plc入門基礎知識分享

2022-09-08 02:12:08 字數 2967 閱讀 3716

plc是專為工業環境應用而設計的數字操作電子裝置。它使用可程式設計儲存器來儲存用於執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算的指令,並且可以通過數字或模擬輸入和輸出來控制各種型別的機械或生產過程。plc及其相關外圍裝置的設計應遵循易於與工業控制系統整合、功能易於擴充套件的原則。

一.可程式設計控制器的起源

可程式設計控制器是計算機家族的一員,是為工業控制應用而設計和製造的。早期的可程式設計控制器稱為可程式設計邏輯控制器(plc),主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展,這種裝置的功能已經大大超出了邏輯控制的範圍,所以今天這種裝置被稱為可程式設計控制器,簡稱pc。但是,為了避免與個人計算機的縮寫混淆,可程式設計控制器縮寫為plc。

20世紀60年代,汽車生產線的自動控制系統基本由繼電器控制裝置組成。當時汽車的每一次改裝都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產的發展,汽車車型更新換代的週期越來越短,因此繼電器控制裝置需要頻繁重新設計和安裝,非常費時、費力、耗料,甚至阻礙了更新週期的縮短。為了改變這種狀況,2023年,美國通用汽車公司進行了公開招標,要求用新的控制裝置代替繼電器控制裝置,並提出了十項招標指標,即:

1.程式設計方便,程式可現場修改;

2.維護方便,模組化結構;

3.可靠性高於繼電器控制裝置;

4.體積小於繼電器控制裝置;

5.資料可以直接傳送到管理計算機;

6.成本可與繼電器控制裝置競爭;

7.輸入可以是交流115伏;

8.輸出交流115伏,超過2a,可直接驅動電磁閥、接觸器等。

9.擴充套件時,原系統只需稍作改動;

10.使用者程式的儲存容量至少可以擴充套件到4k。

2023年,美國數字裝置公司(dec)開發了第一台plc,並在美國通用汽車公司的自動裝配線上成功測試。這種新型工業控制裝置具有易懂、易操作、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長等特點。在美國其他工業領域迅速推廣應用。到2023年,它已經成功應用於食品、飲料、冶金、造紙等行業。

這種新型工業控制裝置的出現也受到了世界其他國家的高度重視。2023年日本從美國引進這項新技術,並很快研製出日本第一台plc。2023年,西歐國家也開發了第一台plc。中國在2023年開始發展它。工業應用始於2023年。

二.可程式設計邏輯控制器的定義

自從plc問世以來,雖然時間不長,但發展迅速。為了規範其生產和開發,經過四年的研究,nema(全國電氣製造商協會)於2023年首次將其正式命名為pc(可程式設計控制器),並對pc的定義如下:

「pc是一種使用可程式設計儲存器儲存指令的數字電子裝置。用於執行邏輯、順序、定時、計數、計算等功能,通過數字或類似的輸入輸出模組控制各種機器或工序。執行pc功能的數字電子計算機也被視為pc,但不包括鼓或類似的機械順序控制器。」

之後,國際電工委員會(iec)先後發布了plc標準的第一稿和第二稿,並於2023年2月通過了plc標準的定義:

「可程式設計控制器是一種用於數字操作的電子系統,專門設計用於工業環境。它利用一種可程式設計儲存器,在內部儲存程式,執行面向使用者的指令,如邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算,並通過數字或模擬輸入/輸出控制各種型別的機械或生產過程。可程式設計控制器和相關外圍裝置是根據易於與工業控制系統整合並易於擴充套件其功能的原則設計的。」

總之,可程式設計控制器是為工業應用而設計和製造的計算機。輸入輸出介面豐富,驅動能力強。然而,可程式設計控制器產品並不針對特定的工業應用。在實際應用中,其硬體需要根據實際需要進行選擇和配置,其軟體需要根據控制要求進行設計和編制。

三、可程式設計控制器的發展階段

雖然plc已經很久沒有出現,但隨著微處理器的出現、大規模和超大規模積體電路技術的快速發展以及資料通訊技術的不斷進步,plc也發展迅速,其發展歷程大致可以分為三個階段:

1.早期plc(60年代末-70年代中期)

2.中期plc(70年代中期-80年代中期)

20世紀70年代,微處理器的出現使可程式設計控制器發生了巨大的變化。美國、日本、德國等一些廠商已經開始使用微處理器作為plc的**處理器(cpu)。

這樣就大大增強了plc的功能。在軟體方面,除了保持其原有的邏輯運算、定時計數等功能外,還增加了算術運算、資料處理與傳輸、通訊與自診斷等功能。硬體方面,除了保留其原有的開關模組外,還增加了模擬模組、遠端i/o模組和各種特殊功能模組。它還擴充套件了記憶體的容量,增加了各種邏輯線圈的數量,並提供了一定數量的資料暫存器,擴大了plc的應用範圍。

3.最近的plc(從80年代中期至今)

20世紀80年代中後期,由於超大規模積體電路技術的快速發展,微處理器的市場**急劇下降,使得各類plc使用的微處理器檔次普遍提高。而且,為了進一步提高plc的處理速度,各個廠商也開發了專門的邏輯處理晶元。因此,可程式設計控制器的軟硬體功能發生了很大的變化。

四.可程式設計控制器應用中應注意的問題

可程式設計控制器是一種用於工業生產自動控制的裝置。一般可以直接在工業環境中使用,不需要採取任何措施。但儘管如上所述可靠性高,抗干擾能力強,但當生產環境過於惡劣,電磁干擾特別強,或安裝使用不當時,可能會造成程式錯誤或操作錯誤,導致輸入錯誤、輸出錯誤,從而導致裝置失控、誤操作,無法保證plc的正常執行。要提高plc控制系統的可靠性,一方面要求plc廠商提高裝置的抗干擾能力;另一方面要注意設計、安裝、使用和維護,多方配合才能完美解決問題,有效提公升系統的抗干擾性能。因此,在使用中應注意以下問題:

1.作業環境

(1)溫度

plc要求環境溫度為0 ~ 55℃。安裝時不要放在發熱量大的部件下面,周圍通風散熱的空間要足夠大。

(2)濕度

為了保證plc的絕緣性能,空氣的相對濕度應小於85%(不結露)。

(3)振動

plc遠離強振源,防止振動頻率為10~55hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免地發生振動時,必須採取減震措施,如使用減震膠。

(4)空氣

避免腐蝕性和易燃氣體,如***和硫化氫。對於空氣中粉塵或腐蝕性氣體較多的環境,可將plc安裝在密封良好的控制室或控制櫃內。

(5)電源

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