PLC在实际生活的应用论文.doc

在实际生活的应用 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。 一、在生活小区的应用在居民小区的应用 国内的低压配电网络结构复杂，不同楼层、不同建筑时期的楼宇配电网结构都不相同，接入方案尚无法统一。PLC网络结构灵活，可根据用户数的数量做出相应的改变。根据配电网线路、楼宇结构和用户的特点，方案可分为高层住宅楼、低层住宅楼和商业写字楼三种情况考虑。 1、低层住宅：楼宇结构特点：底层住宅楼每栋有5到6层，分为多个单元，每个单元有独立的楼梯，每层24户。楼中通常有6080住户，大一些的可达100户。 低压配电网结构：一台配电变压器负责56栋楼，每单元有一条电力线从底层一直到达顶层，在每楼层有该层用户的电表，一层有单元所有用户的总电表。 组网方案：采用FTTZ+PLC或光纤到变压器+PLC的方案。以配电网物理网络划分为基础，一个单元放置一台PLC局端设备，用户共享电力线。用户较少时，可以扩大共享范围，几个单元甚至几栋楼实现共享。当用户增多时，再根据用户的分布，灵活划分共享范围。 PLC Modem通过USB、RJ45等接口与用户计算机相连，保证端到端2Mbps带宽，多个PLC Modem可组成小型局域网。 该方案针对用户相对集中、上网需求较少的住宅楼。 2、高层住宅：楼宇结构特点：新建的高层住宅楼高度为十几到二十几层，住户密度大且集中，每栋楼内大约有150到200户。 低压配电网结构：楼内地下室通常有独立的配电间，一台配电变压器将10KV电压转变为220V民用电压。楼内有多条电力线通向住户，每条电力线为一层或相邻几层的住户输电。电力线三相负载基本平均，楼层的竖井有配电箱，箱内有楼层总电表和各户的分电表。 组网方案：接入采用FTTB+PLC的方案，光纤到小区，光纤到楼。楼内采用PLC接入，以配电网物理网络为基础，将配电网分为不同的用户接入共享区域，根据实际情况确定接入方案。 PLC局端设备放在地下室的配电间内，使用同一条电力线的一层或相邻几层用户作为一共享区域，共用一台PLC局端设备。若用户较少，可将多个共享区域合并，连接到同一台设备。如将没慈嘞呗坊郑褂肁相线路的用户共享A相电力线；甚至可以让全楼的用户共享同一条电力线。这样可在保证用户上网带宽的同时，使设备保持较高的利用率。用户增多后，可方便的把共享区域分开，对原有用户的使用不会产生影响。 用户端设备PLC Modem从电力线中分离出数据信号，通过USB、RJ45等接口与用户计算机相连，保证端到端2Mbps带宽。多个PLC Modem可组成小型局域网。 该方案主要针对用户居住集中、上网率高的小区高层住宅楼，可结合远程抄表、家政自动化等应. 3、商用写字楼：商业写字楼内主要是中小型企业，这些用户对网络带宽和安全性的需求并不很高，PLC宽带接入就可以满足用户的要求。 写字楼的接入采用FTTB+以太网+PLC的方案，光纤到楼。安装一台交换机或集线器，作为楼宇的核心交换设备，在楼层做以太网的综合布线，保证100M带宽到楼层。在楼层配电间安装PLC局端设备，根据企业用户需要的端口数划分共享区域。端口数较多的用户可独享一台PLC设备，端口数少的用户可共享PLC设备。 信号通过电力线传输到办公房间，通过PLC Modem到达用户的计算机。采用PLC接入的企业，不需在办公室内作布线，利用电力线就可实现高速上网，同时可以组建企业的内部局域网。 二、PLC接入方式 电力线通信技术，英文简称PLC，是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出来，并传送到计算机或电话上，以实现信息传递。该技术在不需要重新布线的基础上，在现有电线上实现数据、语音和视频等多业务的承载，也就是实现四网合一。终端用户只要插上电源插头，就可以实现因特网接入。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M45M之间。PLC设备分为局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。三、PLC的基本结构 1、中央处理单元(CPU）：中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 2、存储器：存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 3、电源 ：PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。 四、PLC的工作原理1、 扫描技术：当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 (三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 (三) 输出刷新阶段 当