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認識PLC可編程序控制器

發(fā)布時間：2020-05-19人氣：66

　　PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器

，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)

，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器

，用于其內(nèi)部存儲程序

，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時

，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程

。DCS集散系統(tǒng): DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全稱為集散型控制系統(tǒng)

。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業(yè)中廣泛使用的

，盡量將控制所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術(shù)產(chǎn)品

。DCS一般由五部份組成：1：控制器2：I/O板 3：操作站 4：通訊網(wǎng)絡(luò) 5：圖形及遍程軟件。

　　一

、PLC的發(fā)展歷程

　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制

，它按照邏輯條件進行順序動作

，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集

。傳統(tǒng)上

，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的

。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求

，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置

，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制

，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller(PC)

。

　　個人計算機(簡稱PC)發(fā)展起來后，為了方便

，也為了反映可編程控制器的功能特點

，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)，現(xiàn)在

，仍常常將PLC簡稱PC。

　　PLC的定義有許多種

。國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計

。它采用可編程序的存貯器

，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制

、定時

、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的

、模擬的輸入和輸出

，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程

。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備

，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體

，易于擴充其功能的原則設(shè)計。

　　上世紀(jì)80年代至90年代中期

，是PLC發(fā)展最快的時期

，年增長率一直保持為30~40%。在這時期

，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高

，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)

。

　　PLC具有通用性強、使用方便

、適應(yīng)面廣

、可靠性高

、抗干擾能力強

、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位

，在可預(yù)見的將來

，是無法取代的

。

　　二、PLC的構(gòu)成

　　從結(jié)構(gòu)上分

，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種

。固定式PLC包括CPU板、I/O板

、顯示面板

、內(nèi)存塊、電源等

，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊

、I/O模塊

、內(nèi)存、電源模塊

、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置

。

　　三、CPU的構(gòu)成

　　CPU是PLC的核心

，起神經(jīng)中樞的作用

，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)

，并存入規(guī)定的寄存器中

，同時

，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等

。進入運行后

，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令

，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路

。

　　CPU主要由運算器、控制器

、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)

、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片

、總線接口及有關(guān)電路

。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)

，是PLC不可缺少的組成單元

。

　　在使用者看來

，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路

，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作

，由它讀取指令

、解釋指令及執(zhí)行指令

。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制

。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作

。寄存器參與運算

，并存儲運算的中間結(jié)果

，它也是在控制器指揮下工作。

　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)

，它們決定著PLC的工作速度

，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。

　　四

、I/O模塊

　　PLC與電氣回路的接口

，是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路

，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)

。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)

，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入(DI)，開關(guān)量輸出(DO)

，模擬量輸入(AI)

，模擬量輸出(AO)等模塊

。

　　開關(guān)量是指只有開和關(guān)(或1和0)兩種狀態(tài)的信號

，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：

　　開關(guān)量：按電壓水平分

，有220VAC

、110VAC、24VDC

，按隔離方式分

，有繼電器隔離和晶體管隔離

。

　　模擬量：按信號類型分

，有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等

，按精度分

，有12bit,14bit,16bit等。

　　除了上述通用IO外

，還有特殊IO模塊

，如熱電阻、熱電偶

、脈沖等模塊

。

　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少

，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。

　　五

、電源模塊

　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源

。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源

。電源輸入類型有：交流電源(220VAC或110VAC)

，直流電源(常用的為24VDC)。

　　六

、底板或機架

　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架

，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系

，使CPU能訪問底板上的所有模塊

，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體

。

　　七

、PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備

　　1、編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用

、監(jiān)測運行

、檢查維護不可缺少的器件，用于編程

、對系統(tǒng)作一些設(shè)定

、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行

。小編程器PLC一般有手持型編程器

，目前一般由計算機(運行編程軟件)充當(dāng)編程器。

、人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕

，目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛

，由計算機(運行組態(tài)軟件)充當(dāng)人機界面非常普及

。

　　3、輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)

，如EPROM

、EEPROM寫入器、條碼閱讀器

，輸入模擬量的電位器

，打印機等。

　　八

、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)

　　依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集

、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此

，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著

，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點說法。

　　PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能

，它使PLC與PLC 之間

、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體

，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口

，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口

。

　　PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性

，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，PLC各廠家均有采用

。

　　對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)?div id="d48novz" class="flower left">

？刂葡到y(tǒng))來講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的

。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的

，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展;其次

，針對不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式

，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議

、機制的前提下進行;再次綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性

、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)

。

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