鼎立之勢。同時，plc也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)pc所帶來的沖擊。
目前，全世界plc生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國內(nèi)plc市場仍以國外產(chǎn)品為主，如siemens、modicon、a-b、omron、三菱、ge的產(chǎn)品。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)plc生產(chǎn)廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，可以說plc在我國尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在plc應(yīng)用方面，我國是很活躍的，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。專家估計，2000年plc的國內(nèi)市場銷量為15(20萬套（其中進(jìn)口占90%左右），約25(35億元人民幣，年增長率約為12%。預(yù)計到2005年全國plc需求量將達(dá)到25萬套左右，約35(45億元人民幣。
plc市場也反映了全世界制造業(yè)的狀況，2000后大幅度下滑。但是，按照automation research
corp的預(yù)測，盡管全球經(jīng)濟下滑，plc市場將會復(fù)蘇，估計全球plc市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續(xù)略微增長。
微型化、網(wǎng)絡(luò)化、pc化和開放性是plc未來發(fā)展的主要方向。在基于plc自動化的早期，plc體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型plc（小于32
i/o）已經(jīng)出現(xiàn)，價格只有幾百歐元。隨著軟plc（soft
plc）控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有軟plc組態(tài)軟件和pc-based控制的市場份額將逐步得到增長。
當(dāng)前，過程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢之一就是ethernet技術(shù)的擴展，plc也不例外。現(xiàn)在越來越多的plc供應(yīng)商開始提供ethernet接口。可以相信，plc將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)pc的控制系統(tǒng)。
目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類:
開關(guān)量的邏輯控制：這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等；模擬量控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制；運動控制：PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合;過程控制:過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。
PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用；數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票�。�?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)；通信及聯(lián)網(wǎng)：PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
