伴随科技发展,很多工业控制产品都加设了智能控制和通信功能,如变频器、软启动器等。可以和现代的可编程控制器通信联网,实现更强大的控制功能。通过双绞线、同轴电缆或光纤联网,信息可以传送到几十公里远的地方,通过Modem和互联网可以与世界上其他地方的计算机装置通信。
相当多的大中型控制系统都采用上位计算机加可编程控制器的方案,通过串行通信接口或网络通信模块,实现上位计算机与可编程控制器交换数据信息。组态软件引发的上位计算机编程革命,很容易实现两者的通信,降低了系统集成的难度,节约了大量的设计时间,**了系统的可靠性。国际上比较**的组态软件有Intouch、Fix等,国内也涌现出了组态王、力控等一批组态软件。有的可编程控制器厂商也推出了自己的组态软件,如西门子公司的WINCC。本章小结
可编程控制器(PLC)是以微机技术为核心的通用工业控制装置,它将传统的继电器-接触器控制技术与计算机技术、通信技术融于一体,具有功能强大、环境适用性好、编程简单、使用方便等优点。
PLC的硬件系统由主机系统、输入/输出扩展环节及外部设备组成。PLC是采用周期循环扫描的工作方式,一个扫描周期主要可分为:读输入阶段、执行程序阶段、处理通信请求阶段、执行CPU自诊断测试阶段、写输出阶段。执行完一个周期后,PLC再进入下一个循环周期,重新执行输入采样阶段,周而复始。
PLC的生产厂家很多,国内国外都有,其点数、容量、功能各有差异,但都自成系列,比较有影响的厂家有西门子的S系列和三菱FX系列等。
自20世纪60年代第一台PLC问世以来,PLC已很快被应用到汽车制造、机械加工、冶金、矿业、轻工等各个领域,大大推进了机电一体化进程。经过长时间的发展和完善,PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉,这是一个目前任何其他工业控制器[包括集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等]都无法与之相提并论的巨大知识资源。
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在PLC的梯形图中,一般都规定执行元件不能多个串联,而其触点所代表的逻辑量则可以在梯形图中被多次反复引用,当然电路的各输入/输出(I/O)信号也可以在梯形图中被多次反复引用。梯形图是一种软件,是PLC图形化的程序。在继电器电路中,各个继电器可以并行工作,而PLC则是串行工作的,即PLC的中央处理单元(CPU)在同一时间只能处理一种指令。
自20世纪60年代第一台PLC问世以来,PLC已很快被应用到汽车制造、机械加工、冶金、矿业、轻工等各个领域,大大推进了机电一体化进程。
经过长时间的发展和完善,PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉,这是一个目前任何其他工业控制器(包括DCS和FCS等)都无法与之相提并论的巨大知识资源。实践也进一步证明:PLC系统硬件技术成熟、性能价格比较高、运行稳定可靠、开发过程也简单方便、运行维护成本很低。上述特点造就了PLC的旺盛生命力,造就了PLC的快速进化。
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PLC与继电器控制的区别主要体现在:组成器件不同,PLC中是软继电器;触点数量不同,PLC编程中无触点数的限制;实施控制的方法不同,PLC是主要软件编程控制,而继电器控制依靠硬件连线完成。1.5.3 可编程控制器的应用
目前,可编程控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断**,应用范围还在不断扩大,主要有以下几个方面:
(1)逻辑控制
可编程控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力,可以实现逻辑运算,用触点和电路的串、并联,代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备,也可以用于自动生产线,其应用领域*为普及,包括微电子、家电行业也有广泛的应用。
(2)运动控制
可编程控制器使用专用的运动控制模块,或灵活运用指令,使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。随着变频器、电动机启动器的普遍使用,可编程控制器可以与变频器结合,运动控制功能更为强大,并广泛地用于各种机械,如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。
(3)过程控制
可编程控制器可以接收温度、压力、**等连续变化的模拟量,通过模拟量I/O模块,实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换,并对被控模拟量实行闭环PID控制。现代的大中型可编程控制器一般都有PID闭环控制功能,此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备,以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。
现在的PLC是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展而来的一种新型工业控制装置,是工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,并与机器人、计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)并称为工业生产的三大支柱。
PLC的进化是在继电器控制逻辑基础上,与计算机、控制、通信(Computer、Control、Communication,3C)技术相结合,不断发展完善的。它从过去的小规模、单机、顺序控制,已经发展到包括过程控制、传动控制、位置控制、通信控制等场合的大部分现代工业控制领域和部分商用民用控制领域。在通信能力上,由于现场总线的出现,使得一个个独立的PLC系统不再是信息孤岛。实时以太网技术也走进了PLC厂商的视野,甚至在实时以太网产品中已经能够支持CANOpen等现场总线。实时以太网应用的另一方面意义在于,控制层与管理层的界线不再那么截然分明。随着PLC运算能力的不断**,PLC在数据交换方面的能力和需求也在不断**,另一方面,信息技术(IT)的飞速发展使得微型高速存储设备的容量越来越大,价格越来越低,可靠性却越来越有保障。越来越多的PLC控制系统已经在使用64MB、128MB甚至更大容量的闪速(Flash)存储设备。
从长远来讲,PLC的制造商将会根据工业用户的需求集成更多的系统功能,逐渐降低用户的使用难度,缩短开发周期,节约产品开发成本。但是这是一个逐渐发展的过程。就目前技术现状而言,一些复杂的控制要求依然要使用那些“高档”的控制系统,使用相对复杂的编程手段,对工业用户依然要求具备专业的控制技术知识。