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PLC 根据事件对输出通电或断电
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
编写以下 PLC 程序以根据事件对输出通电或断电。 某个开关（I：1/0）是启动一个进程。 该过程将运行 30 秒，停止 10 秒，然后在开关 I:1/0 保持闭合状态时重复该过程。 任何时候打开I:1/0都是复位所有定时器并断电所有输出。 输出 O:2/0 将在 30 秒运行期间通电，输出 O:2/1 将在 10 秒停止期间通电。 在运行期间，单个输出 O:2/2 由输入 I:1/1 控制。 如果 I:1/1 打开（在运行周期开始时），O:2/2 将在前 5 秒关闭，然后打开 10 秒。 如果 I:1/1 关闭（在运行周期开始时），O:2/2 将在前 10 秒关闭，然后开启 15 秒。 运行周期开始后更改 I:1/1 不应更改上述顺序。 在停止期间，输出 O:2/2 始终关闭。 PLC 通电或断电输出 -
为下面的示例编写一个 PLC 计数器程序。 PLC计数器 某个过程是计算 10 秒时间内输入 I:0.0/0 上的 true 到 false 转换的数量。 如果输入字 I:0.1 的值小于 10000 或大于 20000，则进行计数。 10 秒计数周期在流程开始后 15 秒开始。 I:0.0/1 是过程启动输入，输入 I:0.0/2 是过程停止输入。 计数显示仅在计数周期结束时输出到字 O:0.0。 所有输出将在计数周期后 5 秒断电。 仅在再次明确按下流程启动输入后才应重复该流程。 为此过程编写一个高效的梯形逻辑程序。 PLC 逻辑
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为下面的 plc 示例编写一个 PLC 逻辑门程序。 逻辑门程序 编写一个程序，当 I:0.0/0 通电时，将 B3:0 与 B3:1 进行 AND 运算；当 I:0.0/1 通电时，将 B3:0 与 B3:1 进行 OR 运算；当 I:0.0 通电时，将 B3:0 与 B3:1 进行异或运算 /2 通电，当 I:0.0/3 通电时补 B3:0。 B3:1是保存每种情况的结果。 如果多个输入 I:0.0/0-I:0.0/3 通电，则仅执行其中一项操作。 运算的优先顺序应为从AND（最高优先级）到COMPLMENT（最低优先级）。 PLC梯形图逻辑
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Allen Bradley PLC 子程序
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
JSR、SBR 和 RET 指令用于指示控制器执行梯形图程序内的单独子程序文件，并返回到 JSR 指令后面的指令。 Allen Bradley PLC 子程序 SBR 指令必须是包含子例程的程序文件中第一个梯级上的第一条指令。 使用子例程存储必须从应用程序中的多个点执行的程序逻辑的重复部分 子例程可以节省内存，因为您只需对其编程一次。 使用立即输入和/或输出指令（IIM、IOM）更新子例程内的关键 I/O，特别是当您的应用程序调用嵌套或相对较长的子例程时 否则，控制器不会更新 I/O，直到到达主程序末尾（执行完所有子程序后） 子例程内控制的输出保持其最后状态，直到再次执行子例程。 当执行 JSR 指令时，控制器跳转到目标子程序文件开头的子程序指令（SBR），并从该点恢复执行。 除了该文件中的第一条指令之外，您不能跳转到子例程的任何部分。 目标子例程由您在 JSR 指令中输入的文件号来标识。 SBR指令用作程序文件作为常规子程序文件的标签或标识符。 该指令必须编程为子程序第一个梯级的第一条指令。 RET 指令标志着子程序执行的结束或子程序文件的结束。 如果包含 RET 指令的梯级位于子例程结束之前，则该梯级可能是有条件的。 这样，仅当子程序的梯级条件为真时，控制器才会忽略子程序的平衡。 -
为以下 plc 示例编写 PLC 定时器程序。 PLC定时器 构建一个 PLC 定时电路，每两秒输出（使用输出 O:2/0）一个 0.5 秒脉冲（即打开 0.5 秒然后关闭 2 秒）。 如果开关（使用 I:1/0）闭合，如果开关打开，则每两秒产生 1 秒脉冲。 梯形图逻辑
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星三角电机启动器 PLC 程序
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
当电动机启动时，它会消耗通常比正常电流大 5-6 倍的高电流。 在直流电机中，启动时没有反电动势，因此初始电流与正常电流相比非常高。 为了保护电机免受这些高启动电流的影响，我们使用星形和三角形启动器。 简单地采用星形连接，电机的供电电压会较低。 所以我们在电机启动时采用星形连接，电机运行后我们将星形连接改为三角形连接，以获得电机的全速。 星三角电机启动器 下图一一展示了星形和三角形绕组的接线方式。 可以看出，星形连接时，三个绕组的一端都短接成星点，而每个绕组的另一端都连接到电源。 在三角形配置中，绕组连接成形成闭环。 各绕组的连接如上图所示。 在实际电机中，三相连接按以下顺序提供，如图所示 因此，为了在实际电机中实现星形和三角形的绕组连接，连接方式如上图所示。 主承包商用于向绕组供电。 它必须一直打开。 最初，星形接触器闭合，而三角形接触器打开，这使得电机绕组呈星形配置。 当电机加速时，星形接触器打开，而三角形接触器闭合，将电机绕组变成三角形配置。 接触器采用PLC控制。 下面的PLC教程将讲解星三角电机启动器的梯形图编程。 星三角电机启动器 PLC 程序： PLC梯形图逻辑 第 1 级主接触器： 主接触器由常开输入启动按钮（I1）、常闭输入启动按钮（I2）和常闭过载继电器组成。 这意味着只有按下启动按钮，主接触器才会通电，而未按下停止按钮，过载继电器不会激活。 名为 (Q1) 的常开输入与启动按钮 I1 并联。 通过这样做，创建了一个按钮，这意味着一旦电机启动，即使释放启动按钮，它也会保持启动状态 梯级 2 星形接触器： 星形接触器取决于主接触器、定时器常闭触点（T1）和输出三角形接触器（Q3）常闭触点。 因此，只有主接触器闭合、时间输出不激活且三角形接触器不通电时，星形接触器才会通电。 定时器T1： 定时器T1测量星三角起动器的绕组连接改变之前的时间。 主接触器通电后开始计时。 第 3 级 Delta 接触器： 当主接触器 (Q1) 通电、定时器 T1 启动且星形接触器 (Q3) 断电时，三角形接触器将通电。 另请参阅按钮编程以及简单电机启动器的其他要求，详见 PLC 教程：电机启动器 注意：本文仅供教育或参考目的。 对于带电电路，上述电路将增加一些内容，如安全相关、根据应用、一些联锁等。 -
PLC 教程逐步解释了为电机启动器编程 PLC 的过程。 电机启动器有多种类型，但本 PLC 教程的范围仅限于简单的电机启动器。 应当有以下规定。 按下按钮启动电机：即使松开按钮，电机也应继续旋转。 停止 按下按钮可在电机启动后停止电机。 过流保护：过载时，根据过载继电器接触器的信号，电机自动停止。 限位开关：应防止电机启动，也可停止运行中的电机。 电机启动器还应具有指示灯（灯）以显示电机的ON或OFF状态。 电机电气原理图： 上图显示了电机启动器的物理布局，但这将通过本 PLC 教程中的梯形逻辑进行设计。 上图未显示限位开关，因为它取决于外部联锁，如液位开关、流量开关、压力开关等……具体取决于应用。 如果不需要互锁，则只需从图中删除符号并用简单的电线连接即可。 电机启动梯形图： 下图为电机启动梯形图。 启动按钮 I1 : 使用常开触点（常开触点）是因为只有按下按钮时电机才会启动。 停止按钮 I2 : 使用常闭（断开触点）触点是因为按钮通常应处于闭合或高电平状态，以便电机继续运行。 按下按钮时它应该打开。 它与启动按钮相反。 过载继电器 I3 : 正常情况下，该继电器应允许电机旋转，因此选用常闭触点。 如果发生过载，它将通过打开触点来停止电机。 限位开关 I4 : 电机只能在限位开关闭合时旋转，因此使用常开触点。 输出 Q1、Q2、Q3： 继电器线圈Q1、Q2、Q3分别代表电机输出、电机指示ON、指示OFF。 ON 指示灯从常开输入获取输入，该输入取决于输出 Q1。 OFF 指示器由常闭输入供电，该输入取决于输出 Q2。 输入 Q1（连续旋转）： 由于要求一旦按下按钮，即使松开按钮，电机也应连续运转。 为了实现此部分，使用输入 Q1（常开）并与 I1 并联。 该输入取决于输出 Q1。 当输出为高电平时，输入 Q1 也为高电平。 由于输入 Q1 与 I1 提供并联路径，因此如果其中任何一个为高电平，电机就会运行（如果其他条件也满足）。 启动按钮（常开）、停止按钮（常闭）、过载继电器（常闭）和限位开关（常开）串联。 因此，如果按下启动按钮，未按下停止按钮，未接通过载继电器且限位开关闭合，电机将运行。 注意：本文仅供教育或参考目的。 对于带电电路，上述电路将增加一些内容，如安全相关、根据应用、一些联锁等。
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设计一个 PLC 程序，通过根据低水位和高水位打开和关闭排水泵来控制储水箱的水位。 水位控制 PLC 程序 逻辑描述 自动：如果在本地控制面板中选择自动模式，则泵将根据低液位开关和高液位开关进行逻辑控制 手动：如果在本地控制面板中选择手动模式，则无论低液位开关和高液位开关状态如何，都将使用本地控制面板中的开/关按钮手动控制泵。 当水位达到低水位时，泵将停止。 如果水位达到高点，水泵就会启动，将水排出，从而降低水位。 指示面板：该面板包含 LED，用于显示水位控制的状态。 它具有泵运行、低电平和高电平信号 如果泵正在运行，则泵运行状态灯将亮起。 然后，如果低液位开关激活，则低液位状态灯将亮起。 如果高液位开关激活，则高液位状态灯将亮起。 PLC 梯形图逻辑 选择手动模式，关闭位置且水位低 选择手动模式且水位在低水位和高水位之间 选择自动模式并激活高级开关
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用于连续灌装操作的 PLC 程序
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
PLC 程序：连续填充操作需要在传送带上移动的盒子自动定位和填充。 用于连续灌装操作的 PLC 程序 目的 电磁阀：控制料斗的产品填充。 电磁阀将在盒子定位后激活（接近开关激活），并在液位开关激活（液位已满）后再次停用。 液位开关：检测灌装箱内的产品液位。 接近开关：将盒子定位在箍的正下方。 电机：运行传送带，使盒子相应移动。 本地控制面板：它有用于控制顺序的启动和停止按钮。 指示面板：显示工厂/批次状态。 状态信号为运行/待机/满。 PLC逻辑 以下是默认位置： 停止开关：常闭 (NC) 启动开关：常开（NO） 接近开关：常开 (NO) 液位开关：常开 (NO) 注意：在梯形逻辑中，我们可以根据需要使用常开或常闭触点作为接近开关和液位开关的默认值。 如果我们使用NO，那么在开关激活后它就变成NC。 如果我们使用NC，那么开关激活后它就变成NO。 解释 在上面的梯形逻辑中，我们有 5 个梯级/完整的行。 第一梯级： 它具有停止、启动和运行指示。 STOP 默认为 NC，START 为 NO，当按下 START 命令时，STOP 和 START 均为 NC，因此输出 RUN 将被激活。 指示面板上将显示 RUN 指示。 由于“开始”是一个仅生成瞬时命令的按钮。 因此我们使用 RUN 输出的逻辑常开触点。 当 RUN 被激活时，NO 变为 NC 并保持/锁存 START 命令，即使 START 信号丢失（因为它是瞬时型），RUN 也会连续激活。 第二梯级： 用于指示面板中的STAND BY信号状态。 RUN 指示 NC 触点连接至 STANDBY。 因此，当 RUN 信号激活或过程开始时，NC 变为 NO，并且 STAND BY 指示将被禁用。 如果它没有运行，则将激活待机。 第三级： 用于指示面板中指示FULL信号状态。 当液位开关和接近开关被激活时，NO 触点将变为 NC，并且 FULL 信号状态将启用。 第四级： 它用于控制电机启动/停止。 此处使用接近开关常闭触点和运行信号常开触点来控制电机。 因此，当我们按下“开始”按钮时，“运行”将被激活（如第一个梯级中所述），因此“运行”信号常开触点将变为常闭。 接近和运行信号均已启用/正常，然后电机将启动，传送带将开始运行，盒子/包裹将开始移动。 一旦盒子到达胡珀之前，接近开关将被激活。 因此接近开关常闭触点变为常开，因此电机将立即停止。 装满后，盒子必须再次移动并到达另一侧。 所以这里我们使用液位开关跨接近开关无触点。 填充完成后，液位开关触点从常开变为常闭，因此电机再次启动并将盒子移动到另一端。 第五级： 它用于控制电磁阀的动作。 如果电磁阀激活，则开始填充盒子，如果电磁阀停用，则填充将停止。 这里我们主要使用RUN信号常开触点、液位开关常闭触点、接近常开触点来控制电磁阀。 当发出启动命令（运行信号常开触点变为常闭）、液位为零时（此处默认使用液位开关常闭触点）、当 Box 放置在斗盖下方时（使用接近开关常开触点），电磁阀将被激活。 因此，当盒子到达漏斗下方时，常开触点变为常闭），在所有逻辑正常后，电磁阀将被激活并开始填充。 如果液位达到 100%，则液位开关将变为 NO，从而通过停用电磁阀来停止灌装。 我们在这里使用接近开关，因为当盒子放置在正确的位置时必须开始填充。 填充完毕后，将盒子移出，当下一个盒子到达胡珀下方时将再次开始填充。 -
使用可编程逻辑控制器 (PLC) 进行 PLC 输送机电机梯形图逻辑或输送带控制的 PLC 编程教程。 PLC 输送机电机梯形图逻辑 目标：顺序任务如下 当按下开始按钮时 电机将启动 RUN（绿灯）指示灯将亮起 电机正在运行，因此 Box 将开始移动 接近传感器将检测盒子何时到达另一端 电机将停止 RUN（绿灯）指示灯将熄灭 STOP（红灯）指示灯将亮起 紧急停止按钮将用于随时停止电机。 继电器原理图 R：停止指示灯， G：运行指示灯， M：电机， OL：过载继电器（电机保护继电器）， LS1：接近开关， PB1：启动按钮， PB2：紧急停止按钮， CR : 承包商继电器 操作顺序 启动按钮已启动。 CR1-1 闭合以密封 CR1 或锁存启动命令 CR1-2 打开，关闭红色停止指示灯 CR1-3 关闭，打开绿色运行指示灯 CR1-4闭合，为电机启动器和电机通电 盒子/包裹移动，接近开关 (LS1) 在盒子到达时检测到盒子并断开线圈 CR1 的通电 CR1-1 打开以打开密封触点（未锁定启动命令） CR1-2 关闭，红色指示灯亮起 CR1-3 打开，绿色指示灯关闭 CR1-4 打开以使起动器线圈断电、停止电机并结束序列 PLC 梯形图逻辑
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Haiwell (海为) PLC & HMI 远程无人值守泵站系统解决方案
leiwenge posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
泵房无人值守系统一般应用于供水系统中泵站的远程监控及管理。通过海为云平台，泵站管理人员可以在供水公司的泵站监控中心远程监测站内清水池水位或进站压力、加压泵组工作状态、出站流量、出站压力等；支持手机APP、云网站远程对水泵启动设备手动控制、自动控制、远程控制加压泵组的启停；利用海为云摄像机，还可以图像监视站内全景及重要工位，实现泵站无 人值守。 图1 泵站现场一角 一、选型配置 1、HMI： C10，十寸触摸屏1024x600分辨率，A8 CPU，4G Flash，512M RAM。支持： 1.1、串口/U 盘/SD 卡/ 以太网/ 海为云等方式程序下载； 1.2、智能管理，支持云端/ 手机端访问控制，操作性强； 1.3、独创A/B Key 安全机制、多语言自动翻译、工程概览界面； 1.4、集成Haiwell Cloud云服务、内置Haiwell 云引擎； 1.5、手机APP报警信息推送。如果在APP没有打开的情况下，系统会以短信形式，把报警消息发送到机主和管理员手机。 2、云摄像机：CTQ3，壁挂式云摄像机。 2.1、200万像素 1080P 4mm 水平视场角:87°对角104° 距离25m 红外夜视30米 IP66 RJ45(10/100MB)带wifi 支持SD卡。 2.2、内置视频流云服务，集成海为云功能，支持手机远程实时监控。 3、PLC：T16S2R+S08AI+S08AI。 3.1、T系列标准型PLC，可扩展7个模块，自带一个RS232，一个RS485口； 3.2、支持2路200K高速脉冲输入，2路200K高速脉冲输出。 3.3、程序永久保存，程序容量48K，指令丰富，完全满足现场逻辑控制需求。 3.4、模拟量不用写任何转化程序。现场温度、压力、液位采集一步到位。 二、现场组网 图2 泵站现场组网示意图 三、摄像头HMI配置介绍 3.1 摄像头上电，能上网的网线插入摄像头网口，此时摄像头自动获取IP，上网成功。 3.2 每个摄像头出厂的时候都有一个序列号和验证码。 3.3 打开海为HMI编程软件-进入外设-摄像头-增加外设，在新增加的摄像头中填入验证码和序列号即可。 3.4 在编辑画面中，高级控件-摄像头操作，绑定建好的摄像头，下载程序屏上网，手机即可远程访问。 四、现场控制照片 图3 泵站现场组网示意图 图4 触摸屏手机APP监控以及摄像头远程APP查看 五、方案优势与总结 1、传统触摸屏显示摄像机画质清晰度不高，且滞后明显。海为云摄像机，视屏清晰流畅，适用各种机房泵站、农业水厂养殖、畜牧业监控管理等场合。 2、传统HMI接视频做法是：HMI硬件上预留CVBS信号接口，这种方式硬件接口有限，清晰度不高，显示数量有限。海为云摄像机与HMI这种视频查看方式，理论上可以接摄像机的数量没有限制，而且可以支持远程手机APP和网页查看，随时随地，设备运行尽在掌中。 3、触摸屏摄像机配置简单，只要填入序列号和验证码即可。 4、支持现场报警信息推送，可以推送到记住和管理员手机APP，掌握现场一手报警信息，及时对泵站的压力、液位等报警信息进行监控。海为APP还能实现当APP不在系统后台运行时，系统会用短信的形式发给用户，十分迅捷。 5、模拟量不用写任何转化程序。现场温度、压力、液位采集一步到位。 6、支持对现场触摸屏、PLC程序远程上下载，节省技术工程师人员外出调试成本。 -
如何排除 PLC 系统故障？
caixiaofeng posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
在这篇文章中，我将给出一些来自我个人经验的基本说明，以便为您提供有关如何在自动化系统 ( PLC/DCS ) 中进行故障排除的指南： 自动化系统故障排除通常采用相同的策略来找到系统故障的解决方案。 然而，根据应用程序的复杂性和规模以及特定的自动化系统，故障排除步骤会略有不同或更复杂。最好的知识是通过实践和实际故障排除条件获得的。我认为反复练习才是解决办法。欢迎大家补充和评论！！ PLC 系统故障排除 在继续之前，我们同意现代自动化系统具有用于控制应用程序的 PLC。如果我们有一个小型应用程序，那么系统可能有一个 microPLC（或 nanoPLC）或其他类型的紧凑型控制器（很多时候这取决于应用程序）。 我说现代自动化系统是因为在过去（在 PLC/其他紧凑型控制器被自动化开发公司熟知并使用之前），自动化系统的控制仅通过继电器进行。 调查控制器的程序 我们应该做的第一件事是查明我们是否满足错误操作的正确条件。为此，我们应该找到系统的“思维”。这个“头脑”就是控制器（或者是一种 PLC，或者是另一种类型的紧凑型控制器）。如果我们没有满足正确的条件，那么我们应该调查控制器的程序以找出问题的根源（始终检查 SCADA 中出现的消息）。这将更快地指导解决方案，因为在 SCADA 中会出现重要信息，例如故障/警报描述或 PLC 中的特定地址。 我们会发现的是来自硬件的错误信号（例如来自按钮的数字信号或来自机械开关的数字信号或来自“未到达”控制器输入的继电器触点的数字信号或具有错误值的模拟信号）或来自另一个软件系统（例如 SCADA）的错误信号。 调查来自硬件的条件 当我们得出问题根源的结论时，我们会暂时离开控制器的程序并出去检查我们的结论。我们应该已经找到自动化系统的图纸，以便查看我们想要检查的组件的连接。例如，如果我们发现按钮发出的数字信号“没有到达”控制器的输入，那么我们就拿起万用表去检查按钮。如果按钮正常，那么我们检查按钮和控制器输入之间是否有保险丝。如果有的话，我们就检查一下。如果保险丝正常，我们就会检查电缆的路线。也许我们的电缆被切断了。如果电缆正常，那么控制器的输入可能存在硬件问题，也许我们应该用新的输入模块更换该输入模块或以其他方式修复它（维修应由合格的人员完成）。 根据控制器的输出调查硬件 如果我们得出结论认为我们具备正确的条件，那么我们应该检查控制器和故障设备（我们指的是无法正常工作的设备）之间的组件。例如，如果我们有一个工业炉不关门（即使我们有通过程序关门的条件），则可能是我们的 PLC（或其他控制器）为关门而通电的继电器有故障。如果继电器正常，那么负责关门的电机可能有问题。我们应该检查电机的状态（电机线圈、机械部件）如果电机正常，我们应该检查电机输入的电压值（用万用表），如果万用表测量不正确，还应检查电缆的状态。如果电压和电缆都正常，那么可能是门炉结构的某个地方发生了堵塞。 动力装置是一个“优点”！ 一般来说，当我们的自动化系统中有动力单元（驱动器）来驱动电机时，我们应该准备好特定动力单元的手册。这是因为动力装置具有数字显示器或 7 段 LED 显示器或简单的 LED，用于通知我们其内部或驱动电机处存在的故障。这对于工程师和技术人员来说非常有用。此外，现代动力装置具有特殊的算法来检查电机状态、电压和电流值等。例如，如果电机过热，驱动器会通知我们，因为它会持续检查位于电机外壳内的温度传感器（例如热敏电阻）。然后我们应该检查电机是否实际上过热，或者我们的温度传感器有故障，我们应该更换它。 检查控制器状态 有时，当我们的PLC的 CPU在程序流程中检测到不可接受的情况时，它会进入“停止”模式，并且可能有一个 LED 闪烁并指示此故障。此外，如果系统发生任何其他故障，一些 LED 会指示故障类型（有关更多信息，请参阅控制器手册）。一般而言，在自动化系统中建立任何类型的控制器都具有相同的行为。 安全系统 许多自动化系统（通常是生产机器）在设计中都有一些“安全系统”，例如“Pilz”或“Siemens Sirius”。这些是智能紧凑型控制器，用于监控防护门打开或紧急停止等情况。当发生这些情况时，安全系统会停止自动化系统的运行，以保护人和机器。为了将自动化系统重置为功能状态，安全系统手册中有特殊说明。 上述所有内容的结论是在故障排除时采取循序渐进的策略。随着时间的流逝和经验的积累，也许我们会绕过一些步骤，特别是如果我们是负责维护我们每天都会遇到的系统的人员。然而，一个好的策略是有组织性和耐心。祝你的努力好运！ -
可编程逻辑控制器提供各种自动化应用所需的可靠、高速控制和监控。 可编程逻辑控制器 (PLC) 已在工业制造领域占据重要地位，如果这项技术没有得到应有的重视，我们将是失职。 因此，我们在这个新的 EC&M 部门推出了一系列基于 PLC 基础知识的文章，涵盖固态工业自动化技术。 在本系列 PLC 基础知识中，我们将介绍 PLC 硬件模块； 软件能力； 当前的应用程序； 安装参数； 测试和故障排除； 和硬件/软件维护。 什么是PLC？ 美国电气制造商协会 (NEMA) 将 PLC 定义为“数字操作电子设备，它使用可编程存储器在内部存储指令，通过实现特定功能，例如逻辑、排序、定时、计数和算术，通过数字控制或模拟 I/O 模块各种类型的机器或过程。” 一家 PLC 制造商将其定义为“一种固态工业控制设备，它接收来自用户提供的受控设备（例如传感器和开关）的信号，并以由存储在用户内存中的基于梯形图的应用程序进度确定的精确模式执行这些信号，并且提供用于控制过程或用户提供的设备（例如继电器或电机启动器）的输出。” 基本上，它是一种固态、可编程的电气/电子接口，可以以非常快的速度操纵、执行和/或监控过程或通信系统的状态。 它基于集成微处理器系统中包含的可编程数据运行。 PLC 能够接收（输入）和传输（输出）各种类型的电气和电子信号，并且几乎可以控制和监控任何类型的机械和/或电气系统。 因此，它在与计算机、机器和许多其他外围系统或设备的接口方面具有极大的灵活性。 它通常以继电器梯形逻辑进行编程，设计用于在工业环境中运行。 它是什么样子的？ PLC 有各种尺寸。 通常，PLC 占用的空间或大小与用户系统和输入/输出要求以及所选制造商的设计/封装能力直接相关。 PLC 的机箱可以是开放式或封闭式。 各个模块插入机箱的背板。 电子元件安装在包含在模块内的印刷电路板 (PCB) 上。 它从哪里来的？ 第一个 PLC 是在 1960 年代后期推出的，是可编程控制器或 PC（不要与用于个人计算机的符号混淆）的产物。 自 60 年代初以来，PC 就一直存在于该行业。 对适合更小的空间的更好更快的控制继电器的需求以及对程序不灵活性（硬接线继电器、步进开关和鼓编程器）的挫折催生了 PC。 虽然PC和PLC在语言上是互换的，但它们的区别在于PC是专用于固定程序中的控制功能，在某种意义上类似于过去能力有限的问题。 另一方面，PLC 只需要重写其软件逻辑即可满足被控制系统的任何新需求。 因此，PLC 可以适应许多过程或监控应用需求的变化。 PLC是如何工作的？ 要了解 PLC 的工作原理，我们必须了解其中央处理器 (CPU) 的扫描顺序。 该方法基本上对所有 PLC 都是相同的。 但是，由于系统中添加了特殊的硬件模块，因此需要额外的扫描周期。 这是一个涉及每个 PLC 的简单扫描过程。 首先，I/O 硬件模块被梯形逻辑软件程序扫描如下。 上电后，处理器扫描输入模块并将数据内容传输到输入的图像表或寄存器。 来自输出图像表的数据被传输到输出模块。 接下来，扫描软件程序，并检查每个语句以查看是否满足条件。 如果条件满足，处理器将数字位“1”写入输出图像表，外围设备将被通电。 如果条件不满足，处理器将“0”写入输出图像表，外围设备（使用“正逻辑”）保持断电。 PLC 接口多种类型的外部电气和电子信号。 这些信号可以是交流或直流电流或电压。 通常，它们的范围为 4 到 20 毫安 (mA) 或 0 到 120VAC，以及 0 到 48VDC。 这些信号称为 I/O（输入/输出）点。 它们的总和称为 PLC 的 I/O 能力。 从电子的角度来看，该数字基于 PLC 的 CPU 在指定时间内能够查看或扫描的点数。 这种性能特性称为扫描时间。 然而，从用户的实际角度来看，所需的 I/O 模块数量以及每个 I/O 模块上包含的 I/O 点数将决定系统的 I/O 能力。 在您的 PLC 系统中拥有足够的 I/O 能力很重要。 拥有更多总比更少更好，这样当将来需要更多 I/O 点时，将现有的备用 I/O 点写入软件会更容易（因为硬件已经存在）。 有多余的 I/O 点对操作系统没有坏处； 软件可以编程忽略它们，这些点对 PLC 的扫描时间的影响可以忽略不计。 PLC的软件程序 软件程序是 PLC 的核心，由程序员编写，程序员使用元素、功能和指令来设计 PLC 要控制或监视的系统。 这些元素放置在继电器梯形逻辑 (RLL) 中单独编号的梯级上。 软件的 RLL 由 CPU 模块或控制器模块中的处理器执行（相同模块，不同名称）。 有多种类型的 PLC 软件设计包可用。 经常选择的一种软件包是 RLL 格式，包括触点、线圈、定时器、计数器、寄存器、数字比较块和其他类型的特殊数据处理功能。 使用这些元素，程序员设计控制系统。 然后将外部设备和组件连接到与程序员的软件梯形逻辑相同的系统中。 然而，并非所有软件元素都具有硬连线的物理对应物。 当 PLC 的处理器通过软件程序（逐级）扫描（自上而下）时，会执行 RLL 的每一行。 软件正在镜像的硬连线设备随后变为活动状态。 因此，该软件是控制设备，并为程序员或技术人员提供了灵活性，可以从系统操作中“强制一个状态”或“阻止一个设备”。 例如，线圈或触点可以直接从软件操作（独立于控制柜到源或现场输入设备的硬接线）。 或者，可以使设备看起来不可见（从系统操作中移除），即使它是电气硬接线并且物理就位。 单独的 PLC 部分 所有 PLC 共有四个部分，每个部分都可以细分为较小但同样重要的部分。 这些主要部分包括电源部分，它为 PLC 和 I/O 基本模块提供工作直流电源，并包括备用电池； 程序软件部分； CPU 模块，包含处理器并保存内存； 和 I/O 部分，它控制外围设备并包含输入和输出模块。 电源部分。 电源 (PS) 部分从外部 120VAC 或 240VAC 电源（线电压）获取输入电源，该电源通常熔断并通过 PS 外部的控制继电器和滤波器供电。 此外，PS 有自己的集成交流输入保险丝。 然后对该线路电压进行降压、整流、滤波、调节、电压和电流保护以及状态监控，状态指示以多个 LED（发光二极管）的形式显示在 PS 的正面。 PS 可以有一个按键开关来保护存储器或选择特定的编程模式。 PS 的输出为 PLC 的各种模块（通常具有 20A 或 50A 的总电流能力）以及用于存储备份的集成锂电池提供低直流电压。 如果 PS 出现故障或其输入线电压低于特定值，则存储器内容将不会与故障前的内容发生变化。 PS 输出为 PLC 中的每个模块供电； 但是，它不向 PLC 的外围 I/O 设备提供直流电压。 中央处理器模块。 “CPU”、“控制器”或“处理器”都是不同制造商用来表示执行基本相同功能的相同模块的所有术语。 CPU模块可以分为两个部分：处理器部分和内存部分。 处理器部分做出 PLC 所需的决定，以便它可以操作其他模块并与其他模块通信。 它通过串行或并行数据总线进行通信。 I/O 基本接口模块或单独的板载接口 I/O 电路提供与处理器通信所需的信号调节。 处理器部分还执行程序员的 RLL 软件程序。 存储器部分在存储器的三个专用位置存储（以电子方式）可检索的数字信息。 这些内存位置由处理器定期扫描。 存储器将接收（“写入”模式）数字信息或由处理器访问（“读取”模式）数字信息。 这种读/写 (R/W) 功能提供了一种更改程序的简单方法。 存储器包含多种信息类型的数据。 通常，数据表或图像寄存器和软件程序 RLL 位于 CPU 模块的内存中。 程序消息可能驻留在或可能不驻留在其他存储器数据中。 一些制造商使用备用电池来保护内存内容在电源或内存模块出现故障时不会丢失。 还有一些使用各种集成电路 (IC) 存储器技术和设计方案，以在不使用备用电池的情况下保护存储器内容。 CPU 模块的典型内存部分的内存大小为 96,000 (96K) 字节。 这个大小告诉我们内存中有多少个位置可用于存储。 当需要更大的内存时，可以将额外的内存模块添加到您的 PLC 系统中。 这些扩展模块是随着I/O模块数量的增加或软件程序的增加而添加到PLC系统中的。 完成此操作后，内存大小可高达 1,024,000 (1024K) 字节。 制造商将以“字节”或“字”来说明内存大小。 一个字节是八位，一位是二进制代码中最小的数字。 它要么是逻辑“1”，要么是逻辑“0”。 一个字的长度等于两个字节或 16 位。 并非所有制造商都使用 16 位字，因此请注意您的 PLC 制造商对其存储器字位大小的定义。 软件项目。 PLC 不仅需要电子元件来操作，还需要一个软件程序。 PLC 程序员不限于以一种格式编写软件。 有多种类型可供选择，每种类型都更适合一种应用程序而不是另一种应用程序。 典型的是前面讨论过的 RLL 类型。 其他 S/W 程序包括“C”、状态语言和 SFC（顺序功能图）。 无论选择哪种软件，都会由 PLC 的 CPU 模块执行。 软件可以在处理器处于联机状态（PLC 实际运行时）或脱机状态（其中 S/W 执行不影响 I/O 基座的当前操作）的情况下编写和执行。 在 RLL 软件程序中，我们发现了多种类型的编程元素和功能，用于控制 PLC 内部（存储器和寄存器）以及外部（现场）设备的过程。 下面列出了一些更常见的元素、函数和指令类型： * 触点（可以常开或常闭；在监视器上突出显示表示它们处于活动状态）。 * 线圈（可以是正常的或锁定的；突出显示的表示它们已通电）。 * 定时器（线圈可以在指定的延迟时间内打开或关闭）。 * 计数器（可以向上或向下递增计数）。 * 位移位寄存器（活动时可以将数据移动一位）。 * One-shot（意味着在一次扫描时间内处于活动状态；对脉冲计时器有用）。 * 鼓（可以根据时间或事件排序）。 * 数据操作指令（启用移动，数字值的比较）。 * 算术指令（启用数字值的加法、减法、乘法和除法）。 外围设备 PLC 及其 I/O 基座的外围设备可以是从主机和控制台到电机驱动单元或现场限位开关的任何设备。 用于编程的打印机和工业终端也是外围设备。 外围设备可以生成或接收交流或直流电压和电流以及数字脉冲序列或快速长度（脉冲宽度）的单脉冲。 这些外部操作设备有时具有苛刻和/或快速的信号特性，必须能够与 PLC 的敏感微处理器接口。 可以使用各种类型的 I/O 模块（使用适当的屏蔽电缆）来完成这项工作。 输入模块 输入模块有两个功能：接收外部信号和显示该输入点的状态。 换句话说，它接收外围传感单元的信号并为该信号的状态提供信号调节、终止、隔离和/或指示。 输入模块的输入采用离散形式或模拟形式。 如果输入是 ON-OFF 类型，例如带有按钮或限位开关，则信号被认为是离散的。 另一方面，如果输入发生变化，例如随温度、压力或电平变化，则信号本质上是模拟的。 向描述外部条件的输入模块发送信号的外围设备可以是开关（限位、接近度、压力或温度）、按钮或逻辑、二进制编码十进制 (BCD) 或模数 (A/D) 电路。 这些输入信号点被扫描，它们的状态通过每个单独的 PLC 和 I/O 基座内的接口模块或电路进行通信。 下面列出了一些典型的输入模块类型。 * 直流电压（110、220、14、24、48、15-30V）或电流（4-20 mA）。 * 交流电压（110、240、24、48V）或电流（4-20 mA）。 * TTL（晶体管晶体管逻辑）输入（3-15VDC）。 * 模拟输入（12 位）。 * 字输入（16 位/并行）。 * 热电偶输入。 * 电阻温度检测器。 * 大电流继电器。 * 低电流继电器。 * 锁存输入（24VDC/110VAC）。 * 隔离输入（24VDC/85-132VAC）。 * 智能输入（包含微处理器）。 * 定位输入。 * PID（比例、整数、微分）输入。 * 高速脉冲。 输出模块 输出模块传输离散或模拟信号以激活各种设备，例如液压执行器、螺线管、电机启动器，并显示所连接输出点的状态（通过使用 LED）。 信号调理、端接和隔离也是输出模块功能的一部分。 处理器以与输入模块相同的方式处理输出模块。 目前可用的一些典型输出模块包括： * 直流电压 (24, 48,110V) 或电流 (4-20 mA)。 * 交流电压 (110, 240v) 或电流 (4-20 mA)。 * 隔离 (24VDC)。 * 模拟输出（12 位）。 * 字输出（16 位/并行）。 * 智能输出。 * ASCII 输出。 * 双通讯口。 须知条款 A/D：将模拟信号转换为数字字的设备或模块。 地址：PLC 内存中用于存储信息的编号位置（存储编号）。 模拟输入：向模拟输入模块提供过程变化信息的变化信号。 模拟量输出：来自模拟量输出模块的变化信号传输过程变化信息。 波特率：每秒传输或接收的比特数； 也是设备可接受的数字传输速度。 BCD：二进制编码的十进制。 一种用于将 0-thru-9（基数 10）编号系统表示为二进制（基数 2）等价物的方法。 位：单个二进制数字。 字节：八位。 中央处理单元 (CPU)：解释、决定和执行指令的集成电路 (IC)。 D/A：将数字字转换为模拟信号的设备或模块 电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)：与 EPROM 相同，但可以电擦除。 Erasable Programmable Read-Only Memory (EPROM)：用户可以多次擦除和加载新数据的存储器，但在应用中使用时，它的作用相当于 ROM。 EPROM 不会在断电期间丢失数据。 它们是纳米易失性存储器。 图像寄存器/图像表：为 I/O 位状态保留的专用存储器位置。 输入模块：处理来自现场设备的数字或模拟信号。 I/O 点：I/O 模块上的端子点，用于连接输入和输出现场设备。 毫秒：千分之一秒（1/1000 秒，0.001 秒）。 调制解调器：调制解调器是调制器/解调器的首字母缩写词。 这是一种调制（混合）和解调（分离）信号的设备。 操作员界面：允许系统操作员访问 PLC 和 I/O 基本条件的设备。 输出模块：控制现场设备。 并行数据：传输或接收字节或字且所有位同时存在的数据。 程序：完成一项任务的一个或多个指令或语句。 编程设备：用于告诉 PLC 做什么以及何时应该做的设备。 随机存取存储器 (RAM)：可以在任何地址访问数据而无需读取多个连续地址的存储器。 数据可以从存储位置读取和写入。 RAM 具有易失性存储器，这意味着断电将导致 RAM 中的内容丢失。 只读存储器 (ROM)：可以读取但不能写入数据的存储器。 ROM 通常用于防止程序或数据因用户干预而被破坏。 软件：控制一个过程的一个或多个程序。
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可编程逻辑控制器用于输入各种信号类型（离散信号、模拟信号），对这些信号执行控制算法，然后输出信号以响应控制过程。PLC 本身通常缺乏向操作员显示这些信号值和算法变量的能力。 拥有个人计算机和编辑PLC程序所需软件的技术人员或工程师可以连接到PLC并“在线”查看程序状态以监控信号值和变量状态，但这对于操作人员来说不是一个实用的方法定期监控 PLC 的运行情况。 为了让操作员监视和调整PLC 内存内的参数，我们需要一种不同类型的接口，允许读取和写入某些变量，而不会暴露太多信息或允许任何不合格的人更改程序，从而损害 PLC 的完整性。本身。 此问题的一种解决方案是专用计算机显示器，该显示器经过编程以提供对 PLC 存储器中某些变量的选择性访问，通常称为人机界面或 HMI。 HMI 可以采用运行特殊图形软件来与 PLC 连接的通用（“个人”）计算机的形式，也可以采用设计为安装在金属板面板正面的专用计算机的形式，除了操作员-PLC 界面外不执行任何任务。 第一张照片显示了运行 HMI 软件的普通个人计算机 (PC) 的示例： 这里显示的显示屏恰好用于监控一个示例，即用于纯化从环境空气中提取的氧气的真空变压吸附 (VSA) 过程。在某个地方，PLC（或 PLC 集合）正在监视和控制该 VSA 过程，HMI 软件充当 PLC 内存的“窗口”，以易于操作人员解释的形式显示相关变量。运行该 HMI 软件的个人计算机通过以太网等数字网络电缆连接到 PLC。 注意：操作员界面面板的旧术语是“人机界面”或“MMI”。 下一张照片显示了专门设计和构建用于工业操作环境的专用 HMI 面板的示例： 这些 HMI 面板实际上只不过是“强化”个人计算机，坚固耐用且结构紧凑，以方便在工业环境中使用。 大多数工业 HMI 面板都配备了触摸屏，操作员可以将指尖按在显示的对象上以更改屏幕、查看过程各部分的详细信息等。 技术人员和/或工程师对 HMI 显示器进行编程，以通过数字网络向一个或多个 PLC 读取和写入数据。 HMI 显示屏上排列的图形对象通常模仿现实世界的指示器和开关，以便为操作人员提供熟悉的界面。 例如，HMI 面板表面上的“按钮”对象将被配置为将一位数据写入 PLC，其方式类似于现实世界中的开关将一位数据写入 PLC 的输入寄存器。 现代 HMI 面板和软件几乎完全基于标签，屏幕上的每个图形对象都与至少一个数据标签名称相关联，而数据标签名称又通过标签与 PLC 中的数据点（位或字）相关联名称驻留在 HMI 中的数据库文件。 HMI 屏幕上的图形对象要么接受（读取）来自 PLC 的数据以向操作员提供有用信息，要么从操作员输入向 PLC 发送（写入）数据，或者两者兼而有之。 对 HMI 单元进行编程的任务包括构建标签名称数据库，然后绘制屏幕以按照操作员运行该过程所需的详细程度来说明该过程。 此处显示了现代 HMI 标签名称数据库表的示例屏幕截图： 使用相同的软件访问和编辑标签名称数据库，以在 HMI 中创建图形图像。 根据此示例，您可以看到与 PLC 内存中的数据点关联的多个标签名称（例如，启动按钮、电机运行定时器、错误消息、电机速度）（在本例中，PLC 地址以Modbus寄存器格式显示）。 在许多情况下，标签名称编辑器能够以与 PLC 编程编辑器软件中显示的方式相同的方式显示相应的 PLC 存储点（例如 I:5/10、SM0.4、C11 等）。 在此标签名称数据库显示中需要注意的一个重要细节是每个标签的读/写属性。 特别注意显示的四个标签是只读的：这意味着 HMI 仅有权从 PLC 内存中读取这四个标签的值，而不能写入（更改）这些值。 在这四个标签的情况下，原因是这些标签引用 PLC 输入数据点。例如，START PUSHBUTTON 标签指的是 PLC 中由真实按钮开关供电的离散输入。 因此，该数据点从离散输入端子的通电中获取其状态。如果向 HMI 授予对此数据点的写入权限，则可能会发生冲突。 假设 PLC 上的输入端子已通电（将 START PUSHBUTTON 位设置为“1”状态），并且 HMI 同时尝试将“0”状态写入同一标签。 这两个数据源之一会获胜，而另一个会失败，可能会导致 PLC 程序出现意外行为。 因此，PLC 中与实际输入相链接的数据点应始终被限制为 HMI 数据库中的“只读”权限，因此 HMI 不可能产生冲突。 然而，数据库中的其他一些点也存在数据冲突的可能性。 一个很好的例子是电机运行位，它是 PLC 程序中告诉实际电机运行的位。 据推测，该位从 PLC 梯形图程序中的线圈获取数据。然而，由于它也出现在具有读/写权限的HMI 数据库中，因此HMI 可能会覆盖（即冲突）PLC 内存中的同一位。 假设有人在链接到此标签的 HMI 中编写了一个切换“按钮”屏幕对象：按下 HMI 屏幕上的此虚拟“按钮”将尝试设置该位 (1)，再次按下它将尝试重置该位 (0 ）。 然而，如果 PLC 程序中的线圈正在写入同一位，则存在明显的可能性，即 HMI 的“按钮”对象和 PLC 的线圈将发生冲突，即试图告诉该位为“0”，而另一个试图告诉该位为“1”。 这种情况与梯形图程序中的多个线圈寻址到同一位时遇到的问题非常相似。 这里要遵循的一般规则是绝不允许多个元素写入任何数据点。根据我教授 PLC 和 HMI 编程的经验，这是学生第一次学习 HMI 编程时最常见的错误之一：他们会尝试将 HMI 和 PLC 写入相同的内存位置，但会产生奇怪的结果。 在对大型复杂系统进行编程时，您将学到的教训之一是，在开始在 HMI 中布局图形之前定义所有必要的标签名称非常有益。 PLC 编程也是如此：如果您在之前花时间定义所有必要的 I/O 点（以及标签名称，如果 PLC 编程软件支持编程环境中的标签名称），那么整个项目会更快且更少混乱。您开始创建任何代码，指定这些输入和输出如何相互关联。 保持标签名称的一致约定也很重要。例如，您可能希望将每个硬连线 I/O 点的标签名称开头为 INPUT 或 OUTPUT（例如 INPUT PRESSURE SWITCH HIGH、OUTPUT SHAKER MOTOR RUN 等）。 维持严格命名约定的原因一开始并不明显，因为标签名称的全部目的是让程序员可以自由地为系统中的数据点分配任意名称。 但是，您会发现大多数标签名称编辑器按字母顺序列出标签，这意味着以这种方式组织的命名约定将在列表中连续（相邻）显示所有输入标签，在列表中连续显示所有输出标签，并且很快。 利用按字母顺序排列的标签名称列表的另一种方法是，每个标签名称以描述其与主要设备关联的单词开头。 以这个过程为例，该过程具有在 PLC 控制系统中定义并在 HMI 中显示的多个数据点： 如果我们按字母顺序列出所有这些标签，那么它们之间的关联就会立即显而易见： 交换器污水泵 交换器出水温度 交换器预热泵 交换器预热温度 交换器预热阀 反应器床温 反应器进料流量 反应器进料温度 反应釜夹套阀 从该标签名称列表中可以看出，所有与热交换器直接关联的标签都位于一个连续组中，所有与反应器直接关联的标签都位于下一个连续组中。 通过这种方式，明智的标签命名有助于以分层方式对它们进行分组，使程序员可以轻松地在将来的任何时间在标签名称数据库中找到它们。 您会注意到，此处显示的所有标签名称在单词之间都缺少空格字符（例如，标签名称应使用连字符或下划线作为间隔字符，而不是“Reactor bed temp”：“Reactor bed temp”），因为通常假定空格由计算机编程语言来进行分隔符（不同变量名之间的分隔符）。 与可编程逻辑控制器本身一样，HMI 的功能一直在稳步增强，而价格却在下降。 现代 HMI 支持图形趋势、数据归档、高级报警，甚至网络服务器功能，允许其他计算机通过广域网轻松访问某些数据。 HMI 能够长时间记录数据，从而使 PLC 不必执行这项非常占用内存的任务。 这样，PLC仅将当前数据“提供”给HMI，而HMI能够使用其更大的内存储备来记录当前和过去的数据。 如果HMI基于个人计算机平台（例如Rockwell RSView、Wonderware、FIX/Intellution软件），它甚至可以配备硬盘驱动器以存储大量历史数据。 一些现代的 HMI 面板甚至在设备内部内置了 PLC，在同一设备中提供控制和监控。 此类面板为离散甚至模拟 I/O 提供端子排连接点，允许所有控制和接口功能位于单个面板安装单元中。
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人机界面 (HMI) 市场2025年全球预测
leiwenge posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in HMI interface design
2020 年人机界面市场价值 43 亿美元，预计到 2025 年将达到 56 亿美元，2020 年至 2025 年的复合年增长率为 5.2%。推动市场增长的因素包括 对工业自动化的 采用、工业 制造业 迅速 物联网 (IIoT) 的发展、对智能自动化解决方案的需求不断增长，以及制造工厂对效率和监控的需求不断增长。 到 2025 年，嵌入式 HMI 细分市场将占据人机界面市场的主要份额 嵌入式 HMI 解决方案细分市场预计将在预测期内主导人机界面市场，因为它提供多种好处。 嵌入式 HMI 与强大的硬件和软件平台相结合，可以最大程度地利用设备功能。 此外，连接的嵌入式平台是智能系统的一部分； 它连接到一个网络，可以在两台机器之间轻松进行通信，并方便操作员访问。 软件细分市场在预测期内实现最高复合年增长率 HMI 软件用于执行监控功能，例如报警、控制功能和打印管理报告。 这里使用的编程软件被称为专有软件，其中该软件由制造商提供以用于快速开发。 HMI 软件提供灵活性和可靠性以及提高生产过程效率的能力预计将在预测期内推动对 HMI 软件的需求。 制药行业在预测期内人机界面市场将呈现高速增长 在加工行业中，制药行业预计将在 2020 年至 2025 年间以最高的复合年增长率增长。由于药品制造过程非常复杂，因此需要对制造工厂的所有过程进行适当的监控，以实现运营效率。 制造中使用的资产需要持续监控，这可以使用 HMI 解决方案有效地完成。 此外，生物制药等制药行业的进步鼓励药品制造商采用先进的监测和控制解决方案，以确保质量、安全和合规性。 汽车行业在预测期内人机界面市场将呈现高速增长 在离散行业中，预计2020年至2025年汽车行业的复合年增长率最高。随着汽车行业制造技术的快速变化，升级成为该行业不可避免的一个方面。 汽车行业很可能对 HMI 市场的增长做出重大贡献，因为这些解决方案广泛部署在制造单位中，用于几乎所有机器和其他支持功能。 亚太地区人机界面市场将在预测期内以最高复合年增长率增长 亚太地区的人机界面市场预计将从 2020 年到 2025 年以最高的复合年增长率增长。 HMI 解决方案的快速技术进步和区域行业参与者的广泛研发活动预计将为亚太地区的 HMI 市场创造机会。 随着各个行业将其制造基地转移到亚太地区，以利用熟练且相对廉价的劳动力，亚太地区已转变为主要的制造中心。 该地区的流程和离散制造业正在逐步采用自动化技术，这是推动亚太地区人机界面市场增长的主要因素之一。 主要市场参与者 2019年，施耐德电气（欧洲）、罗克韦尔（美国）和西门子（德国）主导了人机界面市场。 罗克韦尔自动化公司 罗克韦尔自动化公司是全球最大的提供工业自动化、电源控制和信息解决方案的公司之一。 该公司通过两个主要业务部门运营，即架构与软件和控制产品与解决方案。 架构和软件部门处理公司集成控制和信息架构的硬件、软件和通信组件，能够控制客户的工业流程并与其制造企业连接。 控制产品和解决方案部门经营电机控制产品和工业控制产品，以及资产管理、技术支持和维修以及预测性和预防性维护等服务。 罗克韦尔自动化在其架构和软件业务部门下提供 HMI 解决方案。 它帮助最终用户提高生产力、创造创新产品并获得竞争优势。 该公司通过为食品和饮料、石油和天然气、纸浆和造纸以及生命科学等关键垂直行业提供过程自动化技术，专注于扩展其自动化资产的 HMI 解决方案产品。 罗克韦尔自动化的知名品牌包括 Allen-Bradley 和 Rockwell Software。 西门子股份公司 西门子股份公司是欧洲最大的工程公司。 公司的主要业务领域是电气工程和电子产品。 它为有效利用资源和能源提供产品、服务和解决方案。 它通过以下业务部门运营——数字工业、智能基础设施、天然气和电力、交通、西门子医疗和西门子歌美飒可再生能源。 该公司的业务遍及欧洲、独联体、美洲、亚洲、非洲、中东和澳大利亚。 公司自动化事业部负责人机界面解决方案的设计和生产。 西门子的 HMI 技术旨在满足自动化机器和系统高度复杂的过程的要求。 该公司使用硬件和软件中的开放和标准化接口帮助满足特定的 HMI 需求。 施耐德电气 SE： Schneider Electric SE 是一家法国企业集团，也是工业软件的领先供应商和开发商。 该公司设计、制造和销售用于能源管理和自动化的集成产品、系统、服务、软件和解决方案。 公司主要通过能源管理和工业自动化两个业务部门运营。 施耐德电气在其工业自动化业务部门下提供 HMI 硬件和软件解决方案。 该公司的主要最终用户市场包括电力、基础设施、工业、IT 和建筑。 该公司在离散、混合和过程自动化行业拥有强大的影响力。 报告范围： 报告指标 细节 考虑的年数 2017–2025 基准年 2019 预测期 2020–2025 预测单位 以百万/十亿计的价值（美元） 涵盖的细分市场 产品、配置和最终用户行业 覆盖地区 美洲、亚太地区和欧洲、中东和非洲 涵盖的公司 Rockwell Automation, Inc.（美国）、Schneider Electric SE（法国）、ABB Ltd.（瑞士）、Siemens AG（德国）、Mitsubishi Electric Corporation（日本）、Advantech Co, Ltd（台湾）、Emerson Electric Co.（美国） )、通用电气（美国）、霍尼韦尔国际公司（美国）和横河电机（日本）。 在本报告中，整个人机界面市场根据产品、配置、技术类型、销售渠道和最终用户行业进行了细分。 通过提供： 硬件 软件 按配置： 嵌入式人机界面 独立人机界面 按最终用户行业： 流程工业 石油和天然气 食品和饮料 制药 化学品 能源与电力 金属与采矿 其他 分立行业 汽车 航空航天与国防 包装 半导体和电子 医疗设备 其他 按技术类型： 运动人机界面 仿生人机界面 触觉人机界面 声学人机界面 按销售渠道： 直销渠道 间接销售渠道 地理分析 美洲 我们 加拿大 墨西哥 南美洲 欧洲、中东和非洲 德国 英国 法国 欧洲其他地区 中东 非洲 亚太地区 (APAC) 中国 日本 印度 亚太地区其他地区 最近的发展 2020 年 2 月，罗克韦尔自动化通过收购 HMI 和 IPC 市场专家 ASEM 加强了其控制和可视化产品组合。 此次收购预计将有助于扩大罗克韦尔的控制和可视化硬件和软件产品组合，并提高公司提供高性能、集成自动化解决方案的能力。 2019 年 9 月，ABB 推出了新一代 HMI，彻底改造了过程控制，让操作员更容易获得实时信息。 该公司推出了具有新的可视化控制图形界面的新版 Minerals Process Control Library，这是第一个在其情境上下文中显示过程信息的方法。 2019 年 4 月，三菱电机推出了针对极端环境的 HMI。 凭借 IP67F/IP66F 的防护等级和 -20°C 至 +65°C 的扩展工作温度范围，三菱电机的 GOT2507T-WTSD 7" 操作员终端可满足苛刻和苛刻应用的需求。 -
哪些 HMI趋势 工业自动化和制造的未来有 ？ 从人工视觉到操作员的角色，这就是行业专家所说的。 1.人工视觉 日益激烈的竞争和控制成本的需要正迫使公司实现 零缺陷生产 。 这需要更可靠和准确的质量控制系统，以保证每件产品的合规性。 包括集成 等创新技术 人工视觉 ，这将使HMI设备能够自动执行控制、测量和分类功能。 2. 可穿戴人机界面 未来的人机界面将变得更具交互性。 可穿戴设备在消费市场的日益普及（IDC 估计每年平均增长超过 20%）也将反映在制造业中。 这也是由于国家工业 4.0 计划，该计划将耕地设备列为受 影响的技术超折旧。 例如，操作员可能会佩戴手镯，通过特定代码提醒他们警报，以便他们能够及时干预。 3. 自然语言处理 自然语言处理 (NLP) 技术是业界的热门话题，尤其是在用户界面方面。 语言处理过程使操作员和系统可以使用口头语言进行交互。 这为高度有趣的应用打开了大门，使生产更加直接和高效。 4. 盲人人机界面 在未来的HMI趋势中，人机界面可能会成为 面板内部的盲设备 。 在这种情况下，操作员将与机器交互并直接在他们的平板电脑上显示生产页面。 或者，显示器可以位于机器内部，而操作将通过输入设备进行。 例如，带有专用应用程序的平板电脑。 5. 更高的效率 生产效率 是工业 4.0 的优先事项之一，这将影响 HMI 的发展。 公司需要简化人机交互的技术解决方案，以提高生产力并减少资源和时间浪费。 提高效率的关键因素之一是设备的灵活性。 因此，重要的是人机界面将根据每个公司的需求进行高度定制。 谈到可配置性和效率，发现 ERGO，我们的人机界面新概念。
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这里我们通过不同的例子来讨论PLC气动回路控制。 单作用和双作用气缸的PLC梯形图。 PLC 气动回路示例 示例 1： 双作用气缸用于执行加工操作。 同时按下两个按钮即可推进气缸。 如果松开任一按钮，气缸就会回到起始位置。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 ： 如 PLC 接线图所示，按钮 PB1 和 PB2 连接在存储器地址 I1 和 I2 处。 梯形图中I1和I2串联即可实现AND逻辑功能。 当同时按下按钮 PB1 和 PB2 时，地址 I1 和 I 2 从状态 0 变为状态 1，因此有功率流经线圈，并在线圈 01 处有输出。线圈 01 的输出操作电磁铁 线圈和气缸向前移动以完成所需的操作。 如果按下 PB1 和 PB2 中的任何一个，则相应的位地址变为 0，因为 I1 和 I2 是串联的，如果其中任何一个变为 0 状态，则 01 处不会有任何输出，从而电磁阀断电 并返回。 示例 2： 双作用气缸用于执行前进和返回运动。 通过按下按钮 PB1 使气缸前进。 按下按钮 PB2，气缸返回。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 PLC接线图和梯形图如上图所示。 当按下按钮PB1时，地址I1的状态变为1，因此将输出01。01的输出操作电磁铁Y1，气缸向前移动， 当气缸到达最前位置时，按下按钮PB2，地址I2的状态变为1，从而有输出02。02的输出操作电磁铁Y2，气缸返回到初始位置。 示例 3： 采用双作用气缸，到达最前进位置后自动前进、后退。 通过按下按钮 PB1 使气缸前进。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 PLC接线图和梯形图如上图所示。 当按下按钮 PB1 时，地址 I1 的状态变为 1，因此将输出 01。01 的输出操作电磁阀 Y1，气缸向前移动。 当气缸到达最前位置时，操作限位开关S2，地址I3的状态变为1，从而有输出02。02的输出操作电磁铁Y2，气缸返回到初始位置。 示例 4： 双作用气缸用于执行冲压操作。 当按下PB1按钮时，气缸必须向前移动并返回设定的20秒时间，然后才自动返回到初始位置。 限位开关S2用于气缸向前运动的末端检测。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 当按下 PB1 时，地址 I1 输入状态变为 1，并且 O1 处有输出。 由于 O1 的输出，电磁线圈 Y1 工作，气缸向前移动。 当气缸到达终端位置时，操作限位开关 S2，结果地址 I3 变为 1，从而启动定时器 T1。 到达 20 秒后，定时器 T1 的信号状态变为 1。 20 秒结束时，定时器 T1 设置输出 O2 将有输出。 线圈 Y2 通电，从而引起气缸的返回运动。 示例 5： 双作用气缸用于执行连续往复运动。 当按下 PB1 按钮时，气缸必须向前移动，一旦开始往复运动，就应继续，直到按下停止按钮 PB2。 限位开关用于终端位置感测。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 ： 启动和停止操作可以使用地址为M1的存储器标志来实现，该标志由PB1置位并由PB2复位。 通过常开触点扫描存储元件M1的状态，与传感器S1的状态串联组合以实现启动和停止控制。 示例 6： 采用双作用气缸来进行往复动作。 当按下PB1按钮时，气缸必须向前移动，并继续往复运动，直到完成10个循环。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 利用限位开关S1、S2即可实现气缸的全自动运行。 启动和停止操作可以使用地址为 M1 的存储器标志来实现，该标志由 PB1 在 I1 处设置，并通过递减计数器的 NC 触点复位。 通过常开触点（梯级 2）扫描的存储器标志 M1 的状态与状态传感器 S1 串联组合以实现启动和停止控制。 示例 7： 画出气动回路、PLC接线图和梯形图，实现A+B+B-A-顺序。 解决方案 在该时序电路中，PB2 用于启动程序。 按下 PB2 会导致设置最后一个存储器状态 M4，并重置所有其他存储器标志 M1、M2 和 M3。 最初，S1 和 S3 被启动并产生输出。 条件1： 按 PB1 设置内存标志 M1 并重置内存标志 M4。 电磁阀 Y1 通电。 气缸 A 伸出 (A+)。 一旦 A 行进，传感器 S1 就会停用，而当到达最终位置时，S2 就会被激活。 条件2： 当 S2 被启动时，存储器 M2 被置位并且存储器标志 M1 被重置。 电磁阀 Y3 通电。 气缸 B 伸出 (B+)。 一旦 B 行进，传感器 S3 将停用，而当到达最终位置时，S4 将被激活。 条件3： 当 S4 被启动时，存储器 M3 被置位并且存储器标志 M2 被重置。 电磁阀 Y4 通电。 气缸 B 缩回 (B-)。 一旦 B 行进，传感器 S4 将停用，而当到达初始位置时，S3 将被激活。 条件4： 当 S3 被启动时，存储器 M4 被置位并且存储器标志 M3 被重置。 电磁阀 Y2 通电。 气缸 A 缩回 (A-)。 一旦 B 行进，传感器 S2 就会停用，而当到达初始位置时，S1 就会被激活。
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Allen-Bradley SLC500 可编程逻辑控制器 (PLC) 使用模拟输入卡中的 16 位模数转换器（型号为 1746-NI4）将 4-20 mA 信号转换为 3277 范围内的数字值（在 4 mA）至 16384（20 mA 时）。 然而，来自 PLC 模拟卡的这些原始数字必须在 PLC 内部进行数学缩放，以代表现实世界的测量单位，在本例中为 0 到 700 GPM 的流量。 PLC 模拟输入缩放 制定比例方程以编程到 PLC 中，以便 4 mA 的电流寄存器为 0 GPM，20 mA 的电流寄存器为 700 GPM。 我们已经从模拟卡的模数转换器 (ADC) 电路中获得了 4 mA 和 20 mA 的原始数值：分别为 3277 和 16384。 这些值定义了线性图的域： 使用线性函数的完全上升范围计算并代入该方程的斜率 (m) 值： 这种类型的缩放计算在 PLC 应用中非常常见，因此 Allen-Bradley 专门为此目的提供了特殊的 SCL（“缩放”）指令。 该指令提示程序员分别输入“速率”和“偏移”值，而不是“斜率”(m) 和“截距”(b)。 此外，Allen-Bradley 的 SCL 指令中的比率表示为分数的分子，其中分母固定为 10000，允许使用整数指定小数（小于 1）斜率值。 除了这些细节之外，概念完全相同。 将 700/13107 的斜率表示为以 10000 作为分母的分数，这是使用交叉乘法和除法求解分子的简单问题： 因此，SCL指令将配置如下
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PLC 如何对传感器进行缩放？
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我总是很惊讶像 PLC 或 DCS 这样的自动化系统如何缩放传感器？ 有时甚至会考虑使用简单的现场发射器缩放技术将任何类型的传感器输出转换为标准 4-20mA。 例如，考虑一个温度变送器，我们都知道通过使用一个简单的公式，我们可以根据 RTD 传感器输出电阻计算等效温度。对于热电偶，需要复杂的算法将其输出毫伏转换为等效温度。 现在的问题是 PLC 或 DCS 或变送器如何进行缩放？ 让我们详细讨论缩放。 PLC 如何对传感器进行缩放？ 缩放是获取信号（例如过程变量、传感器输出的电压或电流）并应用计算以更可用的工程单位形式（例如 PSI、°F 或 %RH）呈现该信号的过程。 控制室的操作员。 数据采集领域使用三种常见技术，包括线性缩放、映射缩放和公式缩放。 这三种方法都有其使用的地点和时间，本文将对此进行介绍。 缩放技术 我们将在本文中介绍三种缩放技术：线性、映射和公式。 正如我们将解释的那样，这三种技术有一点重叠，但它们是数据采集领域使用的主要方法。 为了快速概述这三种方法及其最佳用途，我们整理了下表。 在基于公式的缩放不可用的某些情况下，有时可以使用映射来根据所需的公式预定义表，反之亦然。 还值得注意的是，当使用具有模拟输出的传感器时，为该传感器指定的单位并不是一成不变的。 例如 如果您的传感器在 -40 至 100°C 范围内具有 4 至 20mA 输出，则可以通过说该装置的范围为 -40 至 212°F 将输出缩放为华氏度。 我们将在下一节中详细讨论这一点。 线性缩放 线性缩放技术应该会让您想起几天前的基础代数。 它使用旧的斜率截距形式“y = mx + b”，其中 y 是您的输出（也称为工程单位值）， x 是您的输入（无论是电压、毫安等）， m 是斜率（也称为比例因子），并且 b 是 y 轴截距（也称为偏移量）。 如前所述，线性缩放最适合线性电压或电流输出，其中最小和最大输出代表特定值以及传感器范围。 如果您有点生疏，不用担心，我们会给您几个例子来让您耳目一新。 示例 1 让我们考虑一下具有 0 至 100 英尺 WC 范围和 0 至 10V DC 输出的液位变送器。 这些规格告诉我们两件事： 0V 输出代表 0ftWC 的测量值， 10V 的输出代表 100ftWC 的测量值。 最好从比例因子或方程中的 m 开始。 因子m可以使用斜率公式求解 m = (y2-y1) / (x2-x1)’并沿线性刻度选择两个点。 确定比例因子后，我们只需将值 m 代入斜率截距公式，并使用其中一个点来计算偏移量。 1. 我们将使用两个点 (0, 0) 和 (10, 100) 来计算比例因子或 m。 m = (y2-y1) / (x2-x1) = (100 – 0) / (10 – 0) = 100 / 10 因此 m = 10 2. 现在我们将使用斜截公式和点 (0, 0) 来计算偏移量或 b。 y = mx + b，其中 y = 0、x = 0、m = 10，且 b 未知。 0 = 10(0) + b = 0 + b 因此 b = 0 3. 通过将第二个点代入已完成的方程（在本例中为 (10, 100)）来验证比例因子和偏移是否正确始终是一个好主意。 y = mx + b，其中 y = 100，x = 10，m = 10，b = 0。 100 = 10(10) + 0 = 100 鉴于此算术运算是有效的，我们已经验证了比例因子和偏移量是正确的。 示例 2 考虑到 0 至 10V 的示例相当简单，让我们继续讨论更具挑战性的示例，例如 4 至 20mA 输出。 我们仍将使用范围为 0 至 100ftWC 的液位发送器，但这次我们将使用 4 至 20mA 输出。 这些规格再次告诉我们两件事： 4mA 的输出代表 0ftWC 的测量， 20mA 的输出代表 100ftWC 的测量值。 我们将以同样的方式讨论这个例子，我们通过首先找到比例因子然后插入一些数字来计算偏移量来完成最后一个例子。 1. 我们将使用两个点 (4, 0) 和 (20, 100) 来计算比例因子或 m。 m = (y2-y1) / (x2-x1) = (100 – 0) / (20 – 4) = 100 / 16 因此 m = 6.25 2. 现在我们将使用斜率截距公式和点 (4, 0) 来计算偏移量或 b。 y = mx + b，其中 y = 0，x = 4，m = 6.25，b 未知。 0 = 6.25(4) + b = 25 + b 因此 b = -25 3. 通过将第二个点代入已完成的方程（在本例中为 (20, 100)）来验证比例因子和偏移是否正确始终是一个好主意。 y = mx + b，其中 y = 100，x = 20，m = 6.25，b = -25。 100 = 6.25(20) + (-25) = 100 鉴于此算术运算是有效的，我们已经验证了比例因子和偏移量是正确的。 映射缩放 映射缩放技术通常是内置的，并针对热电偶、Pt100/1000 和其他电阻温度传感器等输入进行预编程。 例如，当您配置数据采集系统来测量 K 型热电偶时，系统已经知道什么热电偶毫伏输出对应于什么温度。 此示例不仅适用于 K 型热电偶，还适用于任何类型的常用电阻温度传感器或其他相关传感器。 但是，在某些情况下我们需要创建自己的映射表。 其中一种情况是我们使用的数据采集系统未预先配置为与电阻温度传感器一起使用。 这不是我们遇到的很常见的情况，但值得一提。 另一个例子是当我们有一个非线性函数并且基于公式的缩放不可用或者是分段函数时。 一个很好的例子是当我们使用液位传感器来计算非线性罐中的罐体积时。 通常，当我们想知道罐中液体的体积是多少时，我们会测量罐的深度或液位。 了解了这一点，我们就可以计算出流体的体积。 如果水箱有一个平底，并且直径和高度相同，那么这个计算就会很简单，我们可以像上面一样使用线性缩放。 然而，通常这些储罐是圆形的，并且流体的液位与流体的体积不直接相关。 在这种情况下，我们必须使用映射缩放和一点数学来获得我们想要的结果。 在我们的示例中，我们将使用直径为 5 英尺、长度为 10 英尺的卧式圆柱罐。 有许多复杂的三角公式用于确定像这样的水箱的填充体积，我们将跳过这些公式，因为它们对于本文的范围来说太复杂了。 相反，我们将进行计算并向您展示值映射表。 另外，对于本示例，我们将再次使用液位发送器，但这次使用 0 至 10V DC 输出和 0 至 5 英尺 WC 范围。 如果这是编程到数据采集系统中的映射表，那么将计算体积而不是简单地测量深度。 通常，表中的点越多，计算结果就越准确。 为了演示这个概念，我们以 1V 输出信号为例。 1V 的输出表明水箱内有 0.5 英尺深。 计算出来约为 76 加仑。 在我们的表中，1V 介于 0V 和 2V 之间，因此数据采集系统将在这两点之间建立一个线性刻度，并表示 1V 输出为 104.5 加仑，这减少了近 30 加仑！ 公式缩放 该技术有可能成为最强大的扩展方法之一，但是，它通常会占用大量资源，并且大多数以高速率存储数据的数据采集系统无法跟上这一过程。 对于无法执行公式缩放的数据采集系统，有两种选择： 从数据采集系统保存数据后，存储原始值并对数据应用所需的公式。 这通常可以在 Microsoft Excel 等软件中完成。 使用可编程信号计算器。 这种类型的设备可以配置为通过用户定义的公式处理多个输入并提供线性输出。 公式缩放有许多潜在用途。 我们将介绍该技术的两种可能的情况：立式气缸罐体积和压差。 示例 1 对于立式圆筒罐，填充体积可以通过公式“V = π r2 f”计算，其中 V 是填充体积， r 是水箱的半径，并且 f 是填充高度。 假设我们的水箱直径为 5 英尺，高度为 10 英尺。同样，我们在示例中使用液位变送器，水位计范围为 0 至 10 英尺，直流输出为 0 至 5V。 液位发射器为我们提供填充高度或 f。 从这个填充高度，我们可以直接计算填充体积或 V。我们将使用一些相同的线性缩放方法来获得 f 并在此基础上应用计算。 1. 我们将首先计算填充高度或 f 的线性缩放。 由于我们在第一部分中介绍了这一点，因此我将跳过一些步骤。 y = f = 2x，其中 x 是传感器的电压输出。 2. 现在我们可以将立式圆筒罐公式中的f替换为2x。 V = π r2 f = π (2.5)2 (2x) = π 12.5x 示例 2 我们将用来解释公式缩放技术的第二种情况是压差。 显然有许多差压传感器可以提供线性输出，但根据经验，我可以告诉您这种计算差压的方法有很多用途。 在此示例中，我们将使用两台范围为 0 至 100 PSI、输出电压为 0 至 10 V 的变送器。 一个将被放置在浸没在水下的压力容器内，另一个将被放置在该容器外部。 压差将决定施加在容器壁上的力的大小。 这里的计算非常简单。 只需将其中一个减去另一个即可。 P 差分 = P 外部 – P 内部 结论 缩放传感器输出的三种最常用技术是 线性缩放， 映射缩放和公式缩放。 PLC移位寄存器 正如您所看到的，在很多情况下，这些技术中的一种以上都可以发挥作用，最佳选择通常取决于您正在使用的硬件/软件。 线性缩放是最容易使用的，但是，具有线性输出的传感器往往更昂贵，因为需要额外的硬件来线性化传感器的原始输出。 映射缩放的使用频率比我们注意到的还要多。 每当电阻温度传感器为您提供温度读数时，映射缩放都会在沿线的某个地方起作用。 公式缩放功能非常强大，但需要硬件/软件配置。 -
PLC 控制电机梯形图逻辑编程
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现在我们讨论的是 PLC 如何控制电机？ 在进入本文之前，让我们假设一些条件。 当按下启动按钮时，PLC 必须启动电机。 它具有电机振动高、过载和电机温度高三个联锁装置。 如果任何联锁被激活，则 PLC 必须立即停止电机。 如果按下停止按钮，PLC 必须停止电机。 仅当电机处于远程模式时，才必须启用 PLC 跳闸逻辑或互锁。 PLC 电机控制 上图中：PLC 输入和输出卡上的红色 LED 指示灯指示相应的 I/O 通道是否通电。 笔记 ： 上图中，未显示本地控制面板信号。 本地控制面板直接连接到电机馈线。 24v直流电源直连（一般会使用熔断器或隔离栅，通过母线分配电源） PLC 输入 启动按钮 停止按钮 振动高 温度高 过载跳闸 运行反馈 本地/远程状态 PLC输出 启动命令（远程启动） 停止命令（远程停止） 启动许可（可选） 电机是三相 415V 交流供电设备。 因此，默认情况下，高压设备将由由电力维护的变电站或电机控制中心 (MCC) 供电。 因此，我们认为该电机连接到变电站中的简单电机馈线。 通常，电机馈线也有来自现场（本地控制面板）和 PLC 的输入。 如下图所示。 注意：电机馈线可能在电机馈线面板上有启动、停止、一些其他跳闸指示，如过载等，这些指示在图中未显示。 它们安装在电机馈线面板上（除了 LCP 之外）。 如果电机馈线接收到来自 PLC 的启动和停止命令输入，那么我们将它们称为远程启动和远程停止信号。 同样，如果电机馈线从安装在现场（靠近电机）的本地控制面板（LCP）接收启动和停止命令输入，那么我们将它们称为本地启动和本地停止信号。 在通常的实践中，该 LCP 还具有紧急停止和本地/远程选择开关。 电机馈线还会向 PLC 发送本地/远程状态。 如果本地/远程选择开关处于本地模式，则电机馈线将仅考虑来自 LCP 的信号，而忽略来自 PLC 的命令。 同样，如果本地/远程选择开关处于远程模式，则电机馈线将考虑来自远程（即 PLC）的信号，并忽略来自 LCP 的信号。 例如：如果本地/远程选择切换为远程模式。 如果现场操作员按下现场 LCP 上的启动按钮，则电机将不会启动，因为选择处于远程模式。 根据本地/远程选择开关的状态，电机馈线将决定要考虑哪些信号，即 PLC 或 LCP 信号。 注意：本地/远程选择不适用于来自 PLC 或 LCP 的紧急停止或停止命令。 无论哪种模式，电机馈线都会接受停止命令并立即停止电机。 这是一个安全问题。 让我们看看 PLC 如何控制电机。 此时本地/远程选择开关处于远程模式。 在这里，我们向电机馈线发送许可信号（启动许可）。 为了启动电机，许可必须正常，否则电机馈线将断电或无法启动电机。 在 PLC 中，启动许可将用作额外的安全性并用于检查互锁状态。 如果所有联锁装置均正常，则仅向电机馈线发送许可信号。 一般我们称之为“启动许可”，顾名思义，仅在启动电机时需要，电机启动后，电机馈线将不考虑该许可信号的状态（仅在启动电机时需要）。 这是一个可选信号。 对于大容量电机，将使用启动许可信号。 对于普通或低容量电机，这些电机很少使用，再次取决于我们的应用、行业、要求等。 假设所有联锁装置均正常，因此 PLC 向电机馈线发送许可信号。 现在按下启动按钮。 首先 PLC 检查本地/远程状态，如果处于远程状态则继续下一步。 它再次检查是否有任何活动的跳闸/联锁。 如果没有互锁或一切正常，则 PLC 向安装电机馈线的变电站发出启动命令。 在此示例中，我们有三个互锁：电机振动高、电机温度高和过载跳闸。 一般来说，大容量电机配备振动传感器和温度传感器。 在我们的示例中，我们将振动信号视为故障安全，因此默认状态为常闭，如果出现高振动，则触点变为常开且 PLC 跳闸/停止电机。 我们还有另一个联锁装置，即过载跳闸，该输入取自电机馈线。 温度传感器信号为常开信号，当温度较高时，信号变为常闭信号，PLC 跳闸/停止电机。 注意：故障安全或默认接触状态（NC 或 NO）取决于我们的应用或逻辑要求。 这里我们只讨论一个例子来理解这个概念。 电机馈线收到 PLC 的启动命令后，给电机通电。 电机启动后，电机馈线将运行反馈发送给 PLC。 运行反馈将显示在图形上。 在某些 PLC 或安全 PLC 中，如果在指定时间范围内（例如 5 秒内）未收到运行反馈，则 PLC 会自动向电机馈线发送停止信号。 这是普通 PLC 应用中的可选功能（安全 PLC 中必须有）。 假设现在振动高，则 PLC 向电机送料器发送停止命令，并立即停止电机。 运行反馈状态也会相应更新。 当液位发射器为高电平时电机将启动，并且在液位发射器为低电平时电机将再次停止 缩写： MCC：电机控制中心或为电机供电的变电站。 PLC/DCS：控制系统，其中电机可以根据逻辑（自动）或根据操作员操作（手动）进行控制。 LCP：本地控制面板，安装在现场，靠近电机，其中有启动、停止按钮 -
创建用于控制批量混合过程的梯形图。 使用 PLC 梯形逻辑为混合罐或混合过程实施 PLC 程序。 搅拌罐PLC程序 图 : 混合罐 罐用于混合两种液体。 所需控制电路的工作原理如下： A. 当按下启动按钮时，电磁阀 A 和 B 通电。 这使得两种液体开始填充罐。 B. 当水箱注满时，浮子开关跳闸。 这将使电磁阀 A 和 B 断电并启动用于将液体混合在一起的电机。 C. 允许电机运行1 分钟。 1 分钟后，电机关闭，电磁阀 C 通电以排空水箱。 D. 当水箱空时，浮动开关使电磁阀断电 C. E. 停止按钮可用于随时停止该过程。 F. 如果电机过载，整个电路的动作将停止。 G. 电路一旦通电，将继续运行，直至手动停止。 PLC逻辑解决方案 执行该电路逻辑的继电器原理图如下图所示。 该电路的逻辑如下： 图：继电器原理图 A. 当按下启动按钮时，继电器线圈 CR 通电。 这会导致所有 CR 触点闭合。 触点 CR-1 是保持触点，用于在松开 START 按钮时维持 CR 线圈电路。 B. 当触点 CR-2 闭合时，电磁线圈 A 和 B 的电路完成。这允许将要混合在一起的两种液体开始填充罐。 C. 当水箱注满时，浮子上升，直到浮子开关跳闸。 这会导致常闭浮动开关触点打开，常开触点闭合。 D. 当常闭浮子开关打开时，电磁线圈 A 和 B 断电并停止两种液体流入罐中。 E. 当常开触点闭合时，电机启动器的线圈和接通延迟定时器的线圈形成电路。 电机用于将两种液体混合在一起。 F. 一分钟时间段结束时，所有 TR 触点都会改变位置。 与电机启动器线圈串联的常闭 TR-2 触点打开并停止电机的运行。 常开 TR-3 触点闭合并为电磁线圈 C 通电，使液体开始从罐中排出。 常闭 TR-1 触点用于确保阀门 A 和 B 在电磁阀 C 断电之前无法重新通电。 G. 当液体从罐中排出时，浮子下降。 当浮子下降足够远时，浮子开关跳闸，其触点返回到正常位置。 当常开浮动开关触点重新打开并使线圈 TR 断电时，所有 TR 触点都会返回到其正常位置。 H. 当常开 TR-3 触点重新打开时，电磁阀 C 断电并关闭排水阀。 触点 TR-2 重新闭合，但由于浮子开关常开触点，电机无法重新启动。 当触点 TR-1 重新闭合时，电磁阀 A 和 B 的电路完成。这允许水箱开始重新填充，并且该过程再次开始。 I. 如果 STOP 按钮或过载触点打开，线圈 CR 断电，所有 CR 触点打开。 这将使整个电路断电。 注意：PLC 程序也与上面的继电器原理图非常相似。 给你的作业 分析下面的动画并通过评论分享电路操作。
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PLC 如何从现场发送器读取数据
caixiaofeng posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
仪表和控制依赖于将物理或过程变量转换为更有用的格式以供操作员显示。 管道中的压力转换为膜片的机械挠度，通过应变片（膜片和应变片构成传感器）将其转换为电能，然后通过 I/O 模块转换为数字整数值，然后 浮点工程单位值由 PLC 或HMI进行显示。 该信息还用于帮助生成输出命令，这些命令被转换为电信号，然后转换为机械动作。 诀窍是了解各种转换器的 I/O 关系。 PLC 如何从现场发送器读取数据 例如，当流体流过流孔时，流孔将导致可预测的压降。 压力变送器可以通过比较上游压力与下游压力来测量该压降。 尽管该压差与流量不是线性的，但它与流量具有可重复的关系。 这种关系最好近似为平方根函数。 取差压信号的平方根，有效地将其与流量线性化。 建立线性关系后，从一次测量即可推导出从变送器到计算机显示器的整个转换序列。 下图描述了两种典型的温度测量电路，如下所示： 顶部配置使用变送器的外部电源为信号环路供电。 这种配置称为四线环路。 底部配置使用内部电源（AI 卡电源）为环路供电。 这种配置称为两线环路。 以下有关单位转换的讨论适用于两种电路类型。 重点关注顶部电路。 热电偶是传感元件。 热电偶是利用双金属接触原理产生小毫伏信号的装置。 请注意，图表中显示的温度-电压曲线在整个温度区间内相对线性。 在该温度区间之外，信号的线性度可能会降低（热电偶的特性），但这在这里并不重要。 仪器标定必须始终从过程测量开始。 设计人员查阅了我们假想系统的热与材料平衡 (HMB) 表，发现测量点的预期温度约为 105°C。 上游加热器能够将系统加热到大约 130°C，然后系统会因超温联锁而关闭。 设计工程师知道正确校准的跨度会将正常工作点置于曲线的中间附近。 上端温度需要高于 130°C。 经过深思熟虑，工程师决定校准范围为 15 至 150°C，并选择 K 型热电偶，它在该温度区间内提供 0.597 至 6.138 mV 的输出。 然后，必须对温度变送器进行工作台校准，以提供与热电偶预期的 0.597 至 6.138 mV 输入信号成比例的 4 -20 mA 输出信号。 变送器是一个电流源（与电压源相反），根据需要改变其功率输出，以保持稳定的毫安输出，该输出与其输入的毫伏（即测量的温度读数）成正比。 （注意：电压源，例如电池，无论负载如何都试图保持恒定电压，而电流源无论负载如何都试图保持恒定电流）。 然后，温度变送器将该信号转换为经过缩放的 4–-20 mA 信号，在本例中，跨度为 15 至 –150°C。 PLC有一个模拟输入模块，用于检测温度变送器的输出。 事实上，所有模拟输入模块都是电压表，即使它们被列为毫安输入。 有时电阻器位于端子排的外部，有时位于 PLC I/O 模块的内部（如图所示）。 无论哪种情况，4-20 mA 信号都将转换为电压。 通常，该电压为 1-–5 VDC，因为使用的电阻为 250 欧姆。 然后必须将该模拟值转换为二进制值。 在我们的示例中，PLC 规范将这个特定的 PLC I/O 模块列为具有 12 位分辨率。 要根据过程变量找到模块的分辨率，请执行二进制转换：212 = 4095。 因此，对于 1-5 VDC 的输入范围，PLC I/O 模块向 PLC 程序提供一个范围从 0 到 4095 的整数值。 PLC 程序可以获取该数据以根据需要使用。 PLC 程序可能执行的操作之一是将该数据值移至网络接口缓冲区（PLC 内存中的一系列连续位置），以便向上游传输至 HMI。 然后，原始计数整数值可用于通过网络传输数据。 HMI 接收传输的数据流，然后将其存储在输入数据缓冲区中。 HMI 计算机有一个标签文件数据库，其中包含有关如何操作每个数据项以呈现给操作员的指令。 标签文件中的许多标签链接到输入数据缓冲区中的数据项。 一个这样的标签链接到该特定位置。 通过使用标签文件数据库或使用该信息的图形屏幕软件中嵌入的公式，提取 0 到 4095 的原始值并将其转换为工程单位。 我们示例案例中的公式如下图所示。 生成的值 (85.88) 将以 ℃ 为单位显示给操作员，如下图所示： -
在这里，我们将使用 Allen-Bradley MicroLogix 1000 PLC 而不是继电器线圈来模拟完全相同的高压报警电路： PLC 逻辑示例 梯形图逻辑程序 假设向压力开关施加 36 PSI 的流体压力。 这小于开关的跳闸设置 50 PSI，使开关处于“正常”（闭合）状态。 这将向 PLC 的输入 I:0/2 供电。 PLC 梯形逻辑程序中标有 I:0/2 的触点的作用类似于由输入端子 I:0/2 通电的线圈驱动的继电器触点。 因此，闭合的压力开关触点为输入端子 I:0/2 通电，从而“闭合”梯形逻辑程序中绘制的常开触点符号 I:0/2。 这个“虚拟”触点将虚拟电源发送到标记为 B3:0/0 的虚拟线圈，该线圈只不过是 PLC 微处理器内存中的一位数据。 “激励”这个虚拟线圈具有“驱动”程序中绘制的带有相同标签的任何触点的效果。 这意味着常闭触点 B3:0/0 现在将被“致动”，从而处于打开状态，不会向输出线圈 O:0/1 发送虚拟功率。 当虚拟线圈 O:0/1“未通电”时，PLC 上的实际输出 O:0/1 将电气打开，并且报警灯将未通电（关闭）。 如果我们假设向压力开关施加 61 PSI 的流体压力，则常闭压力开关触点将被驱动（强制）进入打开状态。 这将具有使 PLC 输入 I:0/2 断电的效果，从而“打开”具有相同标签的 PLC 程序中的常开虚拟触点。 该“打开”虚拟触点中断到虚拟线圈 B3:0/0 的虚拟电力，导致常闭虚拟触点 B3:0/0“闭合”，从而将虚拟电力发送到虚拟线圈 O:0/1。 当这个虚拟输出线圈“通电”时，PLC 的实际输出通道就会激活，向报警灯发送有功功率以将其打开，发出高压报警状态信号。 我们可以通过消除虚拟控制继电器 B3:0/0 并简单地让输入 I:0/2 通过“常闭”虚拟触点激活输出 O:0/1 来进一步简化该 PLC 程序： 效果是一样的：只要输入 I:0/2 断电（高压打开压力开关），PLC 输出 O:0/1 就会动作，高压状态下报警灯亮。 。 在低压条件下，通电输入 I:0/2 强制虚拟常闭触点 I:0/2 打开，从而使 PLC 输出 O:0/1 断电并关闭报警灯。 可编程逻辑控制器不仅通过用微处理器取代大量机电继电器大大简化了工业逻辑控制的接线，而且还增加了先进的功能，如计数器、定时器、定序器、数学函数、通信，当然还有以下能力： 通过编程轻松修改控制逻辑，而无需重新接线继电器。 梯形逻辑编程的优点在于，它将技术人员对传统继电器控制电路的理解转化为虚拟形式，其中触点和线圈相互作用以执行实际的控制功能。 然而，需要掌握的一个关键概念是基于这些开关触点的“正常”表示将现实条件与开关状态关联起来，无论开关是真实的（继电器）还是虚拟的（PLC）。 一旦掌握了这个重要的概念，硬连线继电器控制电路和 PLC 程序就变得可以理解。 如果不掌握这个重要概念，就无法理解继电器控制电路或 PLC 程序。
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PLC 阀门控制梯形图逻辑编程
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目标：了解 PLC 阀门控制梯形图逻辑的基本概念。 目标用户：学生、技术人员、新生、见习工程师。 注意：上图中未显示屏障或继电器。 让我们列出所需的 PLC 数字输入和数字输出信号： PLC 数字输入： 阀门开度反馈 阀门关闭反馈 PLC数字输出： 阀门通电命令 PLC阀门控制梯形图逻辑编程 任何气动阀都需要仪表气源才能运行。 空气过滤调节器用于去除仪表气源中存在的任何液体或颗粒物，并设置阀门所需的气源。 空气过滤器调节器的输出通过电磁阀连接到阀门执行器。 该电磁阀用于控制（即打开/关闭）阀门执行器的仪表气源。 考虑电磁阀 (SOV) 为常闭 (NC) 类型。 在正常位置，SOV处于关闭位置或断电状态，因此由于SOV常闭，仪表气源将被阻断。 如果 SOV 通电，即 PLC 发送信号，则 SOV 通电并变为常开 (NO)，因此允许仪表空气供应通过其。 有些人经常混淆电磁阀和阀门执行器。 这两者是不同的，SOV 控制（开/关）仪表气源，阀门执行器控制阀门的位置，完全打开或完全关闭。 开/关阀配备接近开关或限位开关，以感测阀门完全打开或完全关闭的位置。 因此它们连接到 PLC 数字输入。 因此PLC可以了解现场阀门的全开或全关状态，并通过图形显示给操作员。 考虑我们的开/关阀是常开型，即阀门处于打开位置。 因此默认情况下，开路反馈将发送到 PLC，或者我们可以说开路反馈限位开关或接近开关将通电，而闭合反馈开关处于断电状态。 假设 PLC 向开/关阀发送数字输出命令（通过屏障或继电器）。 假设我们在开/关阀上安装了 24V 直流供电的电磁阀。 通常，在 PLC 数字量输出模块之后放置一个屏障或一个继电器。 考虑我们有一个安全栅，首先安全栅接收 PLC 数字输出模块命令（PLC 命令是安全栅输入），然后安全栅为其输出通电（安全栅输出），安全栅将 24V 直流电源发送到相应的开关阀。 屏障或继电器的目的是用于隔离 PLC 和现场信号或出于安全目的或放大功率/电压信号。 现在开关阀接收 PLC 命令，即它从屏障接收到电磁阀的 24V 直流电源。 所以现在电磁阀将通电并变为常开（NC）状态。 现在，当电磁阀变为常开状态时，电磁阀将仪表气源传递到阀门执行器。 阀门执行器接收仪表气源并相应地移动阀杆，阀门位置由全开状态变为全关状态。 当开/关阀开始阀杆运动时，开路反馈将立即消失（接近开关不会检测到安装在阀杆上的任何物体）。 阀杆开始运动后，到达关闭位置之前，PLC 无法获得打开和关闭反馈，我们将此称为过渡状态。 当开关阀完全关闭后，关闭反馈开关（接近或限位）将通电，关闭反馈信号将发送到PLC并显示给操作员。 注意：有时开/关阀门可能卡在两者之间，因此操作员不会收到图形上的任何反馈，因为打开和关闭反馈开关只会检测阀门的完全打开或完全关闭状态。 不可能检测阀门的任何中间状态。 现在假设 PLC 撤回对开/关阀的输出命令，即屏障输入将关闭，因此屏障将断电或屏障输出将关闭，电磁阀的 24V 直流电源将断开/移除。 当电磁阀断电时，SOV 的状态从常开变为常闭。 电磁阀变为常闭状态，即阀门执行器的仪表气源将停止或断开。 因此开关阀也进入其原始状态，即打开状态。 PLC可以根据某些逻辑或实时输入信号发出输出指令信号。 例如：如果滚筒的液位达到高位警报，则必须关闭滚筒进料开/关阀。 开关阀详细信息： 在我们的示例中，我们考虑了气动开/关阀。 首先我们看到阀门中的组件列表及其用途。 A. 空气过滤调节器： 空气过滤器用于去除压缩空气源中的液态水和颗粒物。 这些是“机械过滤器”，不能去除油蒸气或蒸气形式的化学污染物。 单击此处查看原理和动画。 b. 电磁阀： 电磁阀是一种机电控制阀。 该阀门具有一个螺线管，它是一个电线圈，其中心有一个可移动的铁磁芯。 该核心称为柱塞。 在静止位置，柱塞关闭一个小孔。 通过线圈的电流会产生磁场。 磁场对柱塞施加力。 结果，柱塞被拉向线圈中心，从而使孔口打开。 这是用于打开和关闭电磁阀的基本原理。 电磁阀动画 电磁阀的类型及原理 C. 打开反馈和关闭反馈： 接近开关是一种检测某个物体的接近度（接近度）的开关。 根据定义，这些开关是非接触式传感器，使用电容、电感、磁、电或光学手段来感测阀门位置的接近程度（打开或关闭）。 d. 阀门执行器： 阀门执行器是一种利用电源产生打开或关闭阀门的力的装置。 该动力源可以是手动的（手动、齿轮、链轮、杠杆等），也可以是电动、液压或气动。 e. 仪表气源： 阀门的压缩和干燥空气供应。 -
IEC 61131-3 标准指定了多个用于执行算术计算的专用梯形图指令。 其中一些如下所示： PLC数学指令 与数据比较指令一样，这些数学指令中的每一个都必须通过到使能 (EN) 输入的“通电”信号来启用。 输入和输出值通过标签名称链接到每个数学指令。 此处显示了使用此类指令的示例，它将以华氏度为单位的温度测量值转换为以摄氏度为单位的温度测量值。 在这种特殊情况下，程序输入 138 华氏度的温度测量值并计算出 58.89 摄氏度的等效温度： 以及一个专用变量（X），用于存储减法和除法“框”之间的中间计算。 尽管 IEC 61131-3 标准中未指定，但许多可编程逻辑控制器支持梯形图数学指令，允许直接输入任意方程。 例如，Rockwell (Allen-Bradley) Logix5000 编程具有“计算”(CPT) 功能，该功能允许在单个指令中计算任何类型的表达式，而不是使用多个专用数学指令，例如“加”、“减” ，“ ETC。 与任何需要重要计算的应用程序使用专用数学指令相比，通用数学指令大大缩短了梯形图程序的长度。 例如，在 Logix5000 编程中实现的相同华氏温度到摄氏度温度转换程序仅需要单个数学指令，并且无需声明中间变量：