可編程控制器,PLC可編程控制器簡介
可編程控制器簡稱--PLC是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì),可編程控制器是工業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一、PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。
PLC是在繼電器控制邏輯基礎(chǔ)上,與3C(Computer,Control,Communication)技術(shù)相結(jié)合,不斷發(fā)展完善的。目前已從小規(guī)模單機(jī)順序控制,發(fā)展到包括過程控制、位置控制等場合的所有控制領(lǐng)域。
自動化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC,有的是集中安裝在控制室,有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場的各單機(jī)設(shè)備上,雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中,但PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置,在設(shè)計(jì)和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施,故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性,因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù),具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說,使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比,電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC帶有硬件故障自我檢測功能,出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中,應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣,整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。
長期以來,plc始終處于工業(yè)控制自動化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場,為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供非?煽康目刂品桨,與dcs和工業(yè)pc形成了三足鼎立之勢。同時,plc也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊,尤其是工業(yè)pc所帶來的沖擊。
可以說plc在我國尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在plc應(yīng)用方面,我國是很活躍的,應(yīng)用的行業(yè)也很廣。
微型化、網(wǎng)絡(luò)化、pc化和開放性是plc未來發(fā)展的主要方向。在基于plc自動化的早期,plc體積大而且價(jià)格昂貴。但在最近幾年,微型plc(小于32
i/o)已經(jīng)出現(xiàn),價(jià)格只有幾百歐元。隨著軟plc(soft
plc)控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展,安裝有軟plc組態(tài)軟件和pc-based控制的市場份額將逐步得到增長。
當(dāng)前,過程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢之一就是ethernet技術(shù)的擴(kuò)展,plc也不例外,F(xiàn)在越來越多的plc供應(yīng)商開始提供ethernet接口。可以相信,plc將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移,尤其是基于工業(yè)pc的控制系統(tǒng)。
目前,PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況大致可歸納為如下幾類:
開關(guān)量的邏輯控制:這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等;模擬量控制:在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,必須實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制;運(yùn)動控制:PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說,早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合;過程控制:過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。
PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用;數(shù)據(jù)處理:現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或?qū)⑺鼈兇蛴≈票。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),如無人控制的柔性制造系統(tǒng);也可用于過程控制系統(tǒng),如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng);通信及聯(lián)網(wǎng):PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展,工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。