带你认识PLC控制柜

PLC控制柜有过载、短路、缺相保护等功能。其结构紧凑、工作稳定、功能齐全，可以根据实际控制规摸大小进行组合，既可以实现单柜自动控制，也可以实现多柜通过工业以太网或工业现场总线网络组成集散(DSC)控制系统，能适应各种大小规模的工业自动化控制场合，被广泛应用在电力、冶金、化工、造纸、环保污水处理等行业中。

PLC控制柜可完成设备自动化和过程自动化控制，实现完美的网络功能，性能稳定、可扩展、抗干扰强等特点，是现代工业的核心和灵魂。用户可以根据自身需求设计PLC控制柜、变频柜等，并可搭配人机界面触摸屏，达到轻松操作的目的。

典型应用有恒压供水、空压机、风机水泵、中央空调、港口机械、起重机械、焊管设备、机床、锅炉、造纸机械、食品机械等等。

下面简单介绍一下基础知识：

1.空开

一个总的空气开关，这是整个柜体的电源控制，是每个柜子都必须要有的东西。

正泰、德力西等多见

2.PLC

这个要根据工程需要选择。如果工程小，可以直接用一个一体化的PLC；如果工程比较大，可能就需要模块、卡件式的，同时还可能需要冗余（也就是两套交替使用）。

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3.24VDC的电源

一个24VDC的开关电源，大多数的PLC都是自带24VDC的电源，需要根据实际情况来定是否要这个开关电源。

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4.继电器

一般PLC是可以直接将指令发到控制回路里的，但也可能先由继电器中转。如果你PLC的输出口带电是24VDC的，但是你的控制回路里画的图需要PLC供的节点却是220VAC的，那么你就必须在PLC输出口加上一个继电器，即指令发出时继电器动作，让控制回路的节点接到继电器的常开或常闭点上。这也是根据情况选择是否使用继电器。

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5.接线端子

这个肯定是每个柜子都必不可少的东西，根据信号数量可以配置。如果只是一个单纯的PLC控制柜，基本就是需要这些玩意，如果你的控制柜内还需要有其他的设备，就看情况增加。比方说你有可能要对某些现场的仪表或者小控制箱供电，可能你就得要增加空开数量。或者你要PLC接至上位机，可能就需要增加交换机什么的。视情况而定。

PLC控制柜使用条件

供电电源： DC直流24V，两相交流220v，（-10%，+15%），50Hz

防护等级： IP41或IP20

环境条件： 环境温度在0℃-55℃，防止太阳光直接照射；空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。远离强烈的震动源，防止震动频率为10-55HZ的频繁或连续震动。避免有腐蚀和易燃的气体。

基本结构

一、电源

可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

二、中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

三、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

四、输入输出接口电路

1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

五、功能模块

如计数、定位等功能模块。

六、通信模块

工作原理：当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段， 即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

1.输入采样阶段

在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

2、用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

3.输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。

可编程逻辑控制器的特点

1.系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。

2.使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。

3.能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。

讲解PLC、DCS都是什么？看完不再一脸茫然！

PLC和DCS

PLC：

从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的连续PID控制等多功能，PID在中断站中。

可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。

PLC网格既可作为独立DCS，也可作为DCS的子系统。

PLC主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

DCS：

分散控制系统DCS集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技术于一身的监控技术。

从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。

PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。

一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。

DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。用于大规模的连续过程控制，如石化等。

看漫画，读懂PLC与DCS

业内人士细说PLC与DCS的区别

PLC与DCS无法比较，PLC是控制器，是孤立的产品，而DCS是系统。但PLC可以与DCS的控制站比较，PLC的循环周期在10毫秒左右，而DCS控制站在500毫秒左右，PLC的开放性更好，作为产品其独立工作的能力更强。

——OMRON公司

DCS是一个系统包括上位软件、网络与控制器，而PLC只是一个控制器，要构成系统还需要上位SCADA系统和与之相连的网络。

对PID回路控制，现在三菱的过程控制器也可以实现象SAMA组态一样的FBD编程；DCS系统更大，控制的回路数目更多，有比较多的控制和算法，可以完成比较复杂的回路间的控制。硬件可靠性差不多。DCS可以做到I/O的冗余，PLC则不可以。相对而言，PLC构成的系统成本更低。

——三菱电机自动化精密控制部经理

DCS是一种“分散式控制系统”，硬件上包括现场控制器、操作员站计算机、工程师站计算机，以及联系他们的网络系统；DCS软件上是一个整体方案，解决的是一个系统的所有技术问题，系统各部分之间结合严密。　

PLC是一个装置，硬件上等同于DCS中的现场控制器；软件上是一个局部方案，站与站之间组织松散。　

——贝加莱负责APROL产品应用开发的技术经理

分析DCS与PLC的区别，最关键的是两点，一是DCS是分布式控制，拥有全局数据库；二是PLC是顺序扫描机制，DCS是以时间为基准的控制。我们的系统符合第一点，例如一个I/O标签的修改，在HMI也可以同步体现。

——罗克韦尔自动化过程市场产品经理

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