PLC 可程式設計邏輯控制器

2021-10-01 01:53:28 字數 3750 閱讀 6374

可程式設計邏輯控制器(programmable logic controller,簡稱plc),一種具有微處理器的數字電子裝置,用於自動化控制的數字邏輯控制器,可以將控制指令隨時載入儲存器內儲存與執行。可程式設計控制器由內部cpu,指令及資料儲存器、輸入輸出單元、電源模組、數字模擬等單元所模組化組成。plc可接收(輸入)及傳送(輸出)多種型別的電氣或電子訊號,並使用他們來控制或監督幾乎所有種類的機械與電氣系統。

國際電工委員會(iec)在其標準中將plc定義為:

「可程式設計邏輯控制器是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境應用而設計的。它採用一類可程式設計的儲存器,用於其內部儲存程式,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向使用者的指令,並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種型別的機械或生產過程。可程式設計邏輯控制器及其有關外部裝置,都按易於與工業控制系統聯成乙個整體,易於擴充其功能的原則設計。」

程式設計方便,現場可修改程式;

維修方便,採用模組化結構;

可靠性高於繼電器控制裝置;

體積小於繼電器控制裝置;

資料可直接送入計算機;

成本可與繼電器控制裝置競爭;

輸入可以是交流115v;

輸出為交流115v,2a以上,能直接驅動電磁閥、接觸器等;

在擴充套件時,原系統只要很小變更;

使用者程式儲存器容量能擴充套件。

目前,plc在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業,控制方式大致可歸納為如下幾類:

1.開關量的邏輯控制

這是plc最基本、最廣泛的應用領域,它取代傳統的繼電器電路,實現邏輯控制、順序控制,既可用於單台裝置的控制,也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合工具機、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

2.模擬量控制

在工業生產過程當中,有許多連續變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可程式設計控制器處理模擬量,必須實現模擬量(analog)和數字量(digital)之間的a/d轉換及d/a轉換。plc廠家都生產配套的a/d和d/a轉換模組,使可程式設計控制器用於模擬量控制。

3.運動控制

plc可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說,早期直接用於開關量i/o模組連線位置感測器和執行機構,現在一般使用專用的運動控制模組。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模組。世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能,廣泛用於各種機械、工具機、機械人、電梯等場合。

4.過程控制

過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機,plc能編制各種各樣的控制演算法程式,完成閉環控制。pid調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型plc都有pid模組,目前許多小型plc也具有此功能模組。pid處理一般是執行專用的pid子程式。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用。

5.資料處理

現代plc具有數**算(含矩陣運算、函式運算、邏輯運算)、資料傳送、資料轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成資料的採集、分析及處理。這些資料可以與儲存在儲存器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通訊功能傳送到別的智慧型裝置,或將它們列印製表。資料處理一般用於大型控制系統,如無人控制的柔性製造系統;也可用於過程控制系統,如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

6.通訊及聯網

plc通訊含plc間的通訊及plc與其它智慧型裝置間的通訊。隨著計算機控制的發展,工廠自動化網路發展得很快,各plc廠商都十分重視plc的通訊功能,紛紛推出各自的網路系統。新近生產的plc都具有通訊介面,通訊非常方便。

可程式設計邏輯控制器實質是一種專用於工業控制的計算機,其硬體結構基本上與微型計算機相同,基本組成如下圖所示,基本構成詳細描述如下:

電源模組

有些plc中的電源,是與cpu模組合二為一的,有些是分開的,其主要用途是為plc各模組的積體電路提供工作電源。同時,有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源如果為交流電源通常為220vac或110vac,若為直流電源常用的為24v。

**處理器

plc中的cpu是plc的核心,它按plc的系統程式賦予的功能接收並存貯使用者程式和資料,用掃瞄的方式採集由現場輸入裝置送來的狀態或資料,並存入規劃的暫存器中,同時,診斷電源和plc內部電路的工作狀態和程式設計過程中的語法錯誤等。進入執行後,從使用者程式存貯器中逐條讀取指令,經分析後再按指令規定的任務產生相應的控制訊號,去指揮有關的控制電路,與個人計算機一樣,主要由運算器、控制器、暫存器及實現它們之間聯絡的資料、控制及狀態匯流排構成,還有周邊晶元、匯流排介面及有關電路。它確定了進行控制的規模、工作速度、儲存器容量等。

儲存器

儲存器主要用於儲存程式及資料,是plc不可缺少的組成單元。plc內部會存放撰寫完成編輯的程式指令及資料,通常也可使用ram或eeprom等專用儲存器卡片方式擴充套件,但擴充套件能力得依各廠牌與型號有所不同。

輸入/輸出單元

plc的對外功能,主要是通過各種輸入/輸出模組與外界聯絡的,按i/o點數確定模組規格及數量,i/o模組可多可少,但其最大數受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限制。i/o模組整合了plc的i/o電路,其輸入暫存器反映輸入訊號狀態,輸出點反映輸出鎖存器狀態。

輸入單元是用來鏈結擷取輸入元件的訊號動作並透過內部匯流排將資料送進儲存器由cpu處理驅動程式指令部分。plc輸入模組plc系統的架構和輸入模組產品的選擇端視需要被監測的輸入訊號位準而定。

來自不同型別被監測的感測器與流程控制之變數訊號,可以涵蓋從±10mv至±10v的輸入訊號範圍。

輸出單元是用來驅動外部負載的介面,主要原理是由cpu處理以書寫在plc裡的程式指令,判斷驅動輸出單元在進而控制外部負載,如指示燈、電磁接觸器、繼電器、氣(油)壓閥等。

plc輸出模組在工業環境中用來控制制動器、氣閥及馬達等的plc系統模擬輸出範圍包括±5v、±10v、0v到5v、0v到10v、4到20ma、或0到20ma等。

通訊

現在plc大多具有可擴充套件通訊網路模組的功能,簡單的plc以bus纜線或rs-232方式通訊鏈結,較高階的plc會採用usb或乙太網方式做通訊鏈結。它使plc與plc之間、plc與個人計算機以及其他智慧型裝置之間能夠交換資訊,形成乙個統一的整體,實現分散集中控制。現在幾乎所有的plc新產品都有通訊網路功能,它和計算機一樣具有rs-232介面,通過雙絞線、同軸電纜或光纜,可以在幾公里甚至幾十公里的範圍內交換資訊。當然,plc之間的通訊網路是各廠家專用的,plc與計算機之間的通訊,一些生產廠家採用工業標準匯流排,並向標準通訊協議靠近,這將使不同機型的plc之間、plc與計算機之間可以方便地進行通訊與網路。

plc通訊協議規格可分為rs-232、rs-422、rs-432、rs-485、ieee 1394、ieee-488(gpib),其中rs-432最為少見。當前國際中最常用的通訊協議為modbus-ascii模式及modbus-rtu模式,此為modicon公司所制定的通訊協議。profibus則為西門子公司所制定。日本三菱電機則推出cc-link通訊協議。

外部裝置是plc系統不可分割的一部分,它有四大類

plc在程式設計過程中,會利用到內部儲存器,規劃許多順序控制程式上常會使用到的元件,這些元件包括:輸入繼電器、輸出繼電器、補助繼電器、計數器、計時器、資料暫存器等主要元件,各元件功能與使用方法,說明如下:

PLC(可程式設計邏輯控制器)

可程式設計邏輯控制器是種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作電子系統。它採用一種可程式設計的儲存器,在其內部儲存執行邏輯運算 順序控制 定時 計數和算術運算等操作的指令,通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種型別的機械裝置或生產過程。一 plc的優缺點 優點 功能強,硬體配套齊全,使用者使用方...

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