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PLC有一天会不会被取代?

电气控制类 Quaker 2017-04-13 11:38 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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电工配线必备口诀,绝对要收藏!

电气控制类 一路向前 2017-03-30 16:52 发表了文章 来自相关话题

电工配线有很多经验技巧,这里帮大家准备了一些口诀:










 
 
 
 
 
 
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电工配线有很多经验技巧,这里帮大家准备了一些口诀:

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二极管工作原理知识讲解

智能制造类 扳手哥 2016-12-26 15:58 发表了文章 来自相关话题

二极管是最常用的电子元件之一,它最大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过,二极管的作用有整流电路,检波电路,稳压电路,各种调制电路,主要都是由二极管来构成的。
 
 
 
二极管工作原理
 
 
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。





 
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。








PN二极管正向导电性
 
 
在PN结两端外加电压,称为给PN结以偏置电压,给PN结加正向偏置电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏置。反之为反向偏置。

PN结正向偏置由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场方向相反,削弱了内电场,使PN结变薄,有利于两区多数载流子向对方扩散,形成正向电流,此时PN结处于正向导通状态。





 

PN结反向偏置给PN结加反向偏置电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,称PN结反向偏置(简称反偏)

由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍了多子的扩散运动





 
二极管的结构主要是有PN结组成,二极管工作过程中所产生的正向导向性是是有PN结宽度的增减决定的。

外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍电子扩散,形成反向电流微弱。
 
来源:工控维修那些事儿
 
 
 
 
 
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常见通讯方式简介,工业现场的有线通讯
PLC控制系统设计步骤及注意事项
伺服电机使用中的这些问题,不容忽视
 
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二极管是最常用的电子元件之一,它最大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过,二极管的作用有整流电路,检波电路,稳压电路,各种调制电路,主要都是由二极管来构成的。
 
 
 
二极管工作原理
 
 
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

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晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

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PN二极管正向导电性
 
 
在PN结两端外加电压,称为给PN结以偏置电压,给PN结加正向偏置电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏置。反之为反向偏置。

PN结正向偏置由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场方向相反,削弱了内电场,使PN结变薄,有利于两区多数载流子向对方扩散,形成正向电流,此时PN结处于正向导通状态。

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PN结反向偏置给PN结加反向偏置电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,称PN结反向偏置(简称反偏)

由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍了多子的扩散运动

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二极管的结构主要是有PN结组成,二极管工作过程中所产生的正向导向性是是有PN结宽度的增减决定的。

外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍电子扩散,形成反向电流微弱。
 
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伺服电机使用中的这些问题,不容忽视
 
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99%的电气人都学过PLC如何控制交通灯

智能制造类 集运物流 2016-12-21 14:31 发表了文章 来自相关话题

十字路口车辆穿梳,行人熙攘,车行车道,人行人道,居然能够有条不紊进行?那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多,本文介绍利用步进梯形指令单流程编程实现的控制系统。





 
 

交通灯的控制要求如下:

控制开关

信号灯受启动及停止按钮的控制,当按动启动按钮时,信号灯系统开始工作,并周而复始地循环工作,当按动停止按钮时,系统将停止在初始壮态,即南北红灯亮,禁止通行;东西绿灯亮,允许通行。



控制要求

1 、北红灯亮维持 30 秒,在南北红灯亮的同时,东西绿灯也亮,并维持 25 秒,到 25 秒时,东西方向绿灯闪,闪亮 3 秒后,绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时,东西黄灯亮,并维持 2 秒,到 2 秒时,东西黄灯灭,东西红灯亮。同时,南北红灯熄灭,南北绿灯亮。

2 、西红灯亮维持 30 秒。南北绿灯亮维持 25 秒,然后闪亮 3 秒,再熄灭。同时南北方向黄灯亮,并维持 2 秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。接下去周而复始,直到停止按钮被按下为止。信号灯动作系统可用下图状态图表示。





交通指挥信号灯状态图



硬件及接线

根据上述要求可见,系统所需红、绿、黄各 4 只信号灯,本案由两个信号灯箱实现;系统需要启动和停止两个按钮,由按钮箱实现。


可编程控制器的输入 / 输出端子分配及硬件连接分别由表 1 及图 2 所示。其中 SA 开关代表可编程控制器自身的运行开关。







在本文中,我们采用步进梯形指令单流程编程实现,其状态转移图如图 3所示。由图可知,我们把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作,每一个时序同时有两个输出,一个输出控制东西方向的信号灯,另一个输出控制南北方向的信号灯。交通信号灯的软件设计。


状态转移图对应的步进梯形图如图 4所示,现简单分析一下工作原理。当启动按钮SB1按下时,X0接通,S0置1,系统进入S0状态,驱动Y6、Y0,使南北红灯及东西绿灯同时亮,Y0接通,状态转移条件满足,系统将转移到S20状态,在S20状态下,Y6、Y0仍被驱动,即南北方向的红灯及东西方向的绿灯继续亮,同时驱动定时器T0,定时器的设定时间为25秒,25秒后,状态转移到S21,在S21状态下,Y6继续保持,但Y0受控于M1,而M1是由两个定时器T6和T7控制,T6、T7组成一个1秒的震荡器,即东西方向的绿灯闪亮。在本状态下,同时也驱动定时器T1,定时时间为3秒,3秒时间到,状态转移到S22,在S22状态下,Y6仍然被驱动,南北方向红灯继续亮,同时驱动T2、Y1,东西方向的绿灯灭,Y1口驱动的是东西方向的黄灯,故东西方向的黄灯亮,绿灯停。T2的定时时间为2秒,2秒时间到,状态转移到S23,在S23状态下,同时驱动Y2、Y4及T3,东西方向的红蛋亮,南北方向的绿灯亮,T3的定时时间为25秒,25秒时间到,状态转移到S24。在S24状态下,驱动Y2、T4,东西方向的红灯继续亮,而南北方向的绿灯驱动口Y4受控于M1,M1是震荡周期为1秒的震荡器,故南北方向的绿灯闪亮。T4的定时时间是3秒,3秒后,状态转移到S25。在S25状态下,同时驱动Y2、Y5及T5,即东西方向的红灯、南北的黄灯亮,T5定时器的定时时间为2秒,2秒时间到,定时器的定时时间到,T5的触点接通,状态又重新转移到S0。即南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮,系统将重复上述的动作顺序,周而复始的继续工作。当停止按钮SB2被按下时,软继电器M0接通,其常闭触点M0断开,系统执行一周后,将停留在S0状态,及保持南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮。










来源:网络
 
 
 
 
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PLC控制回路故障的判断和检修方法与技巧
是电工都会的电气二次控制回路图
同步伺服电机和异步伺服电机的区别
 
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交通灯的控制要求如下:

控制开关

信号灯受启动及停止按钮的控制,当按动启动按钮时,信号灯系统开始工作,并周而复始地循环工作,当按动停止按钮时,系统将停止在初始壮态,即南北红灯亮,禁止通行;东西绿灯亮,允许通行。



控制要求

1 、北红灯亮维持 30 秒,在南北红灯亮的同时,东西绿灯也亮,并维持 25 秒,到 25 秒时,东西方向绿灯闪,闪亮 3 秒后,绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时,东西黄灯亮,并维持 2 秒,到 2 秒时,东西黄灯灭,东西红灯亮。同时,南北红灯熄灭,南北绿灯亮。

2 、西红灯亮维持 30 秒。南北绿灯亮维持 25 秒,然后闪亮 3 秒,再熄灭。同时南北方向黄灯亮,并维持 2 秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。接下去周而复始,直到停止按钮被按下为止。信号灯动作系统可用下图状态图表示。

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交通指挥信号灯状态图



硬件及接线

根据上述要求可见,系统所需红、绿、黄各 4 只信号灯,本案由两个信号灯箱实现;系统需要启动和停止两个按钮,由按钮箱实现。


可编程控制器的输入 / 输出端子分配及硬件连接分别由表 1 及图 2 所示。其中 SA 开关代表可编程控制器自身的运行开关。

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在本文中,我们采用步进梯形指令单流程编程实现,其状态转移图如图 3所示。由图可知,我们把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作,每一个时序同时有两个输出,一个输出控制东西方向的信号灯,另一个输出控制南北方向的信号灯。交通信号灯的软件设计。


状态转移图对应的步进梯形图如图 4所示,现简单分析一下工作原理。当启动按钮SB1按下时,X0接通,S0置1,系统进入S0状态,驱动Y6、Y0,使南北红灯及东西绿灯同时亮,Y0接通,状态转移条件满足,系统将转移到S20状态,在S20状态下,Y6、Y0仍被驱动,即南北方向的红灯及东西方向的绿灯继续亮,同时驱动定时器T0,定时器的设定时间为25秒,25秒后,状态转移到S21,在S21状态下,Y6继续保持,但Y0受控于M1,而M1是由两个定时器T6和T7控制,T6、T7组成一个1秒的震荡器,即东西方向的绿灯闪亮。在本状态下,同时也驱动定时器T1,定时时间为3秒,3秒时间到,状态转移到S22,在S22状态下,Y6仍然被驱动,南北方向红灯继续亮,同时驱动T2、Y1,东西方向的绿灯灭,Y1口驱动的是东西方向的黄灯,故东西方向的黄灯亮,绿灯停。T2的定时时间为2秒,2秒时间到,状态转移到S23,在S23状态下,同时驱动Y2、Y4及T3,东西方向的红蛋亮,南北方向的绿灯亮,T3的定时时间为25秒,25秒时间到,状态转移到S24。在S24状态下,驱动Y2、T4,东西方向的红灯继续亮,而南北方向的绿灯驱动口Y4受控于M1,M1是震荡周期为1秒的震荡器,故南北方向的绿灯闪亮。T4的定时时间是3秒,3秒后,状态转移到S25。在S25状态下,同时驱动Y2、Y5及T5,即东西方向的红灯、南北的黄灯亮,T5定时器的定时时间为2秒,2秒时间到,定时器的定时时间到,T5的触点接通,状态又重新转移到S0。即南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮,系统将重复上述的动作顺序,周而复始的继续工作。当停止按钮SB2被按下时,软继电器M0接通,其常闭触点M0断开,系统执行一周后,将停留在S0状态,及保持南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮。

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PLC控制回路故障的判断和检修方法与技巧
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轻松掌握PLC控制系统设计

智能制造类 机械设计 2016-11-30 10:08 发表了文章 来自相关话题

PLC控制系统设计原则


1)实用性

实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时,还要了解控制系统的使用环境,使得所设计的控制系统能够满足用户所有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活,软件上应简洁、方便。


2)可靠性

可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统,必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行,即使控制系统本身出现问题,起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期,应充分考虑系统可能出现的问题,提出不同的设计方案,选择一种非常可靠且较容易实施的方案;在硬件设计时,应根据设备的重要程度,考虑适当的备份或冗余;在软件设计时,应采取相应的保护措施,在经过反复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。


3)经济性

这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下,应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠,切勿盲目追求新技术、高性能。硬件选型时应以经济、合用为准;软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否可以获得完备的技术资料和售后服务,以减少开发成本。


4)可扩展性

这要求工程师,在系统总体规划时,应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要,在控制器计算能力和I/O端口数量上应当留有适当的裕量,同时对外要留有扩展的接口,以便系统扩展和监控的需要。


5)先进性

这要求工程师在硬件设计时,优先选用技术先进,应用成熟广泛的产品组成控制系统,保证系统在一定时间内具有先进性,不致被市场淘汰。此原则与经济性共同考虑,使控制系统具有较高的性价比。


PLC控制系统设计流程

设计控制系统时应遵循一定的设计流程,掌握设计流程,可以增加控制系统的设计效率和正确性。


被控对象的分析与描述

分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析的全面而准确。在控制系统设计时,往往需要达到一些特定的指标和要求,即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时,必须考虑这些指标和要求。在全面的分析之后,就需要按照一定的原则,准确地用工程化的方法描述被控对象,为控制系统设计打好基础。


1)系统规模

根据被控对象的工艺流程、复杂程度和客户的技术要求确定系统的规模,可以分为大、中、小三种规模。确保硬件资源有一定裕量而不浪费。

小规模控制系统适用于单机或小规模生产过程,以顺序控制为主,信号多为开关量,且I/O点数较少(低于128点),精度和响应时间要求不高。一般选用S7-200就可达到控制要求

中等规模控制系统适用于复杂逻辑和闭环控制的生产过程,I/O点数较多(128点到512点之间),需要完成某些特殊功能,如PID控制等。一般选用S7-300等。

大规模控制系统适用于大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制,I/O点数较多(高于512点),被控对象的工艺过程较复杂,对于精度和响应时间要求较高。应选用具有智能控制、高速通信、数据库、函数运算等功能的高档PLC,如S7-400等。
 

2)硬件配置

根据系统规模和客户的技术对控制系统I/O点数进行估算。分析被控对象工艺过程,统计系统I/O点数和I/O类型。按照设备和生产区域的不同进行划分,明确各个I/O点的位置和功能。再加上10%~20%的备用量列出详细的I/O点清单。


3)软件配置

根据控制系统设计要求选择适合的软件,包括系统平台软件、编程软件。

上位机监控软件的选择。首先需考虑监控的点数限制;是否有报警显示、趋势分析、报表打印以及历史记录功能。


4)控制功能

要正确的进行控制系统的规模选择,首先要了解各家控制器的特性,比如性能参数、应用场合、行业解决方案,以及可靠性和通用性等。如何选择一个控制系统,一般遵循以下几点:

控制系统是否需要冗余、I/O信号模块是否需要冗余、通讯是否需要冗余。

控制点数有多少,包括数字量输入和输出点数、模拟量输入和输出点数。

被控对象工艺是否复杂,是否需要实现特殊功能,比如防喘控制等。

系统正常运行时,控制器的负载率是否有足够的工作裕量;I/O信号点是否需要一定的余量。

针对数字信号,是否需要继电器隔离;考虑输入信号的电压和电流等级;输出信号是否需要固态继电器输出。

针对模拟量信号,是否需要安全隔离栅;信号的类型,电压型还是电流型;电压和电流的测量范围。不一样的信号类型,需要选择不一样的I/O信号模块。

用于温度测量的信号模块,考虑是热电阻还是热电偶。

信号模块是否需要在线带电插拔更换。如果需要,还需考虑附加特殊的背板插槽。

当系统和外部出现故障时,比如信号短路或锻炉,这时信号模块是否需要将输入输出信号自动切换到预先设置的安全值。如有要求,需考虑选用故障安全型的控制器和信号模块。

当需要和第三方设备通讯时,需考虑通讯距离的长短,以及相应的通讯接口协议等,选用不同的通讯模块。

针对系统中的重要连锁信号,是否需要特殊的SOE模块,来记录信号变化的时间先后顺序。

熟悉被控对象是设计控制系统的基础。只有深入了解被控对象以及被控过程,才能够提出合理科学的控制方案。

1)分析被控对象。详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析得全面而准确。
2)画出工艺流程图。经过第一步,应对被控对象的整个工艺流程有了深入的了解,为了更直观、简洁的表示,画出工艺流程图,为后面的系统设计做准备。
3)分析并明确控制任务。根据已经做好的工艺流程图,工程师可以把用户提出的控制要求转换为专业术语,对其逐一进行分解,并从控制的角度将其中的要求转化为多个控制回路。对于过程控制系统可用PID图来表示其中的控制关系。




PLC控制系统总体设计

在控制系统设计之前,需要对系统的方案进行论证。主要是对整个系统的可行性作一个预测性的估计。在此阶段一定要全面地考虑到设计和实施此系统将会遇到的各种问题。如果没有做过相关项目的经验,应当在实地仔细考察,并详细地论证设计此系统中的每一个步骤的可行性。特别是在硬件实施阶段中,稍有不慎,就会造成很大的麻烦,轻则系统不成功,重则会造成严重的人员和财产的损失。工程实施的过程中的阻碍,往往都是由于这一步没有做足工夫而导致的。

系统的总体设计关系到整个系统的总体构架,每个细节都必须经过反复斟酌。首先要能够满足用户提出的基本要求;其次是确保系统的可靠性,不可以经常出现故障,就算出现故障也不会造成大的损失;然后在经济性等方面予以考虑。


一般来说,在系统总体设计时,需要考虑下面几个问题:

(1)确定系统是用PLC单机控制,还是PLC联网控制;确定系统是采用远程I/O还是本地I/O。主要根据系统的大小及用户要求的功能来选择。对于一般的中小型过程控制系统来说,PLC单机控制已基本能够满足功能要求。但也可借鉴集散控制系统的理念,即将危险和控制分散,管理与监控集中。这样可以大大提高系统的可靠性。

(2)是否需要与其它部分通信。一个完整的控制系统,至少会包括三个部分:控制器、被控对象和监控系统。所以对于控制器来说,至少要跟监控系统之间进行通讯。至于是否跟另外的控制单元或部门通讯要根据用户的要求来决定。一般来说,如果用户没有要求,也都会留有这样的通讯接口。

(3)采用何种通信方式。一般来说,在现场控制层级用PROFIBUS DP;而从现场控制层级到监控系统的通讯用PROFINET。但有时候也可互相通用,根据具体情况选择合适的通信方式。

(4)是否需要冗余备份系统。根据系统的所要求的安全等级,选择不同的办法。在数据归档时,为了让归档数据不丢失,可以使用OS服务器冗余;在自动化站(Automation Station,AS),为了使系统不会因故障而导致停机或不可预知的结果,可以使用控制器冗余备份系统。选择适当的冗余备份,可以使系统的可靠性得到大幅提高。


在进行控制系统选型之前,首先考虑系统的网络结构是怎样搭建的。

确定系统的操作站、过程控制站的数目和位置,相互之间是怎样连接的。是否需要工业以太网交换机。

一般情况下,现场控制室和主控制室与电气控制柜分别安放在两个地方,且距离较远,为保证信号的稳定可靠,会考虑用光缆来连接各自的交换机。同时,为了通讯线路的冗余,会考虑选用带荣誉管理功能的工业以太网交换机,将现场操作站和过程控制站组成一个光纤环网。这样,即使有一个方向的通讯断开,也可通过另一个方向继续通讯。

对于过程控制站和现场信号之间的连接,传统的连接方式是将现场信号直接通过硬件连接到过程控制站上。这样如果距离太远,信号传输会有损耗,尤其是模拟量信号。且当信号点很多时,布线也较复杂,浪费材料。所以,一般需在现场安装分布式I/O从站(如果现场为危险区,需选用本质安全型的分布式I/O从站),将现场信号直接连接到I/O从站上,在通过现场总线的方式将信号传送到过程控制站。

PLC作为实现自动化的重要基础,了解、学习PLC成为了进入工控领域的一大敲门砖。小编相信,在你的工控生涯中一定接触过PLC、学习过PLC、使用过PLC,它也必然让你欢喜,让你忧过。





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PLC控制系统设计原则


1)实用性

实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时,还要了解控制系统的使用环境,使得所设计的控制系统能够满足用户所有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活,软件上应简洁、方便。


2)可靠性

可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统,必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行,即使控制系统本身出现问题,起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期,应充分考虑系统可能出现的问题,提出不同的设计方案,选择一种非常可靠且较容易实施的方案;在硬件设计时,应根据设备的重要程度,考虑适当的备份或冗余;在软件设计时,应采取相应的保护措施,在经过反复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。


3)经济性

这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下,应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠,切勿盲目追求新技术、高性能。硬件选型时应以经济、合用为准;软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否可以获得完备的技术资料和售后服务,以减少开发成本。


4)可扩展性

这要求工程师,在系统总体规划时,应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要,在控制器计算能力和I/O端口数量上应当留有适当的裕量,同时对外要留有扩展的接口,以便系统扩展和监控的需要。


5)先进性

这要求工程师在硬件设计时,优先选用技术先进,应用成熟广泛的产品组成控制系统,保证系统在一定时间内具有先进性,不致被市场淘汰。此原则与经济性共同考虑,使控制系统具有较高的性价比。


PLC控制系统设计流程

设计控制系统时应遵循一定的设计流程,掌握设计流程,可以增加控制系统的设计效率和正确性。


被控对象的分析与描述

分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析的全面而准确。在控制系统设计时,往往需要达到一些特定的指标和要求,即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时,必须考虑这些指标和要求。在全面的分析之后,就需要按照一定的原则,准确地用工程化的方法描述被控对象,为控制系统设计打好基础。


1)系统规模

根据被控对象的工艺流程、复杂程度和客户的技术要求确定系统的规模,可以分为大、中、小三种规模。确保硬件资源有一定裕量而不浪费。

小规模控制系统适用于单机或小规模生产过程,以顺序控制为主,信号多为开关量,且I/O点数较少(低于128点),精度和响应时间要求不高。一般选用S7-200就可达到控制要求

中等规模控制系统适用于复杂逻辑和闭环控制的生产过程,I/O点数较多(128点到512点之间),需要完成某些特殊功能,如PID控制等。一般选用S7-300等。

大规模控制系统适用于大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制,I/O点数较多(高于512点),被控对象的工艺过程较复杂,对于精度和响应时间要求较高。应选用具有智能控制、高速通信、数据库、函数运算等功能的高档PLC,如S7-400等。
 

2)硬件配置

根据系统规模和客户的技术对控制系统I/O点数进行估算。分析被控对象工艺过程,统计系统I/O点数和I/O类型。按照设备和生产区域的不同进行划分,明确各个I/O点的位置和功能。再加上10%~20%的备用量列出详细的I/O点清单。


3)软件配置

根据控制系统设计要求选择适合的软件,包括系统平台软件、编程软件。

上位机监控软件的选择。首先需考虑监控的点数限制;是否有报警显示、趋势分析、报表打印以及历史记录功能。


4)控制功能

要正确的进行控制系统的规模选择,首先要了解各家控制器的特性,比如性能参数、应用场合、行业解决方案,以及可靠性和通用性等。如何选择一个控制系统,一般遵循以下几点:

控制系统是否需要冗余、I/O信号模块是否需要冗余、通讯是否需要冗余。

控制点数有多少,包括数字量输入和输出点数、模拟量输入和输出点数。

被控对象工艺是否复杂,是否需要实现特殊功能,比如防喘控制等。

系统正常运行时,控制器的负载率是否有足够的工作裕量;I/O信号点是否需要一定的余量。

针对数字信号,是否需要继电器隔离;考虑输入信号的电压和电流等级;输出信号是否需要固态继电器输出。

针对模拟量信号,是否需要安全隔离栅;信号的类型,电压型还是电流型;电压和电流的测量范围。不一样的信号类型,需要选择不一样的I/O信号模块。

用于温度测量的信号模块,考虑是热电阻还是热电偶。

信号模块是否需要在线带电插拔更换。如果需要,还需考虑附加特殊的背板插槽。

当系统和外部出现故障时,比如信号短路或锻炉,这时信号模块是否需要将输入输出信号自动切换到预先设置的安全值。如有要求,需考虑选用故障安全型的控制器和信号模块。

当需要和第三方设备通讯时,需考虑通讯距离的长短,以及相应的通讯接口协议等,选用不同的通讯模块。

针对系统中的重要连锁信号,是否需要特殊的SOE模块,来记录信号变化的时间先后顺序。

熟悉被控对象是设计控制系统的基础。只有深入了解被控对象以及被控过程,才能够提出合理科学的控制方案。

1)分析被控对象。详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析得全面而准确。
2)画出工艺流程图。经过第一步,应对被控对象的整个工艺流程有了深入的了解,为了更直观、简洁的表示,画出工艺流程图,为后面的系统设计做准备。
3)分析并明确控制任务。根据已经做好的工艺流程图,工程师可以把用户提出的控制要求转换为专业术语,对其逐一进行分解,并从控制的角度将其中的要求转化为多个控制回路。对于过程控制系统可用PID图来表示其中的控制关系。




PLC控制系统总体设计

在控制系统设计之前,需要对系统的方案进行论证。主要是对整个系统的可行性作一个预测性的估计。在此阶段一定要全面地考虑到设计和实施此系统将会遇到的各种问题。如果没有做过相关项目的经验,应当在实地仔细考察,并详细地论证设计此系统中的每一个步骤的可行性。特别是在硬件实施阶段中,稍有不慎,就会造成很大的麻烦,轻则系统不成功,重则会造成严重的人员和财产的损失。工程实施的过程中的阻碍,往往都是由于这一步没有做足工夫而导致的。

系统的总体设计关系到整个系统的总体构架,每个细节都必须经过反复斟酌。首先要能够满足用户提出的基本要求;其次是确保系统的可靠性,不可以经常出现故障,就算出现故障也不会造成大的损失;然后在经济性等方面予以考虑。


一般来说,在系统总体设计时,需要考虑下面几个问题:

(1)确定系统是用PLC单机控制,还是PLC联网控制;确定系统是采用远程I/O还是本地I/O。主要根据系统的大小及用户要求的功能来选择。对于一般的中小型过程控制系统来说,PLC单机控制已基本能够满足功能要求。但也可借鉴集散控制系统的理念,即将危险和控制分散,管理与监控集中。这样可以大大提高系统的可靠性。

(2)是否需要与其它部分通信。一个完整的控制系统,至少会包括三个部分:控制器、被控对象和监控系统。所以对于控制器来说,至少要跟监控系统之间进行通讯。至于是否跟另外的控制单元或部门通讯要根据用户的要求来决定。一般来说,如果用户没有要求,也都会留有这样的通讯接口。

(3)采用何种通信方式。一般来说,在现场控制层级用PROFIBUS DP;而从现场控制层级到监控系统的通讯用PROFINET。但有时候也可互相通用,根据具体情况选择合适的通信方式。

(4)是否需要冗余备份系统。根据系统的所要求的安全等级,选择不同的办法。在数据归档时,为了让归档数据不丢失,可以使用OS服务器冗余;在自动化站(Automation Station,AS),为了使系统不会因故障而导致停机或不可预知的结果,可以使用控制器冗余备份系统。选择适当的冗余备份,可以使系统的可靠性得到大幅提高。


在进行控制系统选型之前,首先考虑系统的网络结构是怎样搭建的。

确定系统的操作站、过程控制站的数目和位置,相互之间是怎样连接的。是否需要工业以太网交换机。

一般情况下,现场控制室和主控制室与电气控制柜分别安放在两个地方,且距离较远,为保证信号的稳定可靠,会考虑用光缆来连接各自的交换机。同时,为了通讯线路的冗余,会考虑选用带荣誉管理功能的工业以太网交换机,将现场操作站和过程控制站组成一个光纤环网。这样,即使有一个方向的通讯断开,也可通过另一个方向继续通讯。

对于过程控制站和现场信号之间的连接,传统的连接方式是将现场信号直接通过硬件连接到过程控制站上。这样如果距离太远,信号传输会有损耗,尤其是模拟量信号。且当信号点很多时,布线也较复杂,浪费材料。所以,一般需在现场安装分布式I/O从站(如果现场为危险区,需选用本质安全型的分布式I/O从站),将现场信号直接连接到I/O从站上,在通过现场总线的方式将信号传送到过程控制站。

PLC作为实现自动化的重要基础,了解、学习PLC成为了进入工控领域的一大敲门砖。小编相信,在你的工控生涯中一定接触过PLC、学习过PLC、使用过PLC,它也必然让你欢喜,让你忧过。





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《2016年工控伺服市场分析报告》

管理类 其中之一 2016-11-25 18:05 发表了文章 来自相关话题

2016年工控伺服市场分析报告











1、伺服市场增长及预测
第一阶段(2011年前)
从2005年以来进入高速发展时期,每年增长率超过25%。在2009年由于整体经济环境不景气增速下滑,但2010年迅速回弹,增长速度超过30%,在2011年相对去年来说增速有所回落。
第二阶段(2012-2014)
进入12年和13年,我国GDP增长继续放缓,中国经济处于增速换挡、转型升级的关键期,并且国际市场萧条出口业务遭重创,在种种矛盾叠加之下,伺服市场持续下滑
第三阶段(2015-2016)
2015至2016年,伺服产品业绩下滑严重,特别是2015年伺服主要应用行业机床、轮胎机械、制药机械等行业遭受大幅度下滑,导致伺服业绩受创严重。





 
2、伺服2015年市场份额
 
2015年伺服市场细分-分竞争对手
目前,国外品牌占据了中国交流伺服市场近80%的市场份额,他们来自日本和欧美。其中,日系产品则以拥有约55%的市场份额而雄踞首位,其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等,其产品特点是技术和性能水准比较符合中国用户的需求,在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势。
除日本、欧美伺服品牌外,以东元(TECO)和台达(Delta)为代表的台系伺服其技术水平和价格水平居于进口中端产品和国产品牌之间,市场占有率从几年前的微不足道提高到超10%。
3 、伺服2015年市场细分
 





2015年伺服市场细分-by行业






伺服90%产品用于OEM市场,集中度较高,其中TOP5行业就占到了整体的50%以上。
需要注意的是电子设备制造行业(包括传统电子设备、半导体、液晶、LED)及机器人行业受政策利好及市场需求量快速增加等因素影响,行业自身及对伺服需求量快速增长(20%以上),2015年行业排名在第一第二。
其中机床工具(包括雕刻机)纺织机械等传统行业受到市场经济大环境的影响,下滑严重,市场份额从原排名第一第二下降至第三第四。
大型伺服的市场主要供应商是西门子、博世力士乐。西门子在高端伺服市场具有传统优势,凭借其数控系统在机床行业的广泛应用,带动其伺服系统有较高增长率。
在中型伺服市场安川以其产品出色的性能和准确的市场定位,占有领先地位。
小型伺服主要用于中低端OEM用户,目前在市场上占有领先地位的厂商是松下、三菱和台达。
近年来,由于伺服技术的优势明显,国内不少变频器领先企业,如汇川技术、英威腾等纷纷转战伺服市场,使得本土伺服企业的竞争力大大增强。与此同时,国产伺服行业的产业链也得到进一步优化。





 
4 、伺服业务模式
伺服的分销渠道发展至今大概有15年的时间,分销模式基本度过起步阶段,目前进入成熟期,而各种问题也随着伺服市场的发展而出现。
分销商的内部竞争问题
分销商的能力跟不上伺服业务发展
目前在分销商层面渐渐出现一些公司间相互并购和整合的趋势,通过这种兼并和业务整合,分销商的发展将进入到一个崭新的阶段,即少数几个大的分销商将通过业务联合越做越大,而一些业务规模较小,资金实力较弱的分销商将逐渐退出市场。





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2016年工控伺服市场分析报告

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1、伺服市场增长及预测
第一阶段(2011年前)
从2005年以来进入高速发展时期,每年增长率超过25%。在2009年由于整体经济环境不景气增速下滑,但2010年迅速回弹,增长速度超过30%,在2011年相对去年来说增速有所回落。
第二阶段(2012-2014)
进入12年和13年,我国GDP增长继续放缓,中国经济处于增速换挡、转型升级的关键期,并且国际市场萧条出口业务遭重创,在种种矛盾叠加之下,伺服市场持续下滑
第三阶段(2015-2016)
2015至2016年,伺服产品业绩下滑严重,特别是2015年伺服主要应用行业机床、轮胎机械、制药机械等行业遭受大幅度下滑,导致伺服业绩受创严重。

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2、伺服2015年市场份额
 
2015年伺服市场细分-分竞争对手
目前,国外品牌占据了中国交流伺服市场近80%的市场份额,他们来自日本和欧美。其中,日系产品则以拥有约55%的市场份额而雄踞首位,其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等,其产品特点是技术和性能水准比较符合中国用户的需求,在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势。
除日本、欧美伺服品牌外,以东元(TECO)和台达(Delta)为代表的台系伺服其技术水平和价格水平居于进口中端产品和国产品牌之间,市场占有率从几年前的微不足道提高到超10%。
3 、伺服2015年市场细分
 
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2015年伺服市场细分-by行业

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伺服90%产品用于OEM市场,集中度较高,其中TOP5行业就占到了整体的50%以上。
需要注意的是电子设备制造行业(包括传统电子设备、半导体、液晶、LED)及机器人行业受政策利好及市场需求量快速增加等因素影响,行业自身及对伺服需求量快速增长(20%以上),2015年行业排名在第一第二。
其中机床工具(包括雕刻机)纺织机械等传统行业受到市场经济大环境的影响,下滑严重,市场份额从原排名第一第二下降至第三第四。
大型伺服的市场主要供应商是西门子、博世力士乐。西门子在高端伺服市场具有传统优势,凭借其数控系统在机床行业的广泛应用,带动其伺服系统有较高增长率。
在中型伺服市场安川以其产品出色的性能和准确的市场定位,占有领先地位。
小型伺服主要用于中低端OEM用户,目前在市场上占有领先地位的厂商是松下、三菱和台达。
近年来,由于伺服技术的优势明显,国内不少变频器领先企业,如汇川技术、英威腾等纷纷转战伺服市场,使得本土伺服企业的竞争力大大增强。与此同时,国产伺服行业的产业链也得到进一步优化。

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4 、伺服业务模式
伺服的分销渠道发展至今大概有15年的时间,分销模式基本度过起步阶段,目前进入成熟期,而各种问题也随着伺服市场的发展而出现。
分销商的内部竞争问题
分销商的能力跟不上伺服业务发展
目前在分销商层面渐渐出现一些公司间相互并购和整合的趋势,通过这种兼并和业务整合,分销商的发展将进入到一个崭新的阶段,即少数几个大的分销商将通过业务联合越做越大,而一些业务规模较小,资金实力较弱的分销商将逐渐退出市场。

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怎么解决PLC和人机界面干扰?

电气控制类 品管人生 2016-10-25 16:24 发表了文章 来自相关话题

PLC、人机界面现场应用时的抗干扰问题,是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程,涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境,要求我们要综合考虑各方面的因素,必须根据现场的实际情况,从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行全面的考虑,充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力,确保系统安全稳定运行。 


1、PLC控制器抗干扰的软件措施

由于电磁干扰的复杂性,仅采取硬件抗干扰措施是不够的,要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施,有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。例如对开关量输入信号,采用定时器延时的方式多次读入,结果一致再确认有效,提高了软件的可靠性。 


2、正确选择接地点,完善接地系统。

   良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害,还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制器属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC控制器接上专用地线,接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。

   集中布置的PLC控制器适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。分散布置的PLC控制器,应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。

信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时,应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地,要避免多点接地。


3、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。

对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右,还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。

控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外,为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能,可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。


4、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。 


5、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施

输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器。

输出为交流感性负载,可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载,可并联续流二极管,也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合,可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外,采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施,可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路,在电气上完全隔离。


6、设备选型。

在选择设备时,首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等,要选择有较高抗干扰能力的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。
 
 
 
 
 
来源:工控维修那些事儿
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PLC、人机界面现场应用时的抗干扰问题,是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程,涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境,要求我们要综合考虑各方面的因素,必须根据现场的实际情况,从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行全面的考虑,充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力,确保系统安全稳定运行。 


1、PLC控制器抗干扰的软件措施

由于电磁干扰的复杂性,仅采取硬件抗干扰措施是不够的,要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施,有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。例如对开关量输入信号,采用定时器延时的方式多次读入,结果一致再确认有效,提高了软件的可靠性。 


2、正确选择接地点,完善接地系统。

   良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害,还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制器属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC控制器接上专用地线,接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。

   集中布置的PLC控制器适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。分散布置的PLC控制器,应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。

信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时,应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地,要避免多点接地。


3、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。

对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右,还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。

控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外,为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能,可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。


4、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。 


5、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施

输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器。

输出为交流感性负载,可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载,可并联续流二极管,也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合,可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外,采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施,可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路,在电气上完全隔离。


6、设备选型。

在选择设备时,首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等,要选择有较高抗干扰能力的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。
 
 
 
 
 
来源:工控维修那些事儿
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电感--和电流对着干的小精灵

电气控制类 品管人生 2016-10-25 16:20 发表了文章 来自相关话题

和电流对着干?什么意思?呵呵,这是电感元件的一个牛脾气,正是这个牛脾气,在很多地方就不能离开它!

还是先从认识电感开始把!电感实际上构造很简单,拿一根漆包线绕成一个线圈就是一个电感!用磁块做成架把漆包线绕上去就是磁珠电杆,mpn里面常见的都是这个的样子:






在电路图中电感一般用L表示,就像电阻用R、电容用C表示一样,你可以看看电路图中有哪个元件旁边标有L的并且用符号:





 
来表示的就是电感了,在这里需要注意的是,要与这样的






符号区别开,这个符号是电阻的一种表示,千万不要看成是电感了!电感是不分正负极的,在电路中不用分哪边接正电哪边接负电(在某些地方是要分相位的,即电感的线圈绕向,mpn中不用考虑)!电感的大小是用“亨利”来作单位的,简称亨(H),比它小的单位还有毫亨(mH)和微亨(uH),它们之间是以千换算的!

电感到底有什么牛脾气呢?为什么说它给电流对着干呢?原来啊电感在电路当电流要通过它的一瞬间,它就会自己产生一个电压,这个电压的电流方向刚好和要通过去的电流的方向相反——顶牛了!不过这只是一瞬间的事情,随后就没有了这种抵抗了!当在电路中通过电感的电流要断开了的时候,电感又产生一个电压,产生的电流刚好和要断开的电流方向相反——它又不让电流断开!又顶上牛了,呵呵,说它和电流对着干没有委屈它吧?正是电感的这种牛脾气让我们就可以利用它发挥一定的作用,你想一想我们上一讲讲到在电路中有一种方向不断变化着的交流电,这个交流不断变化着的东西有时候我们不需要它,有时候我们又需要它,聪明的人类就自然而然的想到了利用电感的这个牛脾气了,交流电流方向不断改变,电感就不断地抵抗,其结果是方向不断变化的交流电就不能通过电感,直流电由于电流方向不会变化,所以就可以顺利通过电感,电感的大小对交流变化快速度慢的电流阻碍作用也不尽相同:同一个电感对变化快的电流阻挡大对变化慢的交流电阻挡小;对同一个变化速度的交流电来说感值大的阻碍大,感值小的就阻碍小!呵呵,我们通过利用电感的这个性格,轻而易举的就把电路中的交流电和直流电分开了!讲到这里可能大家又想起了电容,电容的特性是“隔直流,同交流”,那么电感的特性就是刚好和电容相反:隔交流,通直流,电路中正是由于电感和电容的有机配合,才让电路中的交流和直流电很容易的分别开来!当然电感的这个特性还有一些其它的作用,这些需要你升级学习,慢慢领会了!

升级理论:要学习透彻电感理论,要认真学习弄通“楞次定律”!

什么是电感器? 电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一。

一、自感与互感

(一)自感

当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。

(二)互感

两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。

二、电感器的作用

电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路;升压,降压也往往离不开它!

现在分析几个电感电路,具体分析一下它们各自在电路中所起的作用:






图一是一个mp3中的vcc和avcc电源滤波电路,vcc和avcc的电压都是3v,vcc是给主控供电的,要求电压稳定并且是纯净的直流电成分,不允许有交流电成分!avcc是给音频放大电路提供能源的,要求有足够的直流电能量提供!可能要问,两个电压即使都是3v为什么还要接上一个电感L1呢?音频放大电路在放大声音的时候,随着高音低音,音大音小的变化,所需要的电流也会大小变化剧烈,电感电容虽说脾气相反但有一个共同的地方就是电感和电容两端的电压不能突变,所以电感L1和两边的电容有一个稳定vcc和avcc电压的作用,也就是声音放大造成电压波动不至于影响供给主控工作的vcc电压的波动;除了这个作用,由L1和两边的电容还有第二个作用,那就是滤波作用,由于声音放大电路里很容易参杂进去交流成分,这个交流成分是决不能进入到vcc电压进入主控的,L1就是为了阻止交流成分进入的主要元件,受到阻挡的交流电成分不能通过L1,就只好乖乖的通过C5和CE5进入地而消失了!C5和CE5+L1+C4和CE4组成的电路又叫“π型”滤波器!






图二是mp3电路中的屏背灯升压电路,mp3中的屏背景灯一般是由2-3个LED灯管头尾相接串接起来的,一个LED灯管需要3v的直流电压才能够点亮,2个串起来就需要6v电压,3个串起来就要9v电压才能够全部点亮!我们知道mp3里的锂电池最高电压也就是4.2v,正常工作电压只有3.7v,这个电压根本没有办法点亮2个以上串接起来的LED灯管,于是就必须把3.7v的电压升高到6v或者9v来点亮LED灯管!上面这个电路就是这样的升压电路。电路中U7是一个升压集成块,它与L7、C28等组成一个震荡的升高的交流电电压,然后再由D2这个元件(叫二极管,下一讲我们就将讲它的作用)把升高的交流电再变成直流电去点亮LED灯管!所以这里的L7电感是升压谐振电感!图三图三是mp3耳机电路有L4、L5、L6三个磁珠电感,其中L4、L5是为了阻挡混在声音中的变化速度快得人耳不能听到的交流成分(叫超声波),让它通过电容C31、C32入地,不再进入耳机让我们感到声音不纯净和疲劳!我们知道,mp3收音机天线是用耳机线做天线的,L6这个磁珠电感的作用就是阻挡耳机线送过来的无线电波信号不能让它进入地只能进入调频收音块的天线接收脚!






图三中U7的6脚是电源输入脚,5脚是退藕,4脚是控制U7的工作状态,高电位(有电压)的时候工作屏背景灯亮,低电位0v的时候停止工作,屏背景灯熄灭,省电状态;3脚是输出补偿,2脚接地,1脚接电感震荡输出。当电感值一定的时候,震荡的速度越快,电流方向变化的速度也越快,输出电压就越高!图三中的 R22是补偿电阻E3、E4、E5是静电高压泻放电阻,也可以不接!
 
 
 
 
来源:工控维修那些事儿
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和电流对着干?什么意思?呵呵,这是电感元件的一个牛脾气,正是这个牛脾气,在很多地方就不能离开它!

还是先从认识电感开始把!电感实际上构造很简单,拿一根漆包线绕成一个线圈就是一个电感!用磁块做成架把漆包线绕上去就是磁珠电杆,mpn里面常见的都是这个的样子:

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在电路图中电感一般用L表示,就像电阻用R、电容用C表示一样,你可以看看电路图中有哪个元件旁边标有L的并且用符号:

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来表示的就是电感了,在这里需要注意的是,要与这样的

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符号区别开,这个符号是电阻的一种表示,千万不要看成是电感了!电感是不分正负极的,在电路中不用分哪边接正电哪边接负电(在某些地方是要分相位的,即电感的线圈绕向,mpn中不用考虑)!电感的大小是用“亨利”来作单位的,简称亨(H),比它小的单位还有毫亨(mH)和微亨(uH),它们之间是以千换算的!

电感到底有什么牛脾气呢?为什么说它给电流对着干呢?原来啊电感在电路当电流要通过它的一瞬间,它就会自己产生一个电压,这个电压的电流方向刚好和要通过去的电流的方向相反——顶牛了!不过这只是一瞬间的事情,随后就没有了这种抵抗了!当在电路中通过电感的电流要断开了的时候,电感又产生一个电压,产生的电流刚好和要断开的电流方向相反——它又不让电流断开!又顶上牛了,呵呵,说它和电流对着干没有委屈它吧?正是电感的这种牛脾气让我们就可以利用它发挥一定的作用,你想一想我们上一讲讲到在电路中有一种方向不断变化着的交流电,这个交流不断变化着的东西有时候我们不需要它,有时候我们又需要它,聪明的人类就自然而然的想到了利用电感的这个牛脾气了,交流电流方向不断改变,电感就不断地抵抗,其结果是方向不断变化的交流电就不能通过电感,直流电由于电流方向不会变化,所以就可以顺利通过电感,电感的大小对交流变化快速度慢的电流阻碍作用也不尽相同:同一个电感对变化快的电流阻挡大对变化慢的交流电阻挡小;对同一个变化速度的交流电来说感值大的阻碍大,感值小的就阻碍小!呵呵,我们通过利用电感的这个性格,轻而易举的就把电路中的交流电和直流电分开了!讲到这里可能大家又想起了电容,电容的特性是“隔直流,同交流”,那么电感的特性就是刚好和电容相反:隔交流,通直流,电路中正是由于电感和电容的有机配合,才让电路中的交流和直流电很容易的分别开来!当然电感的这个特性还有一些其它的作用,这些需要你升级学习,慢慢领会了!

升级理论:要学习透彻电感理论,要认真学习弄通“楞次定律”!

什么是电感器? 电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一。

一、自感与互感

(一)自感

当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。

(二)互感

两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。

二、电感器的作用

电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路;升压,降压也往往离不开它!

现在分析几个电感电路,具体分析一下它们各自在电路中所起的作用:

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图一是一个mp3中的vcc和avcc电源滤波电路,vcc和avcc的电压都是3v,vcc是给主控供电的,要求电压稳定并且是纯净的直流电成分,不允许有交流电成分!avcc是给音频放大电路提供能源的,要求有足够的直流电能量提供!可能要问,两个电压即使都是3v为什么还要接上一个电感L1呢?音频放大电路在放大声音的时候,随着高音低音,音大音小的变化,所需要的电流也会大小变化剧烈,电感电容虽说脾气相反但有一个共同的地方就是电感和电容两端的电压不能突变,所以电感L1和两边的电容有一个稳定vcc和avcc电压的作用,也就是声音放大造成电压波动不至于影响供给主控工作的vcc电压的波动;除了这个作用,由L1和两边的电容还有第二个作用,那就是滤波作用,由于声音放大电路里很容易参杂进去交流成分,这个交流成分是决不能进入到vcc电压进入主控的,L1就是为了阻止交流成分进入的主要元件,受到阻挡的交流电成分不能通过L1,就只好乖乖的通过C5和CE5进入地而消失了!C5和CE5+L1+C4和CE4组成的电路又叫“π型”滤波器!

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图二是mp3电路中的屏背灯升压电路,mp3中的屏背景灯一般是由2-3个LED灯管头尾相接串接起来的,一个LED灯管需要3v的直流电压才能够点亮,2个串起来就需要6v电压,3个串起来就要9v电压才能够全部点亮!我们知道mp3里的锂电池最高电压也就是4.2v,正常工作电压只有3.7v,这个电压根本没有办法点亮2个以上串接起来的LED灯管,于是就必须把3.7v的电压升高到6v或者9v来点亮LED灯管!上面这个电路就是这样的升压电路。电路中U7是一个升压集成块,它与L7、C28等组成一个震荡的升高的交流电电压,然后再由D2这个元件(叫二极管,下一讲我们就将讲它的作用)把升高的交流电再变成直流电去点亮LED灯管!所以这里的L7电感是升压谐振电感!图三图三是mp3耳机电路有L4、L5、L6三个磁珠电感,其中L4、L5是为了阻挡混在声音中的变化速度快得人耳不能听到的交流成分(叫超声波),让它通过电容C31、C32入地,不再进入耳机让我们感到声音不纯净和疲劳!我们知道,mp3收音机天线是用耳机线做天线的,L6这个磁珠电感的作用就是阻挡耳机线送过来的无线电波信号不能让它进入地只能进入调频收音块的天线接收脚!

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图三中U7的6脚是电源输入脚,5脚是退藕,4脚是控制U7的工作状态,高电位(有电压)的时候工作屏背景灯亮,低电位0v的时候停止工作,屏背景灯熄灭,省电状态;3脚是输出补偿,2脚接地,1脚接电感震荡输出。当电感值一定的时候,震荡的速度越快,电流方向变化的速度也越快,输出电压就越高!图三中的 R22是补偿电阻E3、E4、E5是静电高压泻放电阻,也可以不接!
 
 
 
 
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触摸屏在下载不下去是什么原因?

电气控制类 料盘挡板 2016-10-19 13:53 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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如何上载触摸屏中的文件到电脑上?

电气控制类 小螺号 2016-10-12 09:53 回复了问题 • 2 人关注 来自相关话题

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PLC有一天会不会被取代?

电气控制类 Quaker 2017-04-13 11:38 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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触摸屏在下载不下去是什么原因?

电气控制类 料盘挡板 2016-10-19 13:53 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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如何上载触摸屏中的文件到电脑上?

电气控制类 小螺号 2016-10-12 09:53 回复了问题 • 2 人关注 来自相关话题

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电工配线必备口诀,绝对要收藏!

电气控制类 一路向前 2017-03-30 16:52 发表了文章 来自相关话题

电工配线有很多经验技巧,这里帮大家准备了一些口诀:










 
 
 
 
 
 
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二极管工作原理知识讲解

智能制造类 扳手哥 2016-12-26 15:58 发表了文章 来自相关话题

二极管是最常用的电子元件之一,它最大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过,二极管的作用有整流电路,检波电路,稳压电路,各种调制电路,主要都是由二极管来构成的。
 
 
 
二极管工作原理
 
 
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。





 
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。








PN二极管正向导电性
 
 
在PN结两端外加电压,称为给PN结以偏置电压,给PN结加正向偏置电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏置。反之为反向偏置。

PN结正向偏置由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场方向相反,削弱了内电场,使PN结变薄,有利于两区多数载流子向对方扩散,形成正向电流,此时PN结处于正向导通状态。





 

PN结反向偏置给PN结加反向偏置电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,称PN结反向偏置(简称反偏)

由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍了多子的扩散运动





 
二极管的结构主要是有PN结组成,二极管工作过程中所产生的正向导向性是是有PN结宽度的增减决定的。

外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍电子扩散,形成反向电流微弱。
 
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PLC控制系统设计步骤及注意事项
伺服电机使用中的这些问题,不容忽视
 
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二极管是最常用的电子元件之一,它最大的特性就是单向导电,也就是电流只可以从二极管的一个方向流过,二极管的作用有整流电路,检波电路,稳压电路,各种调制电路,主要都是由二极管来构成的。
 
 
 
二极管工作原理
 
 
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

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晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电常当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

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PN二极管正向导电性
 
 
在PN结两端外加电压,称为给PN结以偏置电压,给PN结加正向偏置电压,即P区接电源正极,N区接电源负极,此时称PN结为正向偏置。反之为反向偏置。

PN结正向偏置由于外加电源产生的外电场的方向与PN结产生的内电场方向相反,削弱了内电场,使PN结变薄,有利于两区多数载流子向对方扩散,形成正向电流,此时PN结处于正向导通状态。

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PN结反向偏置给PN结加反向偏置电压,即N区接电源正极,P区接电源负极,称PN结反向偏置(简称反偏)

由于外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍了多子的扩散运动

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二极管的结构主要是有PN结组成,二极管工作过程中所产生的正向导向性是是有PN结宽度的增减决定的。

外加电场与内电场的方向一致,因而加强了内电场,使PN结加宽,阻碍电子扩散,形成反向电流微弱。
 
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99%的电气人都学过PLC如何控制交通灯

智能制造类 集运物流 2016-12-21 14:31 发表了文章 来自相关话题

十字路口车辆穿梳,行人熙攘,车行车道,人行人道,居然能够有条不紊进行?那么靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。交通信号灯控制方式很多,本文介绍利用步进梯形指令单流程编程实现的控制系统。





 
 

交通灯的控制要求如下:

控制开关

信号灯受启动及停止按钮的控制,当按动启动按钮时,信号灯系统开始工作,并周而复始地循环工作,当按动停止按钮时,系统将停止在初始壮态,即南北红灯亮,禁止通行;东西绿灯亮,允许通行。



控制要求

1 、北红灯亮维持 30 秒,在南北红灯亮的同时,东西绿灯也亮,并维持 25 秒,到 25 秒时,东西方向绿灯闪,闪亮 3 秒后,绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时,东西黄灯亮,并维持 2 秒,到 2 秒时,东西黄灯灭,东西红灯亮。同时,南北红灯熄灭,南北绿灯亮。

2 、西红灯亮维持 30 秒。南北绿灯亮维持 25 秒,然后闪亮 3 秒,再熄灭。同时南北方向黄灯亮,并维持 2 秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。接下去周而复始,直到停止按钮被按下为止。信号灯动作系统可用下图状态图表示。





交通指挥信号灯状态图



硬件及接线

根据上述要求可见,系统所需红、绿、黄各 4 只信号灯,本案由两个信号灯箱实现;系统需要启动和停止两个按钮,由按钮箱实现。


可编程控制器的输入 / 输出端子分配及硬件连接分别由表 1 及图 2 所示。其中 SA 开关代表可编程控制器自身的运行开关。







在本文中,我们采用步进梯形指令单流程编程实现,其状态转移图如图 3所示。由图可知,我们把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作,每一个时序同时有两个输出,一个输出控制东西方向的信号灯,另一个输出控制南北方向的信号灯。交通信号灯的软件设计。


状态转移图对应的步进梯形图如图 4所示,现简单分析一下工作原理。当启动按钮SB1按下时,X0接通,S0置1,系统进入S0状态,驱动Y6、Y0,使南北红灯及东西绿灯同时亮,Y0接通,状态转移条件满足,系统将转移到S20状态,在S20状态下,Y6、Y0仍被驱动,即南北方向的红灯及东西方向的绿灯继续亮,同时驱动定时器T0,定时器的设定时间为25秒,25秒后,状态转移到S21,在S21状态下,Y6继续保持,但Y0受控于M1,而M1是由两个定时器T6和T7控制,T6、T7组成一个1秒的震荡器,即东西方向的绿灯闪亮。在本状态下,同时也驱动定时器T1,定时时间为3秒,3秒时间到,状态转移到S22,在S22状态下,Y6仍然被驱动,南北方向红灯继续亮,同时驱动T2、Y1,东西方向的绿灯灭,Y1口驱动的是东西方向的黄灯,故东西方向的黄灯亮,绿灯停。T2的定时时间为2秒,2秒时间到,状态转移到S23,在S23状态下,同时驱动Y2、Y4及T3,东西方向的红蛋亮,南北方向的绿灯亮,T3的定时时间为25秒,25秒时间到,状态转移到S24。在S24状态下,驱动Y2、T4,东西方向的红灯继续亮,而南北方向的绿灯驱动口Y4受控于M1,M1是震荡周期为1秒的震荡器,故南北方向的绿灯闪亮。T4的定时时间是3秒,3秒后,状态转移到S25。在S25状态下,同时驱动Y2、Y5及T5,即东西方向的红灯、南北的黄灯亮,T5定时器的定时时间为2秒,2秒时间到,定时器的定时时间到,T5的触点接通,状态又重新转移到S0。即南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮,系统将重复上述的动作顺序,周而复始的继续工作。当停止按钮SB2被按下时,软继电器M0接通,其常闭触点M0断开,系统执行一周后,将停留在S0状态,及保持南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮。










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PLC控制回路故障的判断和检修方法与技巧
是电工都会的电气二次控制回路图
同步伺服电机和异步伺服电机的区别
 
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交通灯的控制要求如下:

控制开关

信号灯受启动及停止按钮的控制,当按动启动按钮时,信号灯系统开始工作,并周而复始地循环工作,当按动停止按钮时,系统将停止在初始壮态,即南北红灯亮,禁止通行;东西绿灯亮,允许通行。



控制要求

1 、北红灯亮维持 30 秒,在南北红灯亮的同时,东西绿灯也亮,并维持 25 秒,到 25 秒时,东西方向绿灯闪,闪亮 3 秒后,绿灯灭。在东西绿灯熄灭的同时,东西黄灯亮,并维持 2 秒,到 2 秒时,东西黄灯灭,东西红灯亮。同时,南北红灯熄灭,南北绿灯亮。

2 、西红灯亮维持 30 秒。南北绿灯亮维持 25 秒,然后闪亮 3 秒,再熄灭。同时南北方向黄灯亮,并维持 2 秒后熄灭,这时南北红灯亮,东西绿灯亮。接下去周而复始,直到停止按钮被按下为止。信号灯动作系统可用下图状态图表示。

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交通指挥信号灯状态图



硬件及接线

根据上述要求可见,系统所需红、绿、黄各 4 只信号灯,本案由两个信号灯箱实现;系统需要启动和停止两个按钮,由按钮箱实现。


可编程控制器的输入 / 输出端子分配及硬件连接分别由表 1 及图 2 所示。其中 SA 开关代表可编程控制器自身的运行开关。

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在本文中,我们采用步进梯形指令单流程编程实现,其状态转移图如图 3所示。由图可知,我们把东西和南北方向信号灯的动作视为一个顺序动作,每一个时序同时有两个输出,一个输出控制东西方向的信号灯,另一个输出控制南北方向的信号灯。交通信号灯的软件设计。


状态转移图对应的步进梯形图如图 4所示,现简单分析一下工作原理。当启动按钮SB1按下时,X0接通,S0置1,系统进入S0状态,驱动Y6、Y0,使南北红灯及东西绿灯同时亮,Y0接通,状态转移条件满足,系统将转移到S20状态,在S20状态下,Y6、Y0仍被驱动,即南北方向的红灯及东西方向的绿灯继续亮,同时驱动定时器T0,定时器的设定时间为25秒,25秒后,状态转移到S21,在S21状态下,Y6继续保持,但Y0受控于M1,而M1是由两个定时器T6和T7控制,T6、T7组成一个1秒的震荡器,即东西方向的绿灯闪亮。在本状态下,同时也驱动定时器T1,定时时间为3秒,3秒时间到,状态转移到S22,在S22状态下,Y6仍然被驱动,南北方向红灯继续亮,同时驱动T2、Y1,东西方向的绿灯灭,Y1口驱动的是东西方向的黄灯,故东西方向的黄灯亮,绿灯停。T2的定时时间为2秒,2秒时间到,状态转移到S23,在S23状态下,同时驱动Y2、Y4及T3,东西方向的红蛋亮,南北方向的绿灯亮,T3的定时时间为25秒,25秒时间到,状态转移到S24。在S24状态下,驱动Y2、T4,东西方向的红灯继续亮,而南北方向的绿灯驱动口Y4受控于M1,M1是震荡周期为1秒的震荡器,故南北方向的绿灯闪亮。T4的定时时间是3秒,3秒后,状态转移到S25。在S25状态下,同时驱动Y2、Y5及T5,即东西方向的红灯、南北的黄灯亮,T5定时器的定时时间为2秒,2秒时间到,定时器的定时时间到,T5的触点接通,状态又重新转移到S0。即南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮,系统将重复上述的动作顺序,周而复始的继续工作。当停止按钮SB2被按下时,软继电器M0接通,其常闭触点M0断开,系统执行一周后,将停留在S0状态,及保持南北方向的红灯、东西方向的绿灯亮。

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PLC控制回路故障的判断和检修方法与技巧
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轻松掌握PLC控制系统设计

智能制造类 机械设计 2016-11-30 10:08 发表了文章 来自相关话题

PLC控制系统设计原则


1)实用性

实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时,还要了解控制系统的使用环境,使得所设计的控制系统能够满足用户所有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活,软件上应简洁、方便。


2)可靠性

可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统,必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行,即使控制系统本身出现问题,起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期,应充分考虑系统可能出现的问题,提出不同的设计方案,选择一种非常可靠且较容易实施的方案;在硬件设计时,应根据设备的重要程度,考虑适当的备份或冗余;在软件设计时,应采取相应的保护措施,在经过反复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。


3)经济性

这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下,应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠,切勿盲目追求新技术、高性能。硬件选型时应以经济、合用为准;软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否可以获得完备的技术资料和售后服务,以减少开发成本。


4)可扩展性

这要求工程师,在系统总体规划时,应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要,在控制器计算能力和I/O端口数量上应当留有适当的裕量,同时对外要留有扩展的接口,以便系统扩展和监控的需要。


5)先进性

这要求工程师在硬件设计时,优先选用技术先进,应用成熟广泛的产品组成控制系统,保证系统在一定时间内具有先进性,不致被市场淘汰。此原则与经济性共同考虑,使控制系统具有较高的性价比。


PLC控制系统设计流程

设计控制系统时应遵循一定的设计流程,掌握设计流程,可以增加控制系统的设计效率和正确性。


被控对象的分析与描述

分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析的全面而准确。在控制系统设计时,往往需要达到一些特定的指标和要求,即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时,必须考虑这些指标和要求。在全面的分析之后,就需要按照一定的原则,准确地用工程化的方法描述被控对象,为控制系统设计打好基础。


1)系统规模

根据被控对象的工艺流程、复杂程度和客户的技术要求确定系统的规模,可以分为大、中、小三种规模。确保硬件资源有一定裕量而不浪费。

小规模控制系统适用于单机或小规模生产过程,以顺序控制为主,信号多为开关量,且I/O点数较少(低于128点),精度和响应时间要求不高。一般选用S7-200就可达到控制要求

中等规模控制系统适用于复杂逻辑和闭环控制的生产过程,I/O点数较多(128点到512点之间),需要完成某些特殊功能,如PID控制等。一般选用S7-300等。

大规模控制系统适用于大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制,I/O点数较多(高于512点),被控对象的工艺过程较复杂,对于精度和响应时间要求较高。应选用具有智能控制、高速通信、数据库、函数运算等功能的高档PLC,如S7-400等。
 

2)硬件配置

根据系统规模和客户的技术对控制系统I/O点数进行估算。分析被控对象工艺过程,统计系统I/O点数和I/O类型。按照设备和生产区域的不同进行划分,明确各个I/O点的位置和功能。再加上10%~20%的备用量列出详细的I/O点清单。


3)软件配置

根据控制系统设计要求选择适合的软件,包括系统平台软件、编程软件。

上位机监控软件的选择。首先需考虑监控的点数限制;是否有报警显示、趋势分析、报表打印以及历史记录功能。


4)控制功能

要正确的进行控制系统的规模选择,首先要了解各家控制器的特性,比如性能参数、应用场合、行业解决方案,以及可靠性和通用性等。如何选择一个控制系统,一般遵循以下几点:

控制系统是否需要冗余、I/O信号模块是否需要冗余、通讯是否需要冗余。

控制点数有多少,包括数字量输入和输出点数、模拟量输入和输出点数。

被控对象工艺是否复杂,是否需要实现特殊功能,比如防喘控制等。

系统正常运行时,控制器的负载率是否有足够的工作裕量;I/O信号点是否需要一定的余量。

针对数字信号,是否需要继电器隔离;考虑输入信号的电压和电流等级;输出信号是否需要固态继电器输出。

针对模拟量信号,是否需要安全隔离栅;信号的类型,电压型还是电流型;电压和电流的测量范围。不一样的信号类型,需要选择不一样的I/O信号模块。

用于温度测量的信号模块,考虑是热电阻还是热电偶。

信号模块是否需要在线带电插拔更换。如果需要,还需考虑附加特殊的背板插槽。

当系统和外部出现故障时,比如信号短路或锻炉,这时信号模块是否需要将输入输出信号自动切换到预先设置的安全值。如有要求,需考虑选用故障安全型的控制器和信号模块。

当需要和第三方设备通讯时,需考虑通讯距离的长短,以及相应的通讯接口协议等,选用不同的通讯模块。

针对系统中的重要连锁信号,是否需要特殊的SOE模块,来记录信号变化的时间先后顺序。

熟悉被控对象是设计控制系统的基础。只有深入了解被控对象以及被控过程,才能够提出合理科学的控制方案。

1)分析被控对象。详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析得全面而准确。
2)画出工艺流程图。经过第一步,应对被控对象的整个工艺流程有了深入的了解,为了更直观、简洁的表示,画出工艺流程图,为后面的系统设计做准备。
3)分析并明确控制任务。根据已经做好的工艺流程图,工程师可以把用户提出的控制要求转换为专业术语,对其逐一进行分解,并从控制的角度将其中的要求转化为多个控制回路。对于过程控制系统可用PID图来表示其中的控制关系。




PLC控制系统总体设计

在控制系统设计之前,需要对系统的方案进行论证。主要是对整个系统的可行性作一个预测性的估计。在此阶段一定要全面地考虑到设计和实施此系统将会遇到的各种问题。如果没有做过相关项目的经验,应当在实地仔细考察,并详细地论证设计此系统中的每一个步骤的可行性。特别是在硬件实施阶段中,稍有不慎,就会造成很大的麻烦,轻则系统不成功,重则会造成严重的人员和财产的损失。工程实施的过程中的阻碍,往往都是由于这一步没有做足工夫而导致的。

系统的总体设计关系到整个系统的总体构架,每个细节都必须经过反复斟酌。首先要能够满足用户提出的基本要求;其次是确保系统的可靠性,不可以经常出现故障,就算出现故障也不会造成大的损失;然后在经济性等方面予以考虑。


一般来说,在系统总体设计时,需要考虑下面几个问题:

(1)确定系统是用PLC单机控制,还是PLC联网控制;确定系统是采用远程I/O还是本地I/O。主要根据系统的大小及用户要求的功能来选择。对于一般的中小型过程控制系统来说,PLC单机控制已基本能够满足功能要求。但也可借鉴集散控制系统的理念,即将危险和控制分散,管理与监控集中。这样可以大大提高系统的可靠性。

(2)是否需要与其它部分通信。一个完整的控制系统,至少会包括三个部分:控制器、被控对象和监控系统。所以对于控制器来说,至少要跟监控系统之间进行通讯。至于是否跟另外的控制单元或部门通讯要根据用户的要求来决定。一般来说,如果用户没有要求,也都会留有这样的通讯接口。

(3)采用何种通信方式。一般来说,在现场控制层级用PROFIBUS DP;而从现场控制层级到监控系统的通讯用PROFINET。但有时候也可互相通用,根据具体情况选择合适的通信方式。

(4)是否需要冗余备份系统。根据系统的所要求的安全等级,选择不同的办法。在数据归档时,为了让归档数据不丢失,可以使用OS服务器冗余;在自动化站(Automation Station,AS),为了使系统不会因故障而导致停机或不可预知的结果,可以使用控制器冗余备份系统。选择适当的冗余备份,可以使系统的可靠性得到大幅提高。


在进行控制系统选型之前,首先考虑系统的网络结构是怎样搭建的。

确定系统的操作站、过程控制站的数目和位置,相互之间是怎样连接的。是否需要工业以太网交换机。

一般情况下,现场控制室和主控制室与电气控制柜分别安放在两个地方,且距离较远,为保证信号的稳定可靠,会考虑用光缆来连接各自的交换机。同时,为了通讯线路的冗余,会考虑选用带荣誉管理功能的工业以太网交换机,将现场操作站和过程控制站组成一个光纤环网。这样,即使有一个方向的通讯断开,也可通过另一个方向继续通讯。

对于过程控制站和现场信号之间的连接,传统的连接方式是将现场信号直接通过硬件连接到过程控制站上。这样如果距离太远,信号传输会有损耗,尤其是模拟量信号。且当信号点很多时,布线也较复杂,浪费材料。所以,一般需在现场安装分布式I/O从站(如果现场为危险区,需选用本质安全型的分布式I/O从站),将现场信号直接连接到I/O从站上,在通过现场总线的方式将信号传送到过程控制站。

PLC作为实现自动化的重要基础,了解、学习PLC成为了进入工控领域的一大敲门砖。小编相信,在你的工控生涯中一定接触过PLC、学习过PLC、使用过PLC,它也必然让你欢喜,让你忧过。





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PLC控制系统设计原则


1)实用性

实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时,还要了解控制系统的使用环境,使得所设计的控制系统能够满足用户所有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活,软件上应简洁、方便。


2)可靠性

可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统,必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行,即使控制系统本身出现问题,起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期,应充分考虑系统可能出现的问题,提出不同的设计方案,选择一种非常可靠且较容易实施的方案;在硬件设计时,应根据设备的重要程度,考虑适当的备份或冗余;在软件设计时,应采取相应的保护措施,在经过反复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。


3)经济性

这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下,应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠,切勿盲目追求新技术、高性能。硬件选型时应以经济、合用为准;软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否可以获得完备的技术资料和售后服务,以减少开发成本。


4)可扩展性

这要求工程师,在系统总体规划时,应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要,在控制器计算能力和I/O端口数量上应当留有适当的裕量,同时对外要留有扩展的接口,以便系统扩展和监控的需要。


5)先进性

这要求工程师在硬件设计时,优先选用技术先进,应用成熟广泛的产品组成控制系统,保证系统在一定时间内具有先进性,不致被市场淘汰。此原则与经济性共同考虑,使控制系统具有较高的性价比。


PLC控制系统设计流程

设计控制系统时应遵循一定的设计流程,掌握设计流程,可以增加控制系统的设计效率和正确性。


被控对象的分析与描述

分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析的全面而准确。在控制系统设计时,往往需要达到一些特定的指标和要求,即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时,必须考虑这些指标和要求。在全面的分析之后,就需要按照一定的原则,准确地用工程化的方法描述被控对象,为控制系统设计打好基础。


1)系统规模

根据被控对象的工艺流程、复杂程度和客户的技术要求确定系统的规模,可以分为大、中、小三种规模。确保硬件资源有一定裕量而不浪费。

小规模控制系统适用于单机或小规模生产过程,以顺序控制为主,信号多为开关量,且I/O点数较少(低于128点),精度和响应时间要求不高。一般选用S7-200就可达到控制要求

中等规模控制系统适用于复杂逻辑和闭环控制的生产过程,I/O点数较多(128点到512点之间),需要完成某些特殊功能,如PID控制等。一般选用S7-300等。

大规模控制系统适用于大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制,I/O点数较多(高于512点),被控对象的工艺过程较复杂,对于精度和响应时间要求较高。应选用具有智能控制、高速通信、数据库、函数运算等功能的高档PLC,如S7-400等。
 

2)硬件配置

根据系统规模和客户的技术对控制系统I/O点数进行估算。分析被控对象工艺过程,统计系统I/O点数和I/O类型。按照设备和生产区域的不同进行划分,明确各个I/O点的位置和功能。再加上10%~20%的备用量列出详细的I/O点清单。


3)软件配置

根据控制系统设计要求选择适合的软件,包括系统平台软件、编程软件。

上位机监控软件的选择。首先需考虑监控的点数限制;是否有报警显示、趋势分析、报表打印以及历史记录功能。


4)控制功能

要正确的进行控制系统的规模选择,首先要了解各家控制器的特性,比如性能参数、应用场合、行业解决方案,以及可靠性和通用性等。如何选择一个控制系统,一般遵循以下几点:

控制系统是否需要冗余、I/O信号模块是否需要冗余、通讯是否需要冗余。

控制点数有多少,包括数字量输入和输出点数、模拟量输入和输出点数。

被控对象工艺是否复杂,是否需要实现特殊功能,比如防喘控制等。

系统正常运行时,控制器的负载率是否有足够的工作裕量;I/O信号点是否需要一定的余量。

针对数字信号,是否需要继电器隔离;考虑输入信号的电压和电流等级;输出信号是否需要固态继电器输出。

针对模拟量信号,是否需要安全隔离栅;信号的类型,电压型还是电流型;电压和电流的测量范围。不一样的信号类型,需要选择不一样的I/O信号模块。

用于温度测量的信号模块,考虑是热电阻还是热电偶。

信号模块是否需要在线带电插拔更换。如果需要,还需考虑附加特殊的背板插槽。

当系统和外部出现故障时,比如信号短路或锻炉,这时信号模块是否需要将输入输出信号自动切换到预先设置的安全值。如有要求,需考虑选用故障安全型的控制器和信号模块。

当需要和第三方设备通讯时,需考虑通讯距离的长短,以及相应的通讯接口协议等,选用不同的通讯模块。

针对系统中的重要连锁信号,是否需要特殊的SOE模块,来记录信号变化的时间先后顺序。

熟悉被控对象是设计控制系统的基础。只有深入了解被控对象以及被控过程,才能够提出合理科学的控制方案。

1)分析被控对象。详细分析被控对象的工艺流程,了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通,确保分析得全面而准确。
2)画出工艺流程图。经过第一步,应对被控对象的整个工艺流程有了深入的了解,为了更直观、简洁的表示,画出工艺流程图,为后面的系统设计做准备。
3)分析并明确控制任务。根据已经做好的工艺流程图,工程师可以把用户提出的控制要求转换为专业术语,对其逐一进行分解,并从控制的角度将其中的要求转化为多个控制回路。对于过程控制系统可用PID图来表示其中的控制关系。




PLC控制系统总体设计

在控制系统设计之前,需要对系统的方案进行论证。主要是对整个系统的可行性作一个预测性的估计。在此阶段一定要全面地考虑到设计和实施此系统将会遇到的各种问题。如果没有做过相关项目的经验,应当在实地仔细考察,并详细地论证设计此系统中的每一个步骤的可行性。特别是在硬件实施阶段中,稍有不慎,就会造成很大的麻烦,轻则系统不成功,重则会造成严重的人员和财产的损失。工程实施的过程中的阻碍,往往都是由于这一步没有做足工夫而导致的。

系统的总体设计关系到整个系统的总体构架,每个细节都必须经过反复斟酌。首先要能够满足用户提出的基本要求;其次是确保系统的可靠性,不可以经常出现故障,就算出现故障也不会造成大的损失;然后在经济性等方面予以考虑。


一般来说,在系统总体设计时,需要考虑下面几个问题:

(1)确定系统是用PLC单机控制,还是PLC联网控制;确定系统是采用远程I/O还是本地I/O。主要根据系统的大小及用户要求的功能来选择。对于一般的中小型过程控制系统来说,PLC单机控制已基本能够满足功能要求。但也可借鉴集散控制系统的理念,即将危险和控制分散,管理与监控集中。这样可以大大提高系统的可靠性。

(2)是否需要与其它部分通信。一个完整的控制系统,至少会包括三个部分:控制器、被控对象和监控系统。所以对于控制器来说,至少要跟监控系统之间进行通讯。至于是否跟另外的控制单元或部门通讯要根据用户的要求来决定。一般来说,如果用户没有要求,也都会留有这样的通讯接口。

(3)采用何种通信方式。一般来说,在现场控制层级用PROFIBUS DP;而从现场控制层级到监控系统的通讯用PROFINET。但有时候也可互相通用,根据具体情况选择合适的通信方式。

(4)是否需要冗余备份系统。根据系统的所要求的安全等级,选择不同的办法。在数据归档时,为了让归档数据不丢失,可以使用OS服务器冗余;在自动化站(Automation Station,AS),为了使系统不会因故障而导致停机或不可预知的结果,可以使用控制器冗余备份系统。选择适当的冗余备份,可以使系统的可靠性得到大幅提高。


在进行控制系统选型之前,首先考虑系统的网络结构是怎样搭建的。

确定系统的操作站、过程控制站的数目和位置,相互之间是怎样连接的。是否需要工业以太网交换机。

一般情况下,现场控制室和主控制室与电气控制柜分别安放在两个地方,且距离较远,为保证信号的稳定可靠,会考虑用光缆来连接各自的交换机。同时,为了通讯线路的冗余,会考虑选用带荣誉管理功能的工业以太网交换机,将现场操作站和过程控制站组成一个光纤环网。这样,即使有一个方向的通讯断开,也可通过另一个方向继续通讯。

对于过程控制站和现场信号之间的连接,传统的连接方式是将现场信号直接通过硬件连接到过程控制站上。这样如果距离太远,信号传输会有损耗,尤其是模拟量信号。且当信号点很多时,布线也较复杂,浪费材料。所以,一般需在现场安装分布式I/O从站(如果现场为危险区,需选用本质安全型的分布式I/O从站),将现场信号直接连接到I/O从站上,在通过现场总线的方式将信号传送到过程控制站。

PLC作为实现自动化的重要基础,了解、学习PLC成为了进入工控领域的一大敲门砖。小编相信,在你的工控生涯中一定接触过PLC、学习过PLC、使用过PLC,它也必然让你欢喜,让你忧过。





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《2016年工控伺服市场分析报告》

管理类 其中之一 2016-11-25 18:05 发表了文章 来自相关话题

2016年工控伺服市场分析报告











1、伺服市场增长及预测
第一阶段(2011年前)
从2005年以来进入高速发展时期,每年增长率超过25%。在2009年由于整体经济环境不景气增速下滑,但2010年迅速回弹,增长速度超过30%,在2011年相对去年来说增速有所回落。
第二阶段(2012-2014)
进入12年和13年,我国GDP增长继续放缓,中国经济处于增速换挡、转型升级的关键期,并且国际市场萧条出口业务遭重创,在种种矛盾叠加之下,伺服市场持续下滑
第三阶段(2015-2016)
2015至2016年,伺服产品业绩下滑严重,特别是2015年伺服主要应用行业机床、轮胎机械、制药机械等行业遭受大幅度下滑,导致伺服业绩受创严重。





 
2、伺服2015年市场份额
 
2015年伺服市场细分-分竞争对手
目前,国外品牌占据了中国交流伺服市场近80%的市场份额,他们来自日本和欧美。其中,日系产品则以拥有约55%的市场份额而雄踞首位,其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等,其产品特点是技术和性能水准比较符合中国用户的需求,在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势。
除日本、欧美伺服品牌外,以东元(TECO)和台达(Delta)为代表的台系伺服其技术水平和价格水平居于进口中端产品和国产品牌之间,市场占有率从几年前的微不足道提高到超10%。
3 、伺服2015年市场细分
 





2015年伺服市场细分-by行业






伺服90%产品用于OEM市场,集中度较高,其中TOP5行业就占到了整体的50%以上。
需要注意的是电子设备制造行业(包括传统电子设备、半导体、液晶、LED)及机器人行业受政策利好及市场需求量快速增加等因素影响,行业自身及对伺服需求量快速增长(20%以上),2015年行业排名在第一第二。
其中机床工具(包括雕刻机)纺织机械等传统行业受到市场经济大环境的影响,下滑严重,市场份额从原排名第一第二下降至第三第四。
大型伺服的市场主要供应商是西门子、博世力士乐。西门子在高端伺服市场具有传统优势,凭借其数控系统在机床行业的广泛应用,带动其伺服系统有较高增长率。
在中型伺服市场安川以其产品出色的性能和准确的市场定位,占有领先地位。
小型伺服主要用于中低端OEM用户,目前在市场上占有领先地位的厂商是松下、三菱和台达。
近年来,由于伺服技术的优势明显,国内不少变频器领先企业,如汇川技术、英威腾等纷纷转战伺服市场,使得本土伺服企业的竞争力大大增强。与此同时,国产伺服行业的产业链也得到进一步优化。





 
4 、伺服业务模式
伺服的分销渠道发展至今大概有15年的时间,分销模式基本度过起步阶段,目前进入成熟期,而各种问题也随着伺服市场的发展而出现。
分销商的内部竞争问题
分销商的能力跟不上伺服业务发展
目前在分销商层面渐渐出现一些公司间相互并购和整合的趋势,通过这种兼并和业务整合,分销商的发展将进入到一个崭新的阶段,即少数几个大的分销商将通过业务联合越做越大,而一些业务规模较小,资金实力较弱的分销商将逐渐退出市场。





更多内容请关注智造家www.imefuture.com
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2016年工控伺服市场分析报告

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1、伺服市场增长及预测
第一阶段(2011年前)
从2005年以来进入高速发展时期,每年增长率超过25%。在2009年由于整体经济环境不景气增速下滑,但2010年迅速回弹,增长速度超过30%,在2011年相对去年来说增速有所回落。
第二阶段(2012-2014)
进入12年和13年,我国GDP增长继续放缓,中国经济处于增速换挡、转型升级的关键期,并且国际市场萧条出口业务遭重创,在种种矛盾叠加之下,伺服市场持续下滑
第三阶段(2015-2016)
2015至2016年,伺服产品业绩下滑严重,特别是2015年伺服主要应用行业机床、轮胎机械、制药机械等行业遭受大幅度下滑,导致伺服业绩受创严重。

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2、伺服2015年市场份额
 
2015年伺服市场细分-分竞争对手
目前,国外品牌占据了中国交流伺服市场近80%的市场份额,他们来自日本和欧美。其中,日系产品则以拥有约55%的市场份额而雄踞首位,其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等,其产品特点是技术和性能水准比较符合中国用户的需求,在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势。
除日本、欧美伺服品牌外,以东元(TECO)和台达(Delta)为代表的台系伺服其技术水平和价格水平居于进口中端产品和国产品牌之间,市场占有率从几年前的微不足道提高到超10%。
3 、伺服2015年市场细分
 
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2015年伺服市场细分-by行业

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伺服90%产品用于OEM市场,集中度较高,其中TOP5行业就占到了整体的50%以上。
需要注意的是电子设备制造行业(包括传统电子设备、半导体、液晶、LED)及机器人行业受政策利好及市场需求量快速增加等因素影响,行业自身及对伺服需求量快速增长(20%以上),2015年行业排名在第一第二。
其中机床工具(包括雕刻机)纺织机械等传统行业受到市场经济大环境的影响,下滑严重,市场份额从原排名第一第二下降至第三第四。
大型伺服的市场主要供应商是西门子、博世力士乐。西门子在高端伺服市场具有传统优势,凭借其数控系统在机床行业的广泛应用,带动其伺服系统有较高增长率。
在中型伺服市场安川以其产品出色的性能和准确的市场定位,占有领先地位。
小型伺服主要用于中低端OEM用户,目前在市场上占有领先地位的厂商是松下、三菱和台达。
近年来,由于伺服技术的优势明显,国内不少变频器领先企业,如汇川技术、英威腾等纷纷转战伺服市场,使得本土伺服企业的竞争力大大增强。与此同时,国产伺服行业的产业链也得到进一步优化。

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4 、伺服业务模式
伺服的分销渠道发展至今大概有15年的时间,分销模式基本度过起步阶段,目前进入成熟期,而各种问题也随着伺服市场的发展而出现。
分销商的内部竞争问题
分销商的能力跟不上伺服业务发展
目前在分销商层面渐渐出现一些公司间相互并购和整合的趋势,通过这种兼并和业务整合,分销商的发展将进入到一个崭新的阶段,即少数几个大的分销商将通过业务联合越做越大,而一些业务规模较小,资金实力较弱的分销商将逐渐退出市场。

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怎么解决PLC和人机界面干扰?

电气控制类 品管人生 2016-10-25 16:24 发表了文章 来自相关话题

PLC、人机界面现场应用时的抗干扰问题,是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程,涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境,要求我们要综合考虑各方面的因素,必须根据现场的实际情况,从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行全面的考虑,充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力,确保系统安全稳定运行。 


1、PLC控制器抗干扰的软件措施

由于电磁干扰的复杂性,仅采取硬件抗干扰措施是不够的,要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施,有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。例如对开关量输入信号,采用定时器延时的方式多次读入,结果一致再确认有效,提高了软件的可靠性。 


2、正确选择接地点,完善接地系统。

   良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害,还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制器属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC控制器接上专用地线,接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。

   集中布置的PLC控制器适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。分散布置的PLC控制器,应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。

信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时,应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地,要避免多点接地。


3、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。

对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右,还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。

控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外,为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能,可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。


4、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。 


5、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施

输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器。

输出为交流感性负载,可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载,可并联续流二极管,也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合,可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外,采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施,可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路,在电气上完全隔离。


6、设备选型。

在选择设备时,首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等,要选择有较高抗干扰能力的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。
 
 
 
 
 
来源:工控维修那些事儿
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PLC、人机界面现场应用时的抗干扰问题,是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程,涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境,要求我们要综合考虑各方面的因素,必须根据现场的实际情况,从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行全面的考虑,充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力,确保系统安全稳定运行。 


1、PLC控制器抗干扰的软件措施

由于电磁干扰的复杂性,仅采取硬件抗干扰措施是不够的,要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施,有效消除周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术,设计相应的软件标志位;采用间接跳转,设置软件保护等。例如对开关量输入信号,采用定时器延时的方式多次读入,结果一致再确认有效,提高了软件的可靠性。 


2、正确选择接地点,完善接地系统。

   良好的接地是保证PLC控制器可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害,还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制器属高速低电平控制装置,应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给PLC控制器接上专用地线,接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。

   集中布置的PLC控制器适于并联一点接地方式,各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。分散布置的PLC控制器,应采用串联一点接地方式。接地极的接地电阻小于2Ω,接地极最好埋在距建筑物10~15m远处,而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。

信号源接地时,屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时,应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时,屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理,各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地,要避免多点接地。


3、采用性能优良的电源,抑制电网引入的干扰。

对于PLC控制器供电的电源,应采用非动力线路供电,直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器,且变压器容量应比实际需要大1.2~1.5倍左右,还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。

控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电,并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外,为保证电网馈电不中断,可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电,UPS具备过压、欠压保护功能、软件监控、与电网隔离等功能,可提高供电的安全可靠性。对于一些重要的设备,交流供电电路可采用双路供电系统。


4、正确选择电缆的和实施敷设,消除可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输,采用远离技术,信号电缆按传输信号种类分层敷设,相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号,避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,增大电缆之间的夹角,以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰,从干扰途径上阻隔干扰的侵入,要采用屏蔽电力电缆。 


5、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施

输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰,PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时,对于交流输入信号,可在负载两端并接电容和电阻,对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势,可采用RC浪涌吸收器。

输出为交流感性负载,可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载,可并联续流二极管,也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合,可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外,采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施,可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路,在电气上完全隔离。


6、设备选型。

在选择设备时,首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标,如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等,要选择有较高抗干扰能力的产品,如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。
 
 
 
 
 
来源:工控维修那些事儿
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电感--和电流对着干的小精灵

电气控制类 品管人生 2016-10-25 16:20 发表了文章 来自相关话题

和电流对着干?什么意思?呵呵,这是电感元件的一个牛脾气,正是这个牛脾气,在很多地方就不能离开它!

还是先从认识电感开始把!电感实际上构造很简单,拿一根漆包线绕成一个线圈就是一个电感!用磁块做成架把漆包线绕上去就是磁珠电杆,mpn里面常见的都是这个的样子:






在电路图中电感一般用L表示,就像电阻用R、电容用C表示一样,你可以看看电路图中有哪个元件旁边标有L的并且用符号:





 
来表示的就是电感了,在这里需要注意的是,要与这样的






符号区别开,这个符号是电阻的一种表示,千万不要看成是电感了!电感是不分正负极的,在电路中不用分哪边接正电哪边接负电(在某些地方是要分相位的,即电感的线圈绕向,mpn中不用考虑)!电感的大小是用“亨利”来作单位的,简称亨(H),比它小的单位还有毫亨(mH)和微亨(uH),它们之间是以千换算的!

电感到底有什么牛脾气呢?为什么说它给电流对着干呢?原来啊电感在电路当电流要通过它的一瞬间,它就会自己产生一个电压,这个电压的电流方向刚好和要通过去的电流的方向相反——顶牛了!不过这只是一瞬间的事情,随后就没有了这种抵抗了!当在电路中通过电感的电流要断开了的时候,电感又产生一个电压,产生的电流刚好和要断开的电流方向相反——它又不让电流断开!又顶上牛了,呵呵,说它和电流对着干没有委屈它吧?正是电感的这种牛脾气让我们就可以利用它发挥一定的作用,你想一想我们上一讲讲到在电路中有一种方向不断变化着的交流电,这个交流不断变化着的东西有时候我们不需要它,有时候我们又需要它,聪明的人类就自然而然的想到了利用电感的这个牛脾气了,交流电流方向不断改变,电感就不断地抵抗,其结果是方向不断变化的交流电就不能通过电感,直流电由于电流方向不会变化,所以就可以顺利通过电感,电感的大小对交流变化快速度慢的电流阻碍作用也不尽相同:同一个电感对变化快的电流阻挡大对变化慢的交流电阻挡小;对同一个变化速度的交流电来说感值大的阻碍大,感值小的就阻碍小!呵呵,我们通过利用电感的这个性格,轻而易举的就把电路中的交流电和直流电分开了!讲到这里可能大家又想起了电容,电容的特性是“隔直流,同交流”,那么电感的特性就是刚好和电容相反:隔交流,通直流,电路中正是由于电感和电容的有机配合,才让电路中的交流和直流电很容易的分别开来!当然电感的这个特性还有一些其它的作用,这些需要你升级学习,慢慢领会了!

升级理论:要学习透彻电感理论,要认真学习弄通“楞次定律”!

什么是电感器? 电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一。

一、自感与互感

(一)自感

当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。

(二)互感

两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。

二、电感器的作用

电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路;升压,降压也往往离不开它!

现在分析几个电感电路,具体分析一下它们各自在电路中所起的作用:






图一是一个mp3中的vcc和avcc电源滤波电路,vcc和avcc的电压都是3v,vcc是给主控供电的,要求电压稳定并且是纯净的直流电成分,不允许有交流电成分!avcc是给音频放大电路提供能源的,要求有足够的直流电能量提供!可能要问,两个电压即使都是3v为什么还要接上一个电感L1呢?音频放大电路在放大声音的时候,随着高音低音,音大音小的变化,所需要的电流也会大小变化剧烈,电感电容虽说脾气相反但有一个共同的地方就是电感和电容两端的电压不能突变,所以电感L1和两边的电容有一个稳定vcc和avcc电压的作用,也就是声音放大造成电压波动不至于影响供给主控工作的vcc电压的波动;除了这个作用,由L1和两边的电容还有第二个作用,那就是滤波作用,由于声音放大电路里很容易参杂进去交流成分,这个交流成分是决不能进入到vcc电压进入主控的,L1就是为了阻止交流成分进入的主要元件,受到阻挡的交流电成分不能通过L1,就只好乖乖的通过C5和CE5进入地而消失了!C5和CE5+L1+C4和CE4组成的电路又叫“π型”滤波器!






图二是mp3电路中的屏背灯升压电路,mp3中的屏背景灯一般是由2-3个LED灯管头尾相接串接起来的,一个LED灯管需要3v的直流电压才能够点亮,2个串起来就需要6v电压,3个串起来就要9v电压才能够全部点亮!我们知道mp3里的锂电池最高电压也就是4.2v,正常工作电压只有3.7v,这个电压根本没有办法点亮2个以上串接起来的LED灯管,于是就必须把3.7v的电压升高到6v或者9v来点亮LED灯管!上面这个电路就是这样的升压电路。电路中U7是一个升压集成块,它与L7、C28等组成一个震荡的升高的交流电电压,然后再由D2这个元件(叫二极管,下一讲我们就将讲它的作用)把升高的交流电再变成直流电去点亮LED灯管!所以这里的L7电感是升压谐振电感!图三图三是mp3耳机电路有L4、L5、L6三个磁珠电感,其中L4、L5是为了阻挡混在声音中的变化速度快得人耳不能听到的交流成分(叫超声波),让它通过电容C31、C32入地,不再进入耳机让我们感到声音不纯净和疲劳!我们知道,mp3收音机天线是用耳机线做天线的,L6这个磁珠电感的作用就是阻挡耳机线送过来的无线电波信号不能让它进入地只能进入调频收音块的天线接收脚!






图三中U7的6脚是电源输入脚,5脚是退藕,4脚是控制U7的工作状态,高电位(有电压)的时候工作屏背景灯亮,低电位0v的时候停止工作,屏背景灯熄灭,省电状态;3脚是输出补偿,2脚接地,1脚接电感震荡输出。当电感值一定的时候,震荡的速度越快,电流方向变化的速度也越快,输出电压就越高!图三中的 R22是补偿电阻E3、E4、E5是静电高压泻放电阻,也可以不接!
 
 
 
 
来源:工控维修那些事儿
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和电流对着干?什么意思?呵呵,这是电感元件的一个牛脾气,正是这个牛脾气,在很多地方就不能离开它!

还是先从认识电感开始把!电感实际上构造很简单,拿一根漆包线绕成一个线圈就是一个电感!用磁块做成架把漆包线绕上去就是磁珠电杆,mpn里面常见的都是这个的样子:

6.1_.JPG


在电路图中电感一般用L表示,就像电阻用R、电容用C表示一样,你可以看看电路图中有哪个元件旁边标有L的并且用符号:

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来表示的就是电感了,在这里需要注意的是,要与这样的

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符号区别开,这个符号是电阻的一种表示,千万不要看成是电感了!电感是不分正负极的,在电路中不用分哪边接正电哪边接负电(在某些地方是要分相位的,即电感的线圈绕向,mpn中不用考虑)!电感的大小是用“亨利”来作单位的,简称亨(H),比它小的单位还有毫亨(mH)和微亨(uH),它们之间是以千换算的!

电感到底有什么牛脾气呢?为什么说它给电流对着干呢?原来啊电感在电路当电流要通过它的一瞬间,它就会自己产生一个电压,这个电压的电流方向刚好和要通过去的电流的方向相反——顶牛了!不过这只是一瞬间的事情,随后就没有了这种抵抗了!当在电路中通过电感的电流要断开了的时候,电感又产生一个电压,产生的电流刚好和要断开的电流方向相反——它又不让电流断开!又顶上牛了,呵呵,说它和电流对着干没有委屈它吧?正是电感的这种牛脾气让我们就可以利用它发挥一定的作用,你想一想我们上一讲讲到在电路中有一种方向不断变化着的交流电,这个交流不断变化着的东西有时候我们不需要它,有时候我们又需要它,聪明的人类就自然而然的想到了利用电感的这个牛脾气了,交流电流方向不断改变,电感就不断地抵抗,其结果是方向不断变化的交流电就不能通过电感,直流电由于电流方向不会变化,所以就可以顺利通过电感,电感的大小对交流变化快速度慢的电流阻碍作用也不尽相同:同一个电感对变化快的电流阻挡大对变化慢的交流电阻挡小;对同一个变化速度的交流电来说感值大的阻碍大,感值小的就阻碍小!呵呵,我们通过利用电感的这个性格,轻而易举的就把电路中的交流电和直流电分开了!讲到这里可能大家又想起了电容,电容的特性是“隔直流,同交流”,那么电感的特性就是刚好和电容相反:隔交流,通直流,电路中正是由于电感和电容的有机配合,才让电路中的交流和直流电很容易的分别开来!当然电感的这个特性还有一些其它的作用,这些需要你升级学习,慢慢领会了!

升级理论:要学习透彻电感理论,要认真学习弄通“楞次定律”!

什么是电感器? 电感器(电感线圈)和变压器均是用绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)绕制而成的电磁感应元件,也是电子电路中常用的元器件之一。

一、自感与互感

(一)自感

当线圈中有电流通过时,线圈的周围就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电动势(电动势用以表示有源元件理想电源的端电压),这就是自感。

(二)互感

两个电感线圈相互靠近时,一个电感线圈的磁场变化将影响另一个电感线圈,这种影响就是互感。互感的大小取决于电感线圈的自感与两个电感线圈耦合的程度。

二、电感器的作用

电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路;升压,降压也往往离不开它!

现在分析几个电感电路,具体分析一下它们各自在电路中所起的作用:

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图一是一个mp3中的vcc和avcc电源滤波电路,vcc和avcc的电压都是3v,vcc是给主控供电的,要求电压稳定并且是纯净的直流电成分,不允许有交流电成分!avcc是给音频放大电路提供能源的,要求有足够的直流电能量提供!可能要问,两个电压即使都是3v为什么还要接上一个电感L1呢?音频放大电路在放大声音的时候,随着高音低音,音大音小的变化,所需要的电流也会大小变化剧烈,电感电容虽说脾气相反但有一个共同的地方就是电感和电容两端的电压不能突变,所以电感L1和两边的电容有一个稳定vcc和avcc电压的作用,也就是声音放大造成电压波动不至于影响供给主控工作的vcc电压的波动;除了这个作用,由L1和两边的电容还有第二个作用,那就是滤波作用,由于声音放大电路里很容易参杂进去交流成分,这个交流成分是决不能进入到vcc电压进入主控的,L1就是为了阻止交流成分进入的主要元件,受到阻挡的交流电成分不能通过L1,就只好乖乖的通过C5和CE5进入地而消失了!C5和CE5+L1+C4和CE4组成的电路又叫“π型”滤波器!

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图二是mp3电路中的屏背灯升压电路,mp3中的屏背景灯一般是由2-3个LED灯管头尾相接串接起来的,一个LED灯管需要3v的直流电压才能够点亮,2个串起来就需要6v电压,3个串起来就要9v电压才能够全部点亮!我们知道mp3里的锂电池最高电压也就是4.2v,正常工作电压只有3.7v,这个电压根本没有办法点亮2个以上串接起来的LED灯管,于是就必须把3.7v的电压升高到6v或者9v来点亮LED灯管!上面这个电路就是这样的升压电路。电路中U7是一个升压集成块,它与L7、C28等组成一个震荡的升高的交流电电压,然后再由D2这个元件(叫二极管,下一讲我们就将讲它的作用)把升高的交流电再变成直流电去点亮LED灯管!所以这里的L7电感是升压谐振电感!图三图三是mp3耳机电路有L4、L5、L6三个磁珠电感,其中L4、L5是为了阻挡混在声音中的变化速度快得人耳不能听到的交流成分(叫超声波),让它通过电容C31、C32入地,不再进入耳机让我们感到声音不纯净和疲劳!我们知道,mp3收音机天线是用耳机线做天线的,L6这个磁珠电感的作用就是阻挡耳机线送过来的无线电波信号不能让它进入地只能进入调频收音块的天线接收脚!

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图三中U7的6脚是电源输入脚,5脚是退藕,4脚是控制U7的工作状态,高电位(有电压)的时候工作屏背景灯亮,低电位0v的时候停止工作,屏背景灯熄灭,省电状态;3脚是输出补偿,2脚接地,1脚接电感震荡输出。当电感值一定的时候,震荡的速度越快,电流方向变化的速度也越快,输出电压就越高!图三中的 R22是补偿电阻E3、E4、E5是静电高压泻放电阻,也可以不接!
 
 
 
 
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点焊机3D模型

电气控制类 爱在有生之年 2016-10-07 00:20 发表了文章 来自相关话题

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PLC在冰蓄冷中央空调系统控制中的应用

电气控制类 小螺号 2016-09-19 14:32 发表了文章 来自相关话题

 冰储冷中央空调控制系统是以可编程控制器为核心,配以各种传感器、电动调节阀门、变频器等,实现对系统自动化控制,能确保空调末端的供水温度,降低系统的运行费用。它必将日趋成熟,并在楼宇设备控制中大显身手。


1、 引言

冰蓄冷中央空调是将电网夜间谷荷多余电力以冰的冷量形式储存起来,在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务。由于我国大部分地区夜间电价比白天低得多,所以采用冰储冷中央空调能大大减少用户的运行费用。 冰蓄冷中央空调系统配置的设备比常规空调系统要增加一些,自动化程度要求较高,但它能自动实现在满足建筑物全天空调要求的条件下将每天所蓄的能量全部用完,最大限度地节省运行费用。


2 、控制系统结构控

制系统由下位机(现场控制工作站)与上位机(中央管理工作站)组成,下位机采用可编程序控制器(PLC)与触摸屏,上位机采用工业级计算机与打印机,系统配置必要的附件如通信设备接口、网卡、调制解调器等,实现蓄冷系统的参数化与全自动智能化运行。 下位机和触摸屏在现场可以进行系统控制、参数设置和数据显示。上位机进行远程管理和打印,它包含下位机和触摸屏的所有功能。整个系统以下位机的工业级可编程序控制器为核心,实现自动化控制。控制设备与器件包括:传感检测元件、电动阀、变频器等。


2.1 下位机系统(区域工作站)

2.1.1 TP21触摸屏 采用TP27彩色触摸屏作为操作面板,完全取代常规的开关按钮、指示灯等器件,使控制柜面谈得更整洁。并且,TP27触摸屏在现场可实现状态显示、系统设置、模式选择、参数设置、故障记录、负荷记录、时间日期、实时数据显示、负荷曲线与报表统计等功能,中文操作界面直观友好。

2.1.2 SIEMENS可编程序控制器 SIMATIC S7-300系列PLC适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化,其强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 该产品具有光电隔离,高电磁兼容;具有很高的工业适用性,允许的环境温度达60℃;具有很强的抗干扰、抗振动与抗冲击性能,因此在严酷的工作环境中得到了广泛的应用。 自由通讯口方式也是S7-300型PLC的一个很有特色的功能,它使S7-300型PLC可以与任何通讯协议公开的其它设备、控制器进行通讯,即S7-300型PLC可以由用户自己定义通讯协议(例ASCII协议),波特率为1.5Mbit/s(可调整)。因此使可通讯的范围大大增加,使控制系统配置更加灵活、方便。任何具有串行接口的外设,例如:打印机或条形码阅读器、变频器、调制解调器(Modem)、上位PC机等都可连接使用。用户可通过编程来编制通讯协议、交换数据(例如:ASCII码字符),具有RS232接口的设备也可用PC/PPI电缆连接起来进行自由通讯方式通讯。 当上位机脱机时,在下位机控制下,整个系统能正常运行。


2.2 上位机系统(中央管理工作站)

2.2.1 上位机 上位机即图文控制中心,主要由PC机和激光打印机组成,采用SIMATIC WINCC软件平台,采用全中文操作界面,人机对话友好。管理人员和操作者,可以通过观察PC机所显示的各种信息来了解当前和以往整个冰蓄冷自控系统的运行情况和所有参数,并且通过鼠标进行设备管理和执行打印任务。

2.2.2 WINCC软件平台 WINCC软件在自动化领域中可用于所有的操作员控制和监控任务。可将过程控制中发生的事件清楚地显示出来,可显示当前状态并按顺序记录,所记录的数据可以全部显示或选择简要形式显示,可连续或按要求编辑,并可输出打印报表和趋势图。 WINCC能够在控制过程中危急情况的初发阶段进行报告,发出的信号既可以在屏幕上显示出来,也可以用声音表现出来。它支持用在线帮助和操作指南来消除故障。某一WINCC工作站可专门用于过程控制以使那些重要的过程信息不被屏蔽。软件辅助操作策略保证过程不被非法访问,并提供用于工业环境中的无错操作。 WINCC是MICRSOFT WINDOWS98或WINDOWS NT4.0操作系统下,在PC机上运行的面向对象的一流32位应用软件,通过OLE和ODBC视窗标准机制,作为理想的通讯伙伴进入WINDOWS世界,因此WINCC可容易地结合到全公司的数据处理系统中。





动态冰蓄冷系统流程图


3 冰蓄冷系统的控制


3.1 控制目的、范围及主要受控设备

蓄冷控制系统控制目的:通过对制冷主机、储冰装置、板式热交换器、系统水泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制,调整储冰系统各应用工况的运行模式,在最经济的情况下给末端提供一稳定的供水温度。同时,提高系统的自动化水平,提高系统的管理效率和降低管理劳动强度。 控制范围包括整个冰蓄冷系统的参数状态显示、设备状态及控制,主要控制设备有:双工况主机、电动阀、冷却塔、冷却水泵、蓄冰装置、初级乙二醇泵、板式换热器、次级乙二醇泵等。


3.2 控制功能 控制功能包括整个冰蓄冷系统稳定、经济运行所需的功能。

3.2.1 工况转换功能 根据季节和机器运行情况,自控系统具备以下工况转换功能:

a) 双工况主机制冰同时供冷模式;

b) 双工况主机单独制冰模式;

c) 主机与蓄冰装置联合供冷模式;

d) 融冰单独供冷模式;

e) 主机单独供冷模式。

3.2.2 工况的启停、显示和故障报警功能 控制系统按编排的时间顺序,结合负荷预测软件,控制制冷主机及外围设备的启停数量及监视各设备之工作状况与运行参数,如: -制冷主机启停、状态及故障报警;-制冷主机运行参数;-制冷主机缺水保护;-制冷主机供/回水温度、压力遥测和显示;-冷冻水泵启停、状态及故障报警;-乙二醇泵启停、状态及故障报警;-冷却水泵启停、状态及故障报警;-压差旁通管的压差测量与显示;-冷却塔风机启停、状态及故障报警; -冷却塔供/回水温度控制与显示;-供/回水温度、压差遥测控制与显示;-板式换热器侧进出口温度控制与显示;-蓄冰装置进、出口温度遥测控制与显示;-冷冻水回水流量控制与显示;-电动阀开关、调节与阀位控制与显示;-室外温湿度遥测控制与显示;-蓄冰量测量与显示;-末端冷负荷控制。

3.2.3 数据的记录和打印功能 控制系统对一些需要的监测点进行整年趋势记录,控制系统可将整年的负荷情况(包括每天的最大负荷和全日总负荷)和设备运转时间以表格和图表记录下来,供使用者使用。所有监测点和计算的数据均能自动定时打印。

3.2.4 手动/自动转换功能 控制系统配置灵活的手动/自动转换功能。

3.2.5 优化控制功能 根据室外温度、天气预报、天气走势、历史记录等数据自动选择主机优先或融冰优先。在满足末端负荷的前提下,每天使用完储存的冷量,尽量少地运行主机。充分发挥冰储冷系统优势,节约运行费用。

3.2.6 全自动运行功能 系统可脱离上位机工作,根据时间表自动进行制冰和控制系统运行、工况转换、对系统故障进行自动诊断,并向远方报警。触摸屏显示系统运行状态、流程、各节点参数、运行记录、报警记录等。

3.2.7 节假日设定功能 系统可根据时间表自动运行,同时也可预先设置节假日,控制储冰量和储冰时间,使系统在节假日时对不需要供应空调的场所停止供冷。

3.2.8 下位机操作功能 下位机彩色触摸屏操作界面。

下位机操作功能如下:

a) 人机对话。操作人员可通过触摸面板进行人机对话,操作界面完全中文化,具有提示、帮助、参数设置、密匙设置、故障查询、历史记录等功能。

b) 系统设置。包括操作口令设置、运行设置、运行时间表设置、记录溢出处理、自动/手动/测试选择、节假日设置、系统参数设置(包括各节点温度、压力,各介质的流量,储冰量,制冰速率,融冰速率,阀门开度,末端负荷等。)

c) 故障记录、运行记录、历史记录等。


3.3 远程监控 控制系统通过电话线或宽带网,与专家系统连接,对系统进行运行监控、参数修改、数据采集等,使系统不断完善和软件版本升级,让用户得到更好的服务。远程监控的目的是用户可以通过PSTN(公共交换传输网)对冷冻站进行异地远程监控。同时也可以实现远程调试、远程适时监控和在线维护等,从而大大减轻工程人员的工作强度,降低工程成本.


3.4 系统扩展控制 控制系统设计界面友好,PLC和触摸屏均可扩展,内容可扩展、参数也可修改,通过485通讯接口或通信协议实现BAS与冰储冷自控系统一体化,节约投资、方便管理。系统集中控制,减少了动力柜占地面积,又使动力柜型号统一、式样相同、大小一致。

系统扩展控制如下:

a) 污水泵自动控制;

b) 风、排风控制;

c) 活水泵稳压控制;

d) 防水泵定时运行、检测、报警;

e) 淋水泵稳压控制;

f) 筑物夜间轮廓照明自动控制;

g) 低配计量、开关状态检测、报警。


4 结语

通过PLC在冰蓄冷空调系统的推广运用,验证了PLC系统的可靠性特点,保证了系统的安全运行和有效节能,同时也为楼宇设备控制系统的控制器选型提供了新的思路。相信在不久的将来,越来越多的PLC系统在冰蓄冷空调系统的运用中日趋成熟,在楼宇设备控制系统中也将会大显身手。



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 冰储冷中央空调控制系统是以可编程控制器为核心,配以各种传感器、电动调节阀门、变频器等,实现对系统自动化控制,能确保空调末端的供水温度,降低系统的运行费用。它必将日趋成熟,并在楼宇设备控制中大显身手。


1、 引言

冰蓄冷中央空调是将电网夜间谷荷多余电力以冰的冷量形式储存起来,在白天用电高峰时将冰融化提供空调服务。由于我国大部分地区夜间电价比白天低得多,所以采用冰储冷中央空调能大大减少用户的运行费用。 冰蓄冷中央空调系统配置的设备比常规空调系统要增加一些,自动化程度要求较高,但它能自动实现在满足建筑物全天空调要求的条件下将每天所蓄的能量全部用完,最大限度地节省运行费用。


2 、控制系统结构控

制系统由下位机(现场控制工作站)与上位机(中央管理工作站)组成,下位机采用可编程序控制器(PLC)与触摸屏,上位机采用工业级计算机与打印机,系统配置必要的附件如通信设备接口、网卡、调制解调器等,实现蓄冷系统的参数化与全自动智能化运行。 下位机和触摸屏在现场可以进行系统控制、参数设置和数据显示。上位机进行远程管理和打印,它包含下位机和触摸屏的所有功能。整个系统以下位机的工业级可编程序控制器为核心,实现自动化控制。控制设备与器件包括:传感检测元件、电动阀、变频器等。


2.1 下位机系统(区域工作站)

2.1.1 TP21触摸屏 采用TP27彩色触摸屏作为操作面板,完全取代常规的开关按钮、指示灯等器件,使控制柜面谈得更整洁。并且,TP27触摸屏在现场可实现状态显示、系统设置、模式选择、参数设置、故障记录、负荷记录、时间日期、实时数据显示、负荷曲线与报表统计等功能,中文操作界面直观友好。

2.1.2 SIEMENS可编程序控制器 SIMATIC S7-300系列PLC适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化,其强大功能使其无论在独立运行中,或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 该产品具有光电隔离,高电磁兼容;具有很高的工业适用性,允许的环境温度达60℃;具有很强的抗干扰、抗振动与抗冲击性能,因此在严酷的工作环境中得到了广泛的应用。 自由通讯口方式也是S7-300型PLC的一个很有特色的功能,它使S7-300型PLC可以与任何通讯协议公开的其它设备、控制器进行通讯,即S7-300型PLC可以由用户自己定义通讯协议(例ASCII协议),波特率为1.5Mbit/s(可调整)。因此使可通讯的范围大大增加,使控制系统配置更加灵活、方便。任何具有串行接口的外设,例如:打印机或条形码阅读器、变频器、调制解调器(Modem)、上位PC机等都可连接使用。用户可通过编程来编制通讯协议、交换数据(例如:ASCII码字符),具有RS232接口的设备也可用PC/PPI电缆连接起来进行自由通讯方式通讯。 当上位机脱机时,在下位机控制下,整个系统能正常运行。


2.2 上位机系统(中央管理工作站)

2.2.1 上位机 上位机即图文控制中心,主要由PC机和激光打印机组成,采用SIMATIC WINCC软件平台,采用全中文操作界面,人机对话友好。管理人员和操作者,可以通过观察PC机所显示的各种信息来了解当前和以往整个冰蓄冷自控系统的运行情况和所有参数,并且通过鼠标进行设备管理和执行打印任务。

2.2.2 WINCC软件平台 WINCC软件在自动化领域中可用于所有的操作员控制和监控任务。可将过程控制中发生的事件清楚地显示出来,可显示当前状态并按顺序记录,所记录的数据可以全部显示或选择简要形式显示,可连续或按要求编辑,并可输出打印报表和趋势图。 WINCC能够在控制过程中危急情况的初发阶段进行报告,发出的信号既可以在屏幕上显示出来,也可以用声音表现出来。它支持用在线帮助和操作指南来消除故障。某一WINCC工作站可专门用于过程控制以使那些重要的过程信息不被屏蔽。软件辅助操作策略保证过程不被非法访问,并提供用于工业环境中的无错操作。 WINCC是MICRSOFT WINDOWS98或WINDOWS NT4.0操作系统下,在PC机上运行的面向对象的一流32位应用软件,通过OLE和ODBC视窗标准机制,作为理想的通讯伙伴进入WINDOWS世界,因此WINCC可容易地结合到全公司的数据处理系统中。

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动态冰蓄冷系统流程图


3 冰蓄冷系统的控制


3.1 控制目的、范围及主要受控设备

蓄冷控制系统控制目的:通过对制冷主机、储冰装置、板式热交换器、系统水泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制,调整储冰系统各应用工况的运行模式,在最经济的情况下给末端提供一稳定的供水温度。同时,提高系统的自动化水平,提高系统的管理效率和降低管理劳动强度。 控制范围包括整个冰蓄冷系统的参数状态显示、设备状态及控制,主要控制设备有:双工况主机、电动阀、冷却塔、冷却水泵、蓄冰装置、初级乙二醇泵、板式换热器、次级乙二醇泵等。


3.2 控制功能 控制功能包括整个冰蓄冷系统稳定、经济运行所需的功能。

3.2.1 工况转换功能 根据季节和机器运行情况,自控系统具备以下工况转换功能:

a) 双工况主机制冰同时供冷模式;

b) 双工况主机单独制冰模式;

c) 主机与蓄冰装置联合供冷模式;

d) 融冰单独供冷模式;

e) 主机单独供冷模式。

3.2.2 工况的启停、显示和故障报警功能 控制系统按编排的时间顺序,结合负荷预测软件,控制制冷主机及外围设备的启停数量及监视各设备之工作状况与运行参数,如: -制冷主机启停、状态及故障报警;-制冷主机运行参数;-制冷主机缺水保护;-制冷主机供/回水温度、压力遥测和显示;-冷冻水泵启停、状态及故障报警;-乙二醇泵启停、状态及故障报警;-冷却水泵启停、状态及故障报警;-压差旁通管的压差测量与显示;-冷却塔风机启停、状态及故障报警; -冷却塔供/回水温度控制与显示;-供/回水温度、压差遥测控制与显示;-板式换热器侧进出口温度控制与显示;-蓄冰装置进、出口温度遥测控制与显示;-冷冻水回水流量控制与显示;-电动阀开关、调节与阀位控制与显示;-室外温湿度遥测控制与显示;-蓄冰量测量与显示;-末端冷负荷控制。

3.2.3 数据的记录和打印功能 控制系统对一些需要的监测点进行整年趋势记录,控制系统可将整年的负荷情况(包括每天的最大负荷和全日总负荷)和设备运转时间以表格和图表记录下来,供使用者使用。所有监测点和计算的数据均能自动定时打印。

3.2.4 手动/自动转换功能 控制系统配置灵活的手动/自动转换功能。

3.2.5 优化控制功能 根据室外温度、天气预报、天气走势、历史记录等数据自动选择主机优先或融冰优先。在满足末端负荷的前提下,每天使用完储存的冷量,尽量少地运行主机。充分发挥冰储冷系统优势,节约运行费用。

3.2.6 全自动运行功能 系统可脱离上位机工作,根据时间表自动进行制冰和控制系统运行、工况转换、对系统故障进行自动诊断,并向远方报警。触摸屏显示系统运行状态、流程、各节点参数、运行记录、报警记录等。

3.2.7 节假日设定功能 系统可根据时间表自动运行,同时也可预先设置节假日,控制储冰量和储冰时间,使系统在节假日时对不需要供应空调的场所停止供冷。

3.2.8 下位机操作功能 下位机彩色触摸屏操作界面。

下位机操作功能如下:

a) 人机对话。操作人员可通过触摸面板进行人机对话,操作界面完全中文化,具有提示、帮助、参数设置、密匙设置、故障查询、历史记录等功能。

b) 系统设置。包括操作口令设置、运行设置、运行时间表设置、记录溢出处理、自动/手动/测试选择、节假日设置、系统参数设置(包括各节点温度、压力,各介质的流量,储冰量,制冰速率,融冰速率,阀门开度,末端负荷等。)

c) 故障记录、运行记录、历史记录等。


3.3 远程监控 控制系统通过电话线或宽带网,与专家系统连接,对系统进行运行监控、参数修改、数据采集等,使系统不断完善和软件版本升级,让用户得到更好的服务。远程监控的目的是用户可以通过PSTN(公共交换传输网)对冷冻站进行异地远程监控。同时也可以实现远程调试、远程适时监控和在线维护等,从而大大减轻工程人员的工作强度,降低工程成本.


3.4 系统扩展控制 控制系统设计界面友好,PLC和触摸屏均可扩展,内容可扩展、参数也可修改,通过485通讯接口或通信协议实现BAS与冰储冷自控系统一体化,节约投资、方便管理。系统集中控制,减少了动力柜占地面积,又使动力柜型号统一、式样相同、大小一致。

系统扩展控制如下:

a) 污水泵自动控制;

b) 风、排风控制;

c) 活水泵稳压控制;

d) 防水泵定时运行、检测、报警;

e) 淋水泵稳压控制;

f) 筑物夜间轮廓照明自动控制;

g) 低配计量、开关状态检测、报警。


4 结语

通过PLC在冰蓄冷空调系统的推广运用,验证了PLC系统的可靠性特点,保证了系统的安全运行和有效节能,同时也为楼宇设备控制系统的控制器选型提供了新的思路。相信在不久的将来,越来越多的PLC系统在冰蓄冷空调系统的运用中日趋成熟,在楼宇设备控制系统中也将会大显身手。



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