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电气百科:PLC可编程逻辑控制器的知识大全之一

文章来源:【优发国际网】 作者:【未知】 点击:次 时间:2017/12/28 9:23:26
可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。 电气百科:PLC可编程逻辑控制器的知识大全之一 一、PLC的基本工作原理 PLC采用“顺序扫描,不断循环”的工作方式 1.每次扫描过程,集中采集输入信号,集中对输出信号进行刷新。 2.输入刷新过程,当输入端口关闭时,程序在进行执行阶段时,输入端有新状态,新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时,新状态才被读入。 3.一个扫描周期分为输入采样,程序执行,输出刷新。 4.元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5.扫描周期的长短由三条决定。(1)CPU执行指令的速度(2)指令本身占有的时间(3)指令条数,现在的PLC扫描速度都是非常快的。 6.由于采用集中采样,集中输出的方式,存在输入/输出滞后的现象,即输入/输出响应延迟。 二、PLC的选型 据了解, 选择适当型号的PLC 机是设计中至关重要的一步。目前,国内外 PLC 生产厂家生产的 PLC 品种已达数百个,其性能各有特点,价格也不尽相同。所以,在设计时,首先要根据机型统一的原则来考虑,尽可能考虑采用与本企业正在使用的同系列的 PLC 机,以便于学习、掌握、维护的方便性,备品配件的通用性,且可减少编程的投资。在此基础上还要充分考虑下面因素,以便选择最佳型号的 PLC 机: 1 、 I /O设备的数量和性质 在选择PLC 时,首先应对系统要求的输入、输出有详细的了解,即输入量有多少,输出量有多少,哪些是开关 ( 或数字 ) 量,哪些是模拟量,对于数字型输出量还应了解负载的性质,以选择合适的输出形式 ( 继电器型、晶体管型、双向可控硅型 ) 。在确定了 PLC 机的控制规模后,还要考虑一定的余量,以适应工艺流程的变动及系统功能的扩充,一般可按 10 ~ 15 %的余量来考虑。另外,还要考虑 PLC 的结构,从I/O点数的搭配上加以分析,决定选择整体式还是模块式的 PLC 。 据了解, 在确定了PLC 的输入量和输出量的点数及性质后,就可以进一步确定各种I/O模板的型号和数量。开关量I/O模板的规格标准有 4 、 8 、 16 、 32 、 64 点,点数多的模板,每点平均价格相对较低。对开关量I/O模板的外部接线方式可分为隔离式和汇点式,隔离式的每点平均价格较高。如果信号之间不需要隔离,应选用汇点式的I/O模板。在整体式 PLC 机中,各个I/O端子也有隔离式和汇点式之分,以满足不同电压等级的输入/输出器件的需要。 2 、 PLC 的功能 要根据该系统的控制过程和控制规律,确定PLC 机应具有的功能。各个系列不同规格的 PLC 机所具有的功能并不完全相同。如有些小型 PLC 只有开关量的逻辑控制功能,而不具备数据处理和模拟量处理功能。当某个系统还要求进行位置控制、温度控制、 PID 控制等闭环控制时,应考虑采用模板式 PLC ,并选择相应的特殊功能的I/O模块,否则这些算法都用 PLC 的梯形图设计,一方面编程困难,另一方面也占用了大量的程序空间。 另外,还应考虑PLC 的运算速度,特别是当使用模拟量控制和高速计数器等功能时,应弄清 PLC 机的最高工作频率是否满足要求。 3 、用户程序存储器的容量 据了解, 合理确定PLC 的用户程序存储器的容量,是 PLC 应用设计及选型中不可缺少的环节。一般说来,用户程序存储器的内存容量与内存利用率、开关量I/O总数、模拟量I/O点数及设计者的编程水平有关。 简单的估算公式: 内存字数=( 开关量I/O总点数+模拟量I/O点数 X 16) X 10 式中:每个模拟量通道( 或I/O点 ) 相当 16 个开关量I/O点。在此基础上,可考虑留有 20 ~ 25 %的裕量。对于工艺比较复杂的系统,应适当增加存储器的容量,否则,当控制较复杂、数据处理量大时,可能出现存储器容量不够的问题。 三、PLC的七个基本特点 1.编程方法简单易学 梯形图是使用得最多的PLC的编程语言,其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似,梯形图语言形象直观,易学易懂,熟悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言,并用来编制数字量控制系统的用户程序。 2.功能强,性能价格比高 一台PLC内有成千上万个可供用户使用的编程元件,可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比,具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。 3.硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强 PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力,可以直接驱动大多数电磁阀和中小型交流接触器。 硬件配置确定后,通过修改用户程序,就可以方便快速地适应工艺条件的变化。 4.可靠性高,抗干扰能力强 传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器时间继电器。由于触点接触不良,容易出现故障。PLC用软件代替中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可减少到继电器控制系统的十分之一以下,大大减少了因触点接触不良造成的故障。 PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 5.系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 PLC的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种设计方法很有规律,很容易掌握。对于复杂的控制系统,用这种方法设计程序的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 可以用仿真软件PLCSIM来模拟S7-300/400的CPU模块的功能,用它来调试用户程序。在现场调试过程中,一般通过修改程序就可以解决发现的问题,系统的调试时间比继电器系统少得多。 6.维修工作量小,维修方便 PLC的故障率很低,并且有完善的故障诊断功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据信号模块上的发光二极管或编程软件提供的信息,方便快速地查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故障。 7.体积小,能耗低 复杂的控制系统使用PLC后,可以减少大量的中间继电器和时间继电器,小型PLC的体积仅相当于几个继电器的大小,因此可以将开关柜的体积缩小到原来的1/2~1/10。
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