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西门子S7-300工业以太网信号线
发布时间:2023-04-23        浏览次数:53        返回列表

从可靠性和可维护性上看,由于电器控制系统使用了大量的机械触点,存在机械磨损、电弧烧伤等,寿命短,系统的连线多,所以其可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其寿命长、可靠性高。PLC还具有自诊断功能,能查出自身的故障,随时显示给操作人员,并能动态地监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便。

尽管PLC控制有许多的优点,但值得我们注意的是,PLC和继电器逻辑控制在欧洲从20世纪70年代到现在从来没有抵触过。而且PLC和继电器在控制系统中是相辅相成的,直到现在,继电器从来没有停止进一步的发展,包括SIEMENS在内也从来没有承诺普通PLC是安全的,例如,设备的安全控制(停电、重起、人身防护)都是由专门安全继电器来保证的,因此至今欧洲还有许多专门生产商在生产、研发继电器。

1.3 PLC技术开发特点及流程

1968年,美国通用汽车公司提出了使用新一代控制器的设想。第二年(1969年),美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置PDP-14,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器。这时的PLC用固态(集成)电路来代替继电器逻辑电路,用存储器电路中的存储数位(程序)来代替继电器系统的布线,以程序来规定逻辑关系,用固态I/O电路来检测按钮和限位开关的信号,给出输出以控制电动机和其他执行机构。这时的PLC系统只要改变系统中的程序即可改变控制“逻辑”,而无须改造或更换控制硬件等。差不多同时,美国MODICON公司也研制出了084控制器。它们的问世,引起了全世界的瞩目,美国的其他公司和西欧、日本等工业发达国家,也相继研究开发出类似的产品。

后来,随着电子科技的发展及产业应用的需要,其控制功能已经远远超出逻辑控制的范畴,PLC的功能也日益强大,在PLC中加入了模拟量、位置控制及网络等功能,其名称定义为可编程序控制器(Programmable Controller),简称PC。但由于PC易与个人计算机(Personal Computer)的简称PC产生混淆,所以现在仍使用PLC这一简称,而中文仍然称为“可编程序控制器”。

PLC发明之前,在工业控制的顺序控制领域内,常采用诸如继电器、鼓式开关、纸带阅读器等机械、电气式器件作为控制元件,尤其是控制继电器,在离散制造过程控制领域内,成为“开关控制系统”中*广泛使用的器件。但是,随着工业现代化的发展,生产规模越来越大,劳动生产率及产品质量的要求在不断提高,对于控制系统的可靠性也提出了更高的要求,原有的“继电器控制系统”已不适应需要,究其原因是它存在动作缓慢、寿命短、可靠性差、体积大和耗电多等缺点。

到20世纪60年代,美国汽车工业需要进行大规模的技术改造和设备更新,但由传统的继电器控制装置来进行控制,不仅体积庞大、故障率高、柔性差、不灵活、耗能,而且调试困难,可靠性也差。虽然小型计算机已日趋完善,应用领域也在不断扩大,但小型计算机用于开关控制系统,又显然存在“大马拉小车”的情况,这是由于小型计算机的特点决定的:编程复杂,要求有较高水平的编程人员和操作人员;需要配套非标准的外部接口,对环境和现场条件的要求过高;功能过剩,机器资源未能充分利用;造价高昂。需要与可能性,促使人们寻求新的出路,PLC应运而生。

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可编程序控制器是在继电器控制的基础上开发出的产品,是一种专为在工业环境下应用而设计的计算机控制系统。它是以微处理器为基础,综合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术等发展起来的一种通用工业自动控制装置,主要面向控制过程和用户。可编程序控制器采用可编程序的存储器,能够执行逻辑控制、顺序控制、计数、定时和算术运算等操作功能,并能通过开关量、模拟量的输入和输出完成对各种机械或生产过程的控制。西门子S7-300 PLC主机。

可编程序控制器的功能是不断变化的。*初,其产品名称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),主要用于顺序控制,替代传统的继电接触控制系统。虽然它采用了计算机的设计思想,但是实际上它只能进行逻辑运算。随着微处理器技术的发展,其功能不断完善和加强,现在的可编程序控制器已具备了算术运算、模拟量控制、过程控制,以及远程通信等强大功能。因为早期的可编程序逻辑控制器已不能描述其多功能的特点,所以1980年,美国电气制造商协会NEMA(National Electrical Manufacturers Association)给它起了一个新的名称“可编程序控制器”(Programmable Controller,PC)。但是国内已将PC作为个人计算机(Personal Computer)的代名词,为加以区别,因此国内仍沿用PLC表示可编程序控制器

PLC控制与传统控制技术

PLC控制是在继电器控制的基础上发展而来的一种控制技术,因此PLC控制系统与电器控制系统相比,有许多相似之处,但也有许多不同,不同之处主要体现在以下几个方面。

(1)从控制方法上看,电器控制系统的控制逻辑采用硬件接线,利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑,只能完成既定的逻辑控制,其连线多且复杂、体积大、功耗大,系统构成后,想再改变或增加功能较为困难。另外,继电器的触点数量有限,因此电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。而PLC采用了计算机技术,其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中的,要改变控制逻辑只需改变程序,因而很容易改变或增加系统功能。又由于其系统连线少、体积小、功耗小,而且PLC所谓的“软继电器”实质上是存储器单元的状态,所以“软继电器”的触点数量是无限的,PLC系统的灵活性和可扩展性好。

(2)从工作方式上看,在继电器控制电路中,当电源接通时,电路中的所有继电器都处于受制约状态,即该吸合的继电器都同时吸合,不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合,这种工作方式称为并行工作方式。而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行的,各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序,这种工作方式称为串行工作方式。

(3)从控制速度上看,电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制,工作频率低,时间为ms级,而且机械触点还会出现抖动问题。而PLC是通过程序指令控制半导体电路来实现控制的,速度快,程序指令执行时间在μs级,且不会出现触点抖动问题。

(4)从定时和计数控制上看,电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制,时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响,定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路作为定时器,时钟脉冲由晶体振荡器产生,精度高,定时范围宽,用户可根据需要在程序中设定定时值,修改方便,不受环境的影响,且PLC具有计数功能,而电器控制系统一般不具备计数功能。


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