台達PLC

台達PLC，是台達Programmable Logic Controller的縮寫，又名台達可程式、台達可程式控制器、台達可程式序控制等，是台達為工業自動化領域專門設計的、實現數字運算操作的電子裝置。 台達PLC採用可以編製程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。

基本介紹

• 中文名：台達PLC
• 外文名：Programmable Logic Controller
• 又名：台達可程式等
• 特點：以高速、穩健、高可靠度而著稱

介紹

台達PLC及其有關的外圍設備都是按易於與工業控制系統形成一個整體，易於擴展其功能的原則而設計。

特點

台達PLC以高速、穩健、高可靠度而著稱，廣泛套用於各種工業自動化機械；

台達PLC除了具有快速執行程式運算、豐富指令集、多元擴展功能卡及高性價比等特色外，並且支持多種通訊協定，使工業自動控制系統聯成一個整體。

為適應工業環境使用，與一般控制裝置相比較，PLC有以下特點：

1、可靠性高，抗干擾能力強

硬體和軟體兩大措施保證控制設備的可靠性：

·硬體措施：

主要模組均採用大規模或超大規模積體電路，大量開關動作由無觸點的電子存儲器完成，I/O系統設計有完善的通道保護和信號調理電路。

①禁止——對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，採用導電、導磁良好的材料進行禁止，以防外界干擾。

②濾波——對供電系統及輸入線路採用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網路，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模組之間的相互影響。

③ 電源調整與保護——對微處理器這個核心部件所需的+5V電源，採用多級濾波，並用集成電壓調整器進行調整，以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。

④ 隔離——在微處理器與I/O電路之間，採用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯繫，減少故障和誤動作；各I/O口之間亦彼此隔離。

⑤ 採用模組式結構——這種結構有助於在故障情況下短時修復。一旦查出某一模組出現故障，能迅速更換，使系統恢復正常工作；同時也有助於加快查找故障原因。

·軟體措施：

有極強的自檢及保護功能。

①故障檢測——軟體定期地檢測外界環境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。

②信息保護與恢復——當偶發性故障條件出現時，不破壞PLC內部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續原來的程式工作。所以，PLC在檢測到故障條件時，立即把現狀態存入存儲器，軟體配合對存儲器進行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被衝掉。

③設定警戒時鐘WDT（看門狗）——如果程式每循環執行時間超過了WDT規定的時間，預示了程式進入死循環，立即報警。

④加強對程式的檢查和校驗——一旦程式有錯，立即報警，並停止執行。

⑤對程式及動態數據進行電池後備——停電後，利用後備電池供電，有關狀態及信息就不會丟失。

PLC的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V，上升時間1nS，脈衝寬度為1μS的干擾脈衝。一般，平均故障間隔時間可達幾十萬～上千萬小時；製成系統亦可達4～5萬小時甚至更長時間。

2、通用性強，控制程式可變，使用方便

PLC品種齊全的各種硬體裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統，用戶不必自己再設計和製作硬體裝置。用戶在硬體確定以後，在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程式就可以滿足要求。因此，PLC除套用於單機控制外，在工廠自動化中也被大量採用。

3、功能強，適應面廣

現代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一台生產機械、一條生產線，又可控制一個生產過程。

4、編程簡單，容易掌握

大多數PLC仍採用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓，電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制控制程式。同時還提供了功能圖、語句表等程式語言。

PLC在執行梯形圖程式時，用解釋程式將它翻譯成彙編語言然後執行（PLC內部增加了解釋程式）。與直接執行彙編語言編寫的用戶程式相比，執行梯形圖程式的時間要長一些，但對於大多數機電控制設備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。

5、減少了控制系統的設計及施工的工作量

由於PLC採用了軟體來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，控制櫃的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程式可以在實驗室模擬調試，更減少了現場的調試工作量。並且，由於PLC的低故障率及很強的監視功能，模組化等等，使維修也極為方便。

6、體積小、重量輕、功耗低、維護方便

PLC是將微電子技術套用於工業設備的，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。並且由於PLC的強抗干擾能力，易於裝入設備內部，是實現機電一體化的理想控制設備。以台達公司的SS2型PLC為例：其外形尺寸僅為90×25.2×60mm,重量為82.5g，功耗1.5W，而且具有很好的抗振、適應環境溫、濕度變化的能力。

特色

1、AH500系列

模組化中型PLC，高端 產業機械與系統整合套用的智慧型解決方案，高端軟硬體全面整合的自動化系統

ISPSoft 編輯軟體，提供五種程式語言及圖形化界面

延伸背板及遠程 I/O 背板可共享，增加硬體規劃的彈性

支持模組熱插拔功能，利於維護

▲ 採用雙核多任務運算處理器

▲ 最大 I/O 擴展點數：

▲ DIO最大支持點數為4352+128,000 遠程點

▲ AIO最大支持通道數為 512+4,000 個遠程通道

▲ 程式容量：最大256k steps

▲ 數據暫存器增加為 64k words

▲ 高速的程式處理能力 (基本指令運算能力：處理1K Steps只需0.3ms)

▲ CPU模組內建 RS-232/422/485、Mini USB、Ethernet、SD Card 1.0 (兼容各類存儲卡)

▲ 多元化模組選擇，包含數字 I/O、模擬 I/O、溫度、網路、運動控制模組等

系統套用：HVAC、造紙行業

2、DVP-EH3系列

特色：

運動控制功能

DVP-E系列最高級主機，適合更複雜的套用，程式及數據暫存器容量加大

▲ 高速脈衝輸出：4點200kHz

▲ 內置1個RS232口、1個RS485口，可擴展COM3，均支持MODBUS主/從站模式

▲ 支持4點200kHz硬體高速計數器

▲ 增加多種運動控制指令（遮蔽、對標、手搖輪、立即變速等），以達到高速精準定位控制功能，有效套用在貼標機、包裝機、印刷機等設備上

▲ 直線/圓弧插補運動控制功能

▲ 外部輸入中斷提升為16箇中斷輸入

完整的程式保護功能

▲ 程式自動備份功能，電池沒電程式也不會消失

▲ 第二份備份功能，可儲存第二份程式與數據

▲ 多達4重的PLC密碼保護，保護使用者的智慧財產權

套用範圍：高速三軸伺服焊接機、高速裁板機、棒材送料機、生產線分散監控系統等

3、DVP-ES2/EX2/ES2-C 系列

特色;

整合的通訊功能，內置1組RS-232，2組RS-485通訊連線埠，均支持MODBUS主/從站模式；

新推出DVP32ES2-C：CANopen 1Mbps 通訊型主機，以及DVP30EX2：模擬/溫度混合型主機

▲ DVP-ES2提供16/20/24/32/40/60點I/O主機，滿足各種套用

▲ DVP20EX2內置12-bit 4AI/2AO，同時可搭配14-bit AIO擴展模組，配合內置PID Auto Tuning功能，提供完整的模擬控制解決方案

▲ DVP30EX2提供模擬/溫控整合型控制器，內置16-bit 3AI/1AO搭配內置溫度PID Auto Tuning功能，提供完整的模擬控制解決方案。

▲ 32ES2-C 內置1Mbps CANopen通訊，結合新一代主機處理速度，以高抗干擾與省配線優勢搭建現場設備。

▲ 程式容量：16k steps數據暫存器：10k words

▲ 高於同級PLC處理速度，LD：0.54μs，MOV：3.4μs

▲ 針對大程式容量，提供高效率處理能力，1k steps可在1ms內處理完成

▲ 提供最高100kHz的脈衝控制，可搭配各種運動控制指令 (如遮蔽、對標、立即變更頻率等)精確套用於各種多軸運動控制中

▲ 多達4重的PLC密碼保護，保護使用者的智慧財產權

套用範圍：圓織機、電梯控制、包裝機、送料機、電容剪腳機（步進電機控制）、食品加工機、景觀噴水池、紡紗機、卷線機（張力控制）、輸送帶（轉速控制）

套用

傳統的紡織工業工藝流程包括纖維、織造、後整理和服裝四個部分。織造工藝包括機織、針織、編織和非織造。針織又分為經編和緯編。經編用一組或幾組平行排列的紗線，於經向餵入機器的所有工作針上，同時成圈而形成針織物，這種方法稱為經編，形成的針織物稱為經編織物 。

我國的經編業經過幾十年的發展，不斷的結構調整，特別是近幾年新興地區經編企業起點高、結構合理、規模效益明顯，高校和科研單位科研力量的注入，以及產學研的結合使我國的經編產業得到了迅猛發展，正逐步成為世界經編工業的中心。

傳統的經編機多為鏈條式經編機，由於其為機械主軸傳動結構，沒有導入電氣傳動，造成其以下缺點：織花速度慢，效率低；鏈條機構複雜，每更換一種花型，需要花費較多時間，且每一花型對應一種鏈塊，這樣更換花型時間長，成本高。造成小批量定單失去生產意義；

由於機構的複雜性，致使複雜花型無法在鏈塊機上進行生產。只能生產花型較簡單的布料，不能滿足越來越高的要求，自2005年後全伺服經編機已在紡織中漸漸得到套用。在全伺服的經編機在產量，效率，花型多樣性，質量上都有很好的優勢，因此將成為未來提花織布的主流。

控制系統

主要介紹了台達DVP系列PLC在新型環錠細紗機上的套用。該機型整個控制系統採用了一套台達DVP14SS11R控制單元（PLC主機），配DVP16SP11R擴展模組（16點I/O擴展），來組成40點PLC控制部分，採用一塊DVP02DA-S（2路模擬量輸出模組）分別控制主變頻和升降變頻驅動，同時採用台達TP04-AS2文本顯示屏進行系統外部輸入與紡紗數據的監控，使用台達VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機和鋼領板電機。從整體控制方案的套用效果來看，整個控制系統紡紗聯動運行穩定，實現了生產速度和工作效率的有效提高。

系統概述

新型細紗機電氣控制系統採用PLC控制整個紡紗落紗過程，具備紡紗過程所需的鋼領板自動升降、留頭率功能、中途停車後能自動記住紡紗位置跟蹤開車、中途落紗、定長落紗等功能。可以設定和修改紡紗的各項工藝參數，實現定長落紗、機械落紗，可以根據用戶的需要設定錠子的十點曲線長度和速度，以及班產量累計、高級設定密碼保護及自動故障診斷等功能。對紡紗過程的錠速、前羅拉轉速、前羅拉線速、捻度等進行計算並在文本顯示屏上跟蹤顯示，並依據機器上各部分感測器自動協調控制，具有較高的系統整體抗干擾性。

系統方案

整體控制系統方案採用了台達DVP系列PLC和相關的選配模組、I/O模組。

採用了一套台達DVP14SS11R作為PLC主機（輸入：8點，輸出：6點，繼電器輸出），選配了DVP16SP11R，16點I/O擴展模組（輸入：8點，輸出：8點，繼電器輸出），來組成40點PLC控制部分，採用一塊DVP02DA-S，為2路模擬量輸出模組，來分別控制主變頻傳動和鋼領板升降變頻驅動。使用台達平板型交流電機驅動器VFD-B-P系列變頻器控制主傳動電機和鋼領板電機。顯示單元部分採用台達TP04-AS2文本顯示屏進行系統外部輸入與紡紗各項數據的監控。

1、傳動部分：包括主電機、吸風電機、鋼領板升降電機、油泵電機及潤滑裝置、主變頻器、升降變頻器、清潔器裝置、各種低壓開關及接觸器等。

2、三自動檢測部分：該部分由三自動行程開關、停主電機接近開關、下鋼領板接近開關、剎車片構成。其作用為落紗信號給出後能自動適應停車，自動留頭，為重新開車降低斷頭創造條件。

3、變頻器錠子速度控制：該部分由變頻器、錠子傳動部分、主電機構成，其作用是變頻器依據程控器傳輸的錠子速度控制十點曲線自動調整錠子運行，提高紗線質量和產量。

4、數據檢測部分：該部分由主軸、前羅拉測速光電管組成。功能為自動檢測紡紗過程中主軸、前羅拉的運行數據，為計算班產量、錠速、前羅拉轉速、前羅拉線速、捻度等工藝參數以及錠子速度曲線控制提供數據。

5、PLC控制部分：該部分由PLC主單元及IO模組、模擬量輸出模組等構成，完成全機開關量輸入、數據檢測以及計算和過程控制，實現紡紗過程自動化和對機器運行情況進行監控。

6、顯示單元部分：文本顯示單元與PLC之間以通訊線實現連線，完成紡紗過程工藝參數顯示設定，可直接設定錠子運行十點曲線，實現控制柔性化，同時對機器運行過程中出現的錯誤，實時監控反饋。

7、模擬量通訊部分：該部分由PLC的2路模擬量輸出模組、變頻器通訊模組部分構成，PLC的通訊接口與文本顯示單元以通信線實現通訊完成參數設定顯示，變頻器以模擬量方式控制錠子運行速度曲線，整機的高可靠性和低成本極大的提高了機器性能比和市場競爭力。

PLC軟體編程

通過台達WPLSoft軟體對PLC進行軟體編程，根據需要將不同功能的程式段分列，每個任務分別使用最合適的程式語言如梯形圖、高級語言等來完成。

(1)梯形圖編輯：

梯形圖是使用得最多的圖形程式語言，其與電器控制系統的電路圖很相似，具有清晰、直觀、易懂的優點，很容易被掌握，特別適用於在系統中的開關量邏輯控制，具有可實時監控的特點，如圖二，圖三。

(2)指令編輯：

WPLSoft軟體同時提供了指令編輯模式，進入指令模式編輯後，直接鍵入PLC完整指令，輸入完成後的指令在編輯區中，左邊為該指令在PLC主機的程式記憶體地址，可以清楚地得到指令在程式記憶體的相對地址，如圖四所示。

套用效果

實際套用表明，採用新的控制系統方案後，全機將運動控制與驅動器功能集成在一起，系統具有較快的回響速度。前後羅拉嚴格同步，實現牽伸和捻度的精密控制，保證了高支數紗線的成紗質量，整套控制方案可靠性和抗干擾性能較優。同時由於紡織機械是一個競爭非常激烈的領域，因此成本也必須考慮在內，一方面是整體的硬體投資成本，另一方面是系統的運行成本。新控制方案的套用，比原先使用的方案硬體投資成本下降約25%左右，系統的運行成本基本持平，是一個比較有競爭力的設計。

結束語

本系統採用了台達控制系統解決方案，將紡織機械和現代先進控制技術相結合，使控制系統的現場化和抗干擾性能得以極大提高。並使紡機能實現複雜的控制功能，大量數據的實時準確採集和共享也得以實現，大大提高了紡織機械的先進水平。利用“提高軟體設計水平來降低硬體投入”的原則，極大降低了電氣控制系統成本，台達PLC具有穩定可靠、價格便宜、功能齊全、套用靈活、操作維護方便的優點，有效的提升了的盈利能力，具有較高的套用價值。