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PLC在自動化控制系統(tǒng)中都扮演了什么角色
這是一張典型的PLC控制系統(tǒng)的框圖
1,、用于開關(guān)量控制
PLC控制開關(guān)量的能力是很強的,。所控制的入出點數(shù)，少的十幾點,、幾十點,，多的可到幾百、幾千,，甚至幾萬點,，由于它能聯(lián)網(wǎng)，點數(shù)幾乎不受限制,，不管多少點都能控制,，所控制的邏輯問題可以是多種多樣的：組合的、時序的,、即時的,、延時的,、不需計數(shù)的、需要計數(shù)的,、固定順序的,、隨機工作的等等，都可進行,。
PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的,，軟件程序是可編的，用于控制時,，非常靈活,。必要時可編寫多套或多組程序，依需要調(diào)用,。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場多工況,、多狀態(tài)變換的需要。
用PLC進行開關(guān)量控制實例是很多的,，冶金,、機械、輕工,、化工,、紡織等等，幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它,。目前,，PLC首用的目標，也是別的控制器無法與其比擬的,，就是它能方便并可靠地用于開關(guān)量的控制,。
2、用于模擬量控制
模擬量,，如電流,、電壓、溫度,、壓力等等,，它的大小是連續(xù)變化的,。工業(yè)生產(chǎn),，特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程，常要對這些物理量進行控制,。
作為一種工業(yè)控制電子裝置,，PLC若不能對這些量進行控制，那是一大不足,，為此各PLC廠家都在這方面進行大量的開發(fā),。目前,，不僅大型、中型機可以進行模擬量控制,，就是小型機,，也能進行這樣的控制。PLC進行模擬量控制,，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A/D,、D/A單元。它也是I/O單元,，不過是特殊的I/O單元,。
A/D單元是把外電路的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,，然后送入PLC;D/A單元,，是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送給外電路,。作為一種特殊的I/O單元,，它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離,、與輸入輸出繼電器(或內(nèi)部繼電器,，它也是PLC工作內(nèi)存的一個區(qū)，可讀寫)交換信息等等特點,。
這里的A/D中的A,，多為電流，或電壓,，也有溫度,。D/A中的A，多為電壓,，或電流,。電壓、電流變化范圍多為0～5V,，0～10V,，4～20mA，有的還可處理正負值的,。這里的D,，小型機多為8位二進制數(shù)，中,、大型多為12位二進制數(shù),。A/D、D/A有單路,，也有多路,。多路占的輸入輸出繼電器多,。有了A/D、D/A單元,，余下的處理都是數(shù)字量,，這對有信息處理能力的PLC并不難。中,、大型PLC處理能力更強,，不僅可進行數(shù)字的加、減,、乘,、除，還可開方,、插值,，還可進行浮點運算，有的還有PID指令,，可對偏差制量進行比例,、微分、積分運算,，進而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出,，計算機能算的它幾乎都能算。
這樣,，用PLC實現(xiàn)模擬量控制是完可能的,。
PLC進行模擬量控制，還有A/D,、D/A組合在一起的單元,，并可用PID或模糊控制算法實現(xiàn)控制，可得到很高的控制質(zhì)量,。用PLC進行模擬量控制的好處是,，在進行模擬量控制的同時，開關(guān)量也可控制,。這個優(yōu)點是別的控制器所不具備的,，或控制的實現(xiàn)不如PLC方便。當然,，若純?yōu)槟M量的系統(tǒng),，用PLC可能在性能價格比上不如用調(diào)節(jié)器
3、用于運動控制
實際的物理量,，除了開關(guān)量,、模擬量,，還有運動控制,。如機床部件的位移,，常以數(shù)字量表示。運動控制,，有效的辦法是NC,，即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國的基于計算機的控制技術(shù),。當今已很普及,，并也很完善。
目前,，*國家的金屬切削機床,，數(shù)控化的比率已超過40%～80%，有的甚至更高,。PLC也是基于計算機的技術(shù),，并日益完善。PLC可接收計數(shù)脈沖,，頻率可高達幾k到幾十k赫茲,，可用多種方式接收這脈沖，還可多路接收,。有的PLC還有脈沖輸出功能,，脈沖頻率也可達幾十k，有了這兩種功能,，加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運算能力,，若再配備相應(yīng)的傳感器(如旋轉(zhuǎn)編碼器)或脈沖伺服裝置，則完可以依NC的原理實現(xiàn)種種控制,。
高,、中檔的PLC，還開發(fā)有NC單元,，或運動單元,，可實現(xiàn)點位控制。運動單元還可實現(xiàn)曲線插補,，可控制曲線運動,。所以，若PLC配置了這種單元,，則完可以用NC的辦法,，進行數(shù)字量的控制。新開發(fā)的運動單元,，甚至還發(fā)行了NC技術(shù)的編程語言,，為更好地用PLC進行數(shù)字控制提供了方便。
4,、用于數(shù)據(jù)采集
隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,，其數(shù)據(jù)存儲區(qū)越來越大,。如德維森公司的PLC，其數(shù)據(jù)存儲區(qū)(DM區(qū))可達到9999個字,。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū),，可以存儲大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集可以用計數(shù)器,，累計記錄采集到的脈沖數(shù),，并定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元,，當模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,，再定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。PLC還可配置上小型打印機,，定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來,。
PLC也可與計算機通訊，由計算機把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出,，并由計算機再對這些數(shù)據(jù)作處理,。這時，PLC即成為計算機的數(shù)據(jù)終端,。
電力用戶曾使用PLC,，用以實時記錄用戶用電情況，以實現(xiàn)不同用電時間,、不同計價的收費辦法,，鼓勵用戶在用電低谷時多用電，達到合理用電與節(jié)約用電的目的,。
5,、用于信號監(jiān)控
PLC自檢信號很多，內(nèi)部器件也很多,，多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用,。其實，完可利用它進行PLC自身工作的監(jiān)控,，或?qū)刂茖ο筮M行監(jiān)控,。對一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，特別是自動控制系統(tǒng),，監(jiān)控以至進一步能自診斷是非常必要的,，它可減少系統(tǒng)的故障，出了故障也好查找,，可提高累計平均無運行時間,，降低故障修復(fù)時間，提高系統(tǒng)的可靠性。
6,、用于聯(lián)網(wǎng),、通訊
PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強,，不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。
PLC可與個人計算機相連接進行通訊,，可用計算機參與編程及對PLC進行控制的管理,，使PLC用起來更方便。
為了充分發(fā)揮計算機的作用,，可實行一臺計算機控制與管理多臺PLC,，多的可達32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計算機通訊,，交換信息,，以實現(xiàn)多的對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。PLC與PLC也可通訊,，可一對一PLC通訊,，可幾個PLC通訊，可多到幾十,、幾百,。
PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置(如變頻器),，也可聯(lián)網(wǎng)通訊,，交換數(shù)據(jù)，相互操作,?？陕?lián)接成遠程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍面可大到10公里或更大,?？山M成局部網(wǎng)，不僅PLC,，而且高檔計算機,、各種智能裝置也都可進網(wǎng)?？捎每偩€網(wǎng),，也可用環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)還可套網(wǎng),。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接,。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬的PLC、計算機、智能裝置組織在一個網(wǎng)中,。網(wǎng)間的結(jié)點可直接或間接地通訊,、交換信息。
聯(lián)網(wǎng),、通訊,，正適應(yīng)了當今計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)及智能化工廠發(fā)展的需要。它可使工業(yè)控制從點(Point),、到線((Line)再到面(Aero),，使設(shè)備級的控制、生產(chǎn)線的控制,、工廠管理層的控制連成一個整體,，進而可創(chuàng)造更高的效益。這個無限美好的前景,，已越來越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的面前,。
以上幾點應(yīng)用是著重從質(zhì)上講的。從量上講,，PLC有大,、有小。所以它的控制范圍也可大,、可小,。小的只控制一個設(shè)備，甚至一個部件,，一個站點;大的可控制多臺設(shè)備,，一條生產(chǎn)線，以至于整個工廠,?？梢哉f工業(yè)控制的大小場合，都離不開PLC,。