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plc职称论文发表篇一
PLC概述及维护
摘要：针对在信号系统与外部接口设计中广泛使用的PLC，本文介绍了PLC的概况和使用中的常见问题处理。
Abstract: In view of the signaling system with exterior connection design in widespread used PLC, this article introduced PLC’s survey and frequently malfunctions.
关键词：PLC, 接口，故障，维修，地铁，信号
Key words: PLC, Interface, Malfunction，Maintenance, Subway，Signaling
中图分类号： U231+.7 文献标识码：A文章编号：
一、背景及基本概念
1.1 背景
在信号系统中的设计中，越来越多的使用PLC作为内部及外部接口的元器件，而接口的问题一直是设备调试、维护中比较难于掌握的。所以作为工程人员就需要对PLC的工作原理，及常见的问题有一定的了解。
1.2 基本概念
1.2.1 定义
PLC即可编程控制器PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 的简称。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
1.2.2 PLC的结构及基本配置
一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。
一、CPU：
PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，
与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。
CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O范本或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。
二、I/O模块：
PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入缓存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。
三、电源模块：
有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。
四、底板或机架：
大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。
1.2.3 PLC的通信及编程
PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。
当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠近，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。
1.2.4 PLC编程
PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点：
1. 图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑组件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑组件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎
2. 明确的变数常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。
3. 简化的程序结构：PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。
4. 简化应用软件生成过程：使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。
5. 强化调试手段：无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。
二、PLC维护
2.1 维护概述
一般各型PLC均设计成长期不间断的工作制。对于地铁维护人员来讲，是不需要更改PLC内部程序的。但是在调试期间就需要对相应动作进行修改。
2.2 查找故障的设备
PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地连到PLC上面可以观察整个控制系统的状态。根据PLC厂家的不同编程器也有区别，有的是运行在PC上的软件，有的是一个专用的设备。
2.3 查找故障顺序
根据下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换PLC中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成, 除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具。
1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的 框架，测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝，如必要的话，就更换CPU框架。
2、PWR(电源)灯亮否?如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。
3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。
4、BATT(电池)灯亮否?如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。
在日常的维修活动中，可以根据故障统计来准备备品备件，并不需要准备整个PLC。掌握了故障判断方法后，可以进行针对性地更换，这样可以减少维修成本，增加维修效率。
三、总结
了解PLC的组成部分及工作原理，可以更加准确的对PLC进行故障判断，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有清楚的估计，可以减少安装调试、维修成本，延长PLC控制系统的寿命。
在信号设计过程中有过把系统改复杂的现象，如采用复杂的控制方式和设备来实现，本可以用简单装置来实现的控制，违背了经济、简单、实用的原则，并可能会增加故障率。另外我们在信号系统中大多使用PLC处理接口信息，所以在设计过程中要尽量将接口信息容易识别，这样在出现故障时，能够尽快判断故障的归属方，便于地铁的运营管理。
分析故障或处理故障时也要注意系统性，要综合的考虑系统的各个输入输出才能能准确地判断故障点。
plc职称论文发表篇二
PLC电力通信技术
摘要：本文介绍了一种崭新的电力线通信系统――PLC电力通信技术。这个系统的特点在于其采用了脉冲位置调制，大大提高了信息速率并且减少了误码率，且具有很强的抗干扰能力。
关键词： PLC通信PIC脉冲位置调制X-10
中图分类号： C35 文献标识码： A
Abstract
This paper describes a new Powerline Communication System---- PLC Powerline Communication System. This system is well-known as its modulation mode―pulse position modulation. The mode can enhance data rate and decrease BER (Bit Error Rate), and also has excellent ability of error correction.
Key word: PLCPICPPMX-10
一.PLC通信技术简介
PLC，是PowerLine Control的缩写形式，也就是“电力线控制”。在更早期的文献里也被写成PowerLine Carrier Control，即“电力线载波方式控制”。不过随着时代的发展，电力线控制已经不仅仅是用载波方式了，例如本文介绍的脉冲位置调制技术也开始走上前台。因此，如不做特别说明，本文的PLC指的是PowerLine Control。
电力线载波(PLC)是电力系统特有的、基本的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。
PLC有极其广泛的应用场合，例如宽带接入网络访问Internet的服务，还可为远程视频点播、家电远程控制等等，特别是在远程抄表系统方面已逐步形成应用研究热点，还可以构建防火�p防盗�p防有毒气体泄露等保安监控系统和医疗救护系统。
下面来看一看这项技术的优势与不足之处。
PLC有其独特的优势。以光纤和局域网等通信技术作对比，这两者均需铺设专门的电缆，综合成本(包括设备、安装、电缆铺设等费用)高。对用户的干扰大，接口位置固定，也不便于用户随意调整。
相比之下，PLC有如下的优势：
1.实现成本低： 由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，
而大大减少了网络的投资，降低了成本。
2.范围广：电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。PLC可以轻松地渗透到每个家庭。
3.高速率：PLC能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M~45Mbps之间。
4.永远在线：PLC属于"即插即用"，即通信与电源同线，只要没有停电，就等于一直接在网络中。
5.连接方便：PLC与其他设备的连接也非常方便，只要提供电源接口，使PLC设备能够接入到电力网当中就可以了。
当然，PLC并不是完美的，它也有一些自身的不足之处。一是电力线上不可避免的存在许多干扰，现在有比以前更多的电气设备，他们的存在使得电力线上噪声变得更多，各种设备之间的冲突日趋严重，更容易对我们的控制信号产生干扰。第二，它自身也会产生电磁辐射，对周围的电器带来影响。第三，高速度并不能时刻得以保障。提到的速度只是理想情况下的最高速度。第四，它总也要受到停电的影响，从这个角度来看似乎还不如电话线。这个缺点是它一出生就伴随的，无法解决，不过我们利用它在正常工作时的性能完全可以实现很多功能了。
二.脉冲位置调制技术
即PPM(Pulse Positon Modulation)。这是一种编码方式。主要要点就是利用在波形的不同位置加载脉冲信号来表示不同的码。我们提取正弦波的过零点作为同步信号，在波形上加入突发的脉冲信号，依据其与过零点的时间间隔不同，将其判定为不同的编码。
在目前已经采用的一些PPM技术中，一般是在正弦波的第一个1/4周期和第三个1/4周期上加载脉冲，这样的目的是为了消除调光时可能采用的切割波形的影响。
我们可以用一个很大的可变电阻或可调压变压器来改变一个完整的正弦波的幅度。可变电阻式调光法曾经被用于舞台调光，但那已经是二十世纪上半世纪的事了。用那种方法调光，不但工作效率低而且花费昂贵。如今，我们有固态器件可控硅。它控制灯的亮度不是改变正弦波的幅度，而是非常快的"打开-关闭输出给灯的正弦波。
一般来说，波形不会被切割的过分。因此，正弦波的第二个1/4周期和第四个1/4周期是安全的，我们可以把脉冲加在这里。如果把1/4个周期再划分成16个等分(即1/3200秒一等分)，在每个时间段内出现脉冲表示1，不出现则表示0。这样的优点是传输速率快(和上面介绍过的X-10协议相比至少提高了32倍)、抗干扰能力强(由于电力线的波形峰值有155V，我们可以把脉冲幅度调的大一些，比如20V，这样在线路中的普通干扰与之相比显得太小以至于根本就不能造成危害)，可靠性高(编码解码方便，只要检测相应位置的脉冲是否存在即可，不必像X-10一样那么繁琐)。
产生脉冲的方法，也是利用可控硅，在相应的时刻使其导通，则电力线上就会出现一个脉冲，这个脉冲信号会伴随着正弦波在线路中传输。因此可控硅在脉冲位置调制技术中占有很重要的地位。
1.PLC通信协议简介
CEBus
美国Electronic Industries Association于1992年正式发布了针对家庭的电器联网标准CEBus(消费电子总线、家庭总线)，编号EIA-600。
CEBus参考了ISO的OSI7层模型设计，但比OSI模型简单，包含物理层、数据链路层、网络层和应用层，其中应用层还包括消息传输子层。CEBus的设计者考虑了多种媒体，包括电力线、红外线、无线电、双绞线、同轴电缆乃至光纤。
以电力线为例，MDP子层负责往电力线上发送信号，该子层还不间断地侦听电力线的状态。如果电力线上有载波，就说明电力线处于S状态，否则就处于I状态。显然，只要有一台设备试图使电力线处于S态(发送载波)，整条电力线就处于S态。载波的频率范围是100K到400K。SE子层用原语M_STATE.request通知MDP子层发送或不发送载波，而MDP用M_STATE.indication报告SE电力线的状态。假设MDP在不发送载波时发现电力线处于S态(侦听到别人的载波)，它会立刻拒绝SE要它发送载波的请求。
CEBus采用NRZ编码体制，用脉冲宽度表示信号，如表所示，其中UST(Unit Symbol Time)为单位符号时间，是编码和解码的计时基准，EOF即End of Frame，EOP即End of Packet。
ApBus
一种分布式控制网络(总线)技术及通信协议，命名为APBUS。该总线技术采用24V直流电源，信号传输速率为10kbps,以双绞线作为传输媒体,总线的双绞线结构使网络既可作数据传输,也可以作为电能的供应。
对于ApBus总线，听者、讲者都可编程，有互操作性(要编程)，也有互换性(要再编程)。对于网络系统最基本的问题，即信号传输过程中的数据冲撞问题，ApBus总线有新的突破，它是在以太网所使用的CSMA/CD信号传输控制技术的基础上作了关键性的改进，使各节点可以实现无冲撞的多节点随机数据传输，这项技术进一步提高了系统的通信效率和数据的可靠性，ApBus总线将该方案定义为CSMA/CF(Carrier Sense Multiple Access with Collision-Free)。
LonWorks
LonWorks是一个开放的控制网络平台技术，它是全世界最为普遍的用来连接日常设备的标准。
LonWorks允许网络上许多智能装置直接通信。不需要介入“监控者”轮询取得信息，转发给其他装置。也没有一个监控装置负责全系统的算法。每个装置根据自己的需要发布信息。信息变成数字式串行数据，通过网络直接到达另一些装置。数据转移通常涉及一个信息发送者，一个或一个以上接收者。
收发器可用于各种介质，包括电力线、无线、红外、双绞线、同轴电缆和光纤。下表总结几类广泛应用的信道特征。
LonTalk通信协议是LonWorks技术的核心。该协议提供了一套通信服务，使得装置中的应用程序能在网上对其他的装置发送和接收报文而无需知道网络拓扑，名称，地址或其他装置的功能。LonTalk协议能有选择的提供端到端的报文确认，报文证实，和优先级发送以便设定有界事务处理时间。
LonTalk通信协议是一个分层的以数据包为基础的对等的通信协议。像有关的以太网和英特网一样是一个公布的标准并遵守国际标准化组织(ISO)的分层体系结构要求。可是，LonTalk协议设计用于控制系统而不是数据处理系统的特定要求。每个包有可变数目字节构成，长度不定，并且包含应用层(第7层)的信息以及寻址和其他信息。
为了处理网上的报文冲突，LonTalk使用类似以太网所用的“载波监听多路访问(CSMA)”算法。LonTalk建立在CSMA基础上，提供介质访问协议。使得可以根据预测网络业务量发送优先级报文和动态调整时间槽数目。通过动态调整网络带宽，称为预测性P-persistent CSMA的算法使网络能在极高网络业务量出现时继续运行，而在业务量较小时不降低网络速度。
参考文献
【1】Anonymous，低压电力线载波信道特性分析
【2】Anonymous，X-10 Communications Protocol and Power Line Interface PSC04 & PSC05
【3】Anonymous，UPB_Announcement
【4】Anonymous，UPBSystem Description
【5】黄更，ApBus控制网络技术及通信协议
【6】Anonymous，消费总线电力线接口电路的设计
【7】Intellon white paper ,Cebus Power Line Encoding and Signaling
【8】Echelon公司,LonWorks技术介绍
