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什么是PLC

点击次数:795 发布时间:2016-05-18

本文重要介绍了PLC的特点及利用领域,回想了PLC的国内外发展状态,并就PLC的未来作出展望。

快乐飞艇手机APP计划作为通用工业把持盘算机,30年来,可编程把持器从无到有,实现了工业把持领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功效从弱到强,实现了逻辑把持到数字把持的进步;其利用领域从小到大,实现了单体设备简略把持到胜任运动把持、过程把持、及集散把持等各种任务的跨越。今天的可编程把持器正在成为工业把持领域的主流把持设备,在世界各地施展着越来越大的作用。

1. 可编程把持器的定义

可编程把持器,简称PLC(Programmable logic Controller),是指以盘算机技巧为基础的新型工业把持装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:

“PLC是一种专门为在工业环境下利用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储履行逻辑运算、次序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模仿式的输入和输出,把持各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应当按易于与工业把持系统形成一个整体,易于扩大其功效的原则而设计。”

2。 PLC的特点

2.1可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是电气把持设备的要害性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技巧,采用严格的生产工艺制作,内部电路采用了先进的抗干扰技巧,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些应用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,应用PLC构成把持系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功效,涌现故障时可及时发出警报信息。在利用软件中,利用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断掩护。这样,全部系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2.2配套齐全,功效完善,实用性强
快乐飞艇手机APP计划PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业把持场合。除了逻辑处理功效以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字把持领域。近年来PLC的功效单元大批涌现,使PLC渗透到了地位把持、温度把持、CNC等各种工业把持中。加上PLC通信能力的加强及人机界面技巧的发展,应用PLC组成各种把持系统变得非常容易。

2.3易学易用,深受工程技巧人员欢迎
PLC作为通用工业把持盘算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技巧人员吸收。梯形图语言的图形符号与表达方法和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑把持指令就可以方便地实现继电器电路的功效。为不熟悉电子电路、不懂盘算机原理和汇编语言的人应用盘算机从事工业把持打开了方便之门。

2.4系统的设计、建造工作量小,掩护方便,容易改革
PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了把持设备外部的接线,使把持系统设计及建造的周期大为缩短,同时掩护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过转变程序转变生产过程成为可能。这很合适多品种、小批量的生产场合。

2.5体积小,重量轻,能耗低
以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想把持设备。

3. PLC的利用领域

快乐飞艇手机APP计划目前,PLC在国内外已广泛利用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制作、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,应用情况大致可归纳为如下几类。

3.1开关量的逻辑把持
这是PLCzui基础、zui广泛的利用领域,它代替传统的继电器电路,实现逻辑把持、次序把持,既可用于单台设备的把持,也可用于多机群控及主动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

3.2模仿量把持
在工业生产过程当中,有许多持续变更的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模仿量。为了使可编程把持器处理模仿量,必须实现模仿量(Analog)和数字量(Digital)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,使可编程把持器用于模仿量把持。

3.3运动把持
PLC可以用于圆周运动或直线运动的把持。从把持机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接地位传感器和履行机构,现在一般应用专用的运动把持模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴地位把持模块。世界上各重要PLC厂家的产品几乎都有运动把持功效,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

3.4过程把持
过程把持是指对温度、压力、流量等模仿量的闭环把持。作为工业把持盘算机,PLC能编制各种各样的把持算法程序,完成闭环把持。PID调节是一般闭环把持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也具有此功效模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程把持在冶金、化工、热处理、锅炉把持等场合有非常广泛的利用。

3.5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、位操作等功效,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,完成必定的把持操作,也可以利用通信功效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把持系统,如无人把持的柔性制作系统;也可用于过程把持系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型把持系统。

3.6通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着盘算机把持的发展,工厂主动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分器重PLC的通信功效,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。

4. PLC的国内外状态

快乐飞艇手机APP计划世界上公认的*台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及盘算机发展程度,早期的PLC重要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简略的逻辑把持及定时、计数功效。20世纪70年代初涌现了微处理器。人们很快将其引入可编程把持器,使PLC增长了运算、数据传送及处理等功效,完成了真正具有盘算机特点的工业把持装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技巧人员应用,可编程把持器采用和继电器电路图类似的梯形图作为重要编程语言,并将参加运算及处理的盘算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技巧和继电器惯例把持概念相联合的产物。

20世纪70年代中末期,可编程把持器进入实用化发展阶段,盘算机技巧已全面引入可编程把持器中,使其功效产生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模仿量运算、PID功效及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初,可编程把持器在先进工业国家中已获得广泛利用。这个时代可编程把持器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程把持器的国家日益增多,产量日益上升。这标记着可编程把持器已步入成熟阶段。

20世纪末期,可编程把持器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从把持规模上来说,这个时代发展了大型机和超小型机;从把持能力上来说,出身了各种各样的特别功效单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的把持场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使利用可编程把持器的工业把持设备的配套更加容易。目前,可编程把持器在机械制作、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的利用都得到了长足的发展。

我国可编程把持器的引进、利用、研制、生产是伴随着改革开放开端的。zui初是在引进设备中大批应用了可编程把持器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的利用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程把持器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子盘算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了必定的规模并在工业产品中获得了利用。此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较的PLC生产厂家。可以预期,随着我国现代化过程的深入,PLC在我国将有更广阔的利用天地。

5. PLC未来展望

21世纪,PLC会有更大的发展。从技巧上看,盘算机技巧的新成果会更多地利用于可编程把持器的设计和制作上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种涌现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业把持场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会涌现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会涌现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程把持器和其它工业把持盘算机组网构成大型的把持系统是可编程把持器技巧的发展方向。目前的盘算机集散把持系统DCS(Distributed Control System)中已有大批的可编程把持器利用。伴随着盘算机网络的发展,可编程把持器作为主动化把持网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域施展越来越大的作用。
 

1 PLC基础知识

1.1 PLC的发展过程
  
在工业生产过程中,大批的开关量次序把持,它按照逻辑条件进行次序动作,并按照逻辑关系进行连锁掩护动作的把持,及大批离散量的数据采集。传统上,这些功效是通过气动或电气把持系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出代替继电气把持装置的请求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技巧的把持装置,采用程序化的手段利用于电气把持,这就是*代可编程序把持器,称Programmable Controller(PC)。
  
个人盘算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反响可编程把持器的功效特点,可编程序把持器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。
  
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展zui快的时代,年增长率一直保持为30~40%。在这时代,PLC在处理模仿量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度进步,PLC逐渐进入过程把持领域,在某些利用上代替了在过程把持领域处于统治地位的DCS系统。
  
PLC具有通用性强、应用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简略等特点。PLC在工业主动化把持特别是次序把持中的地位,在可预感的将来,是无法代替的。

1.2 PLC的构成
  
从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包含CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包含CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照必定规矩组合配置。

1。3 CPU的构成

CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功效吸收并存贮用户程序和数据,用扫描的方法采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的存放器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法毛病等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的把持信号,去指挥有关的把持电路。
  
CPU重要由运算器、把持器、存放器及实现它们之间的数据、把持及状态总线构成,CPU单元还包含外围芯片、总线接口及有关电路。内存重要用于存储程序及数据,是PLC不可缺乏的组成单元。
在应用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的懂得。CPU的把持器把持CPU工作,由它读取指令、解释指令及履行指令。但工作节奏由震动信号把持。运算器用于进行数字或逻辑运算,在把持器指挥下工作。存放器参与运算,并存储运算的中间成果,它也是在把持器指挥下工作。
  
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着把持规模。

1.4 I/O模块
  
PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反响输入信号状态,输出点反响输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模仿量输入(AI),模仿量输出(AO)等模块。
  
常用的I/O分类如下:
  
开关量:按电压程度分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方法分,有继电器隔离和晶体管隔离。

模仿量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
  
除了上述通用IO外,还有特别IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
  
按I/O点数断定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其zui大数受CPU所能管理的基础配置的能力,即受zui大的底板或机架槽数限制。

1.5 电源模块
  
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路供给工作电源。同时,有的还为输入电路供给24V的工作电源。电源输入类型有:交换电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VDC)。

1.6 底板或机架

大多数模块式PLC应用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。

1.7 PLC系统的其它设备

1.7.1 编程设备:编程器是PLC开发利用、监测运行、检查掩护不可缺乏的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所把持的系统的工作状态,但它不直接参与现场把持运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由盘算机(运行编程软件)充当编程器。也就是我们系统的上位机。

1.7.2 人机界面:zui简略的人机界面是唆使灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端利用越来越广泛,由盘算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。

1.8 PLC的通信联网
  
依附先进的工业网络技巧可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在主动化系统集成工程中的重要性越来越明显,甚至有人提出"网络就是把持器"的观点说法。
PLC具有通信联网的功效,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位盘算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现疏散集中把持。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支撑各自通信协议的接口。PLC的通信现在重要采用通过多点接口(MPI)的数据通信、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。

2 PLC把持系统的设计基础原则

2.1 zui大限度的满足被控对象的把持请求。

2.2 在满足把持请求的前提下,力求使把持系统简略、经济、应用和掩护方便。

2.3 保证把持系统安全可靠。

快乐飞艇手机APP计划2。4 考虑到生产的发展和工艺的改良在选择PLC容量时应适当留有余量。

3 PLC软件系统及常用编程语言

3。1 PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包含监控程序、编译程序、诊断程序等,重要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言,诊断机器故障。系统软件由PLC厂家供给并已固化在EPROM中,不能直接存取和干涉。用户程序是用户根据现场把持请求,用PLC的程序语言编制的利用程序(也就是逻辑把持)用来实现各种把持。STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑把持器组态和编程的标准软件包,也就是用户程序,我们就是应用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制,以及逻辑程序履行成果的在线监督。

3。2 PLC供给的编程语言

3.2.1 标准语言梯形图语言也是我们zui常用的一种语言,它有以下特点

3.2.1.1 它是一种图形语言,沿用传统把持图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成,左右的竖线称为左右母线。

3.2.1.2 梯形图中接点(触点)只有常开和常闭,接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部存放器、计数器等的状态。

3.2.1.3 梯形图中的接点可以任意串、并联,但线圈只能并联不能串联。

快乐飞艇手机APP计划3.2.1.4 内部继电器、计数器、存放器等均不能直接把持外部负载,只能做中间成果供CPU内部应用。

3.2.1.5 PLC是按循环扫描事件,沿梯形图先后次序履行,在同一扫描周期中的成果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件应用。

3.2.2 语句表语言,类似于汇编语言。

3.2.3 逻辑功效图语言,沿用半导体逻辑框图来表达,一般一个运算框表现一个功效左边画输入、右边画输出。

4 STEP7程序的应用

4.1 创立一个项目结构,项目就象一个文件夹,所有数据都以分层的结构存在于其中,任何时候你都可以应用。在创立一个项目之后,所有其他任务都在这个项目下履行。

4.2 组态一个站,组态一个站就是指定你要应用的可编程把持器,例如S7300、S7400等。

 

4.3 组态硬件,组态硬件就是在组态表中指定你的把持方案所要应用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板,地址一般不用修正由程序主动生成。模板的特征也可以用参数进行赋值。

4。4 组态网络和通信连接,通信的基础是预先组态网络,也就是要创立一个满足你的把持方案的子网,设置网络特征、设置网络连接特征以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序主动生成如果没有更改经验必定不要修正。

快乐飞艇手机APP计划4.5 定义符号,可以在符号表中定义局部或共享符号,在你的用户程序中用这些更具描写性的符号名替代地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节,zui好不要应用很长的汉字进行描写,否则对程序的履行有很大的影响。

4.6 创立程序,用梯形图编程语言创立一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创立程序是我们把持工程的重要工作之一,一般可以采用线形编程(基于一个块内,OB1)、散布编程(编写功效块FB,OB1组织调用)、结构化编程(编写通用块)。我们zui常采用的是结构化编程和散布编程配合应用,很少采用线形编程。

4.7 下载程序到可编程把持器,完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后,可以下载全部用户程序到可编程把持器。在下载程序时可编程把持器必须在容许下载的工作模式下(STOP或RUN-P), RUN-P模式表现,这个程序将一次下载一个块,如果重写一个旧的CPU程序就可能涌现冲突,所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。

5 WINCC程序的应用

5。1 简介,WINCC是在生产和过程主动化中解决可视化和把持任务的工业技巧中性系统。具有把持主动化过程的壮大功效,是基于个人盘算机的操作监督系统,它很容易联合标准的和用户的程序建立人机界面的满足生产实际请求。WINCC有两个版本RC版(具有组态和开发环境)、RT版(只有运行环境),我们一般应用的是RC版。

5.2 WINCC简略应用步骤

5。2。1 变量管理,首先断定通信方法安装驱动程序,然后定义内部变量和外部变量,外部变量是受你买的WINCC软件授权限制的zui大授权64K字节,内部变量没有限制。

5.2.2 画面生成,进入图形编辑器,图形编辑器是一种用于创立过程画面的面向矢量的作图程序。也可以应用包含在对象和样式库中的众多的图形对象来创立复杂的过程画面。可以通过动作编程将动态添加到单个图形对象上。

5。2。3 报警记载设置,报警记载供给了显示和操作选项来获取和归档成果。可以任意地选择消息块、消息级别、消息类型、消息显示以及报表。为了在运行中显示消息,可以应用包含在图形编辑器中的对象库中的报警控件。

 

5.2.4 变量记载,变量记载是用来从运行过程中采集数据并筹备将它们显示和归档。

5.2.5 报表组态,报表组态是通过报表编辑器来实现的。是为消息、操作、归档内容和当前或已归档的数据定时器或事件把持文档的集成的报表系统,可以自由选择用户报表的情势。

5.2.6 全局脚本的利用,全局脚本就是C语言函数和动作的通称,根据不同的类型脚本被用于给对象组态动作并通过系统内部C语言编译器来处理。全局脚本动作用于过程履行的运行中。一个触发可以开端这些动作的履行。

5。2。7 用户管理器设置,用户管理器用于分配和把持用户的单个组态和运行系统编辑器的访问权限。每建立一个用户,就设置了WINCC功效的访问权利并独立的分配给此用户。至多可分配999个不同的授权。

5.2.8 交叉表索引,交叉索引用于为对象寻找和显示所有应用处,例如变量、画面和函数等。应用“链接”功效可以转变变量名称而不会导致组态不一致。

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