您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
PLC基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介
PLC基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介
在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備,。目前,，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車（23%）,、糧食加工（16.4%）,、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）,、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè),。為了使各位初學(xué)者更方便地了解PLC,，本文對(duì)PLC的發(fā)展,、基本結(jié)構(gòu)、配置,、應(yīng)用等基本知識(shí)作一簡(jiǎn)介,，以期對(duì)各位網(wǎng)友有所幫助。
一,、PLC的發(fā)展歷程
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，大量的開關(guān)量順序控制,，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制,，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集,。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的,。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置,，采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制,，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）,。
個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來后,，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn),，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）,，現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC,。
PLC的定義有許多種,。國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì),。它采用可編程序的存貯器,，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制,、定時(shí),、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的,、模擬的輸入和輸出,，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備,，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì),。
上世紀(jì)80年代至90年代中期,，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為30~40%,。在這時(shí)期,，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力,、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高,，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域,，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
PLC具有通用性強(qiáng),、使用方便,、適應(yīng)面廣、可靠性高,、抗干擾能力強(qiáng),、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位,，在可預(yù)見的將來,，是無法取代的。
二,、PLC的構(gòu)成
從結(jié)構(gòu)上分,，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板,、I/O板,、顯示面板、內(nèi)存塊,、電源等,，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊,、I/O模塊,、內(nèi)存、電源模塊,、底板或機(jī)架,，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
三,、CPU的構(gòu)成
CPU是PLC的核心,，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU,，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中,，同時(shí),，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后,，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),，去指揮有關(guān)的控制電路,。
CPU主要由運(yùn)算器,、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路,。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù),，是PLC*的組成單元。
在使用者看來,，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路,，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,，由它讀取指令,、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制,。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算,，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算,，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果,，它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),，它們決定著PLC的工作速度,，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模,。
四,、I/O模塊
PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的,。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài),。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI）,，開關(guān)量輸出（DO）,，模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊,。
開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號(hào),，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下：
開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC,、110VAC,、24VDC，按隔離方式分,，有繼電器隔離和晶體管隔離,。
模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）,、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等,，按精度分，有12bit,14bit,16bit等,。
除了上述通用IO外,，還有特殊IO模塊，如熱電阻,、熱電偶,、脈沖等模塊。
按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,，I/O模塊可多可少,，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制,。
五,、電源模塊
PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí),，有的還為輸入電路提供24V的工作電源,。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）,。
六,、底板或機(jī)架
大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上,，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上,，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接,，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。
七,、PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備
1,、編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行,、檢查維護(hù)*的器件,，用于編程,、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行,。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器,。
2、人機(jī)界面：人機(jī)界面是指示燈和按鈕,，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛,，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。
3,、輸入輸出設(shè)備：用于存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù),，如EPROM、EEPROM寫入器,、條碼閱讀器,，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等,。
八,、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)
依靠*的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù),。因此,，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點(diǎn)說法,。
PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息,，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體,，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口,，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口,。
PLC的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性,，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn),，PLC各廠家均有采用。
對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng))來講,，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先,，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的,，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求,，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式,，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行,；再次,，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性,、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問題,，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。