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竞争如此激烈的时代,不懂PLC怎么行?

技皆知 2019-11-12 15:27 发文

一、什么是PLC?

  PLC是“可编程序控制器”(Programmable Logic Controller)的简称,是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器,可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能,后来随着不断地发展,这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等各类功能,名称也改为可编程控制器(Programmable Controller),但是由于它的简写PC与个人电脑(Personal Computer)的简写相冲突,加上习惯的原因,人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼,并仍使用PLC这一缩写。可以看出,PLC就是计算机家族中的一员,是一种主要应用于工业自动控制领域的微型计算机。

二、PLC的起源?

  1968年,因美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时,发现继电器、接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差,故提出取代继电器控制装置的招标要求;

  1969年,美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP-14),在通用汽车公司的生产线上试用后,效果显著;首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程逻辑控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC;

  1971年,日本研制出第一台可编程控制器(DCS-8);

  1973年,德国研制出第一台可编程控制器;

  1974年,中国研制出第一台PLC;

  1977年,我国在工业应用领域推广PLC。

  最初的目的是替代机械开关装置(继电模块)。然而,自从1968年以来,PLC的功能逐渐代替了继电器控制板,现代PLC具有更多的功能。其用途从单一过程控制延伸到整个制造系统的控制和监测。

三、PLC的基本结构?

  PLC的基本组成主要有中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几部分。

  1、中央处理器

  CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心,它不断采集输入信号,执行用户程序,刷新系统输出。

  2、储存器

  PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序,用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。

  3、IO接口

  PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU;PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号,以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术,可以有效地保护内部电路。

  输入接口电路

  PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短,可以直接与接近开关,光电开关等电子输入装置连接;交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。

  交流输入电路和直流输入电路类似,外接的输入电源改为220V交流电源。

  输出接口电路

  输出接口电路通常有3种类型:继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。

  继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似,只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。

  4、扩展通信接口

  PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连,使PLC的配置更加灵活,以满足不同控制系统的需要;通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连,从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。

  5、电源

  PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源,内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源,使PLC能正常工作。

四、PLC的功能?

  PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的,这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。 

  PLC是以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置,具有可靠性高、体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用及维护方便等一系列的优点,因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中有着广泛的应用,成为现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM)之一。根据PLC的特点,可以将其功能形式归纳为以下几种类型。

  (1)开关量逻辑控制

  PLC具有强大的逻辑运算能力,可以实现各种简单和复杂的逻辑控制。这是PLC的最基本也最广泛的应用领域,它取代了传统的继电器接触器的控制。

  (2)模拟量控制

  PLC中配置有A/D和D/A转换模块。A/D模块能将现场的温度、压力、流量、速度等模拟量转换变为数字量,再经PLC中的微处理器进行处理(微处理器处理的只能是是数字量),然后进行控制;或者经D/A模块转换后变成模拟量,然后控制被控对象,这样就可实现PLC对模拟量的控制。

  (3)过程控制

  现代大中型的PLC一般都配备了PID控制模块,可进行闭环过程控制。当控制过程中某一个变量出现偏差时,PLC能按照PID算法计算出正确的输出,进而控制调整生产过程,把变量保持在整定值上。目前,许多小型PLC也具有PID控制功能。

  (4)定时和计数控制

  PLC具有很强的定时和计数功能,它可以为用户提供几十甚至上百、上千个定时器和计数器。其计时的时间和计数值可以由用户在编写用户程序时任意设定,也可以由操作人员在工业现场通过编程器进行设定,进而实现定时和计数的控制。如果用户需要对频率较高的信号进行计数,可以选择高速计数模块。

  (5)顺序控制

  在工业控制中,可采用PLC步进指令编程或用移位寄存器编程来实现顺序控制。

  (6)数据处理

  现代的PLC不仅能进行算术运算、数据传送、排序及查表等操作,而且还能进行数据比较、数据转换、数据通信、数据显示和打印等,它具有很强的数据处理能力。

  (7)通信和联网

  现代PLC大多数都采用了通信、网络技术,有RS-232或RS-485接口,可进行远程I/O控制。多台PLC彼此间可以联网、通信,外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处理单元之间可以实现程序和数据交换,如程序转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处理器按标准的硬件接口或专有的通信协议完成程序和数据的转移。

五、PLC的应用领域?

  目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。

  (1)开关量的逻辑控制

  这是PLC最基本,也是最广泛的应用领域,它取代了传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制;既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线,如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线及电镀流水线等。

  (2)模拟量控制

  在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使PLC处理模拟量,必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使PLC用于模拟量控制。

  (3)运动控制

  PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块,可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC生产厂家的产品几乎都具有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

  (4)过程控制

  过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制,在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法,大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。

  (5)数据处理

  现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表及位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,进而完成一定的控制操作;也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

  (6)通信及联网

  PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC生产厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。

六、全球十大PLC品牌排行榜有哪些?

  德国(SIEMENS)西门子

  法国(schneider)施耐德

  德国(BECKHOFF)倍福

  日本(OMRON)欧姆龙

  德国(LTI-Motion)路斯特

  日本(Mitsubishi)三菱电机

  美国(ROCKWELL)罗克韦尔

  日本(Panasonic)松下

  瑞士(ABB)

  美国(Emerson)艾默生

  今天带大家初步了解了有关PLC的小知识,更多精彩内容敬请期待。


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