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自動化行業(yè)是一個非常專業(yè)的行業(yè),不管是什么崗位,產(chǎn)品的基礎(chǔ)知識一定是*的,且熟練掌握對工作的幫助更大。PLC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、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)設(shè)備、都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。一、PLC的特點(diǎn):· 1、可靠性高,使用壽命長· 2、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)· 3、靈活通用· 4、使用方便、維護(hù)簡單· 5、整個連接過程僅需要一把螺絲刀即可完成。二、PLC的分類 PLC是由現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的,PLC的分類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。一般來說可以從三個角度對可編程序控制器進(jìn)行分類。其一是從PLC的控制規(guī)模大小去分類,其二是從PLC的性能高低去分類,其三是從PLC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類。1、按控制規(guī)模分類:可以分為大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)。(一)小型機(jī) : 小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在256 點(diǎn)之內(nèi),適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制。 (1)日本OMRON 公司 CQM1 處理速度:0.5~10ms/ 1k 字 存貯器:3.2~7.2k 數(shù)字量192 點(diǎn),模擬量44 路 (2)德國SIEMENS S7-200 處理速度:0.8~1.2ms 存貯器:2k 數(shù)字量:248 點(diǎn),模擬量35 路(二)中型機(jī): 中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于2048 點(diǎn),可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制,還可以對多個下一級的PLC進(jìn)行監(jiān)控,它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。 (1)日本OMRON 公司 C200HG 處理速度 0.15~ 0.6 ms/ 1k 字 存貯器 15.2~31.2k 數(shù)字量1184 點(diǎn) (2)德國SIEMENS S7-300 處理速度:0.8~1.2ms 存貯器:2k 數(shù)字量1024 點(diǎn),模擬量128 路 網(wǎng)絡(luò):PROFIBUS,工業(yè)以太網(wǎng),MPI(三)大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048 點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對設(shè)備進(jìn)行直接控制,還可以對多個下一級的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。 2、按控制性能分類:可以分為高檔機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。 (一) 低檔機(jī) 這類PLC,具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低,能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。比如,德國SIEMENS 公司生產(chǎn)的S7-200 就屬于這一類。 (二)中檔機(jī) 這類PLC,具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算,也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID 運(yùn)算。工作速度比較快,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多,輸入和輸出模塊的種類也比較多。比如,德國SIEMENS 公司生產(chǎn)的S7-300 就屬于這一類。 (三)高檔機(jī) 這類PLC,具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和PID 運(yùn)算,還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快,能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多,輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類PLC可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。比如,德國SIEMENS 公司生產(chǎn)的S7-400 就屬于這一類。3、按結(jié)構(gòu)去劃分:可以分為整體式、組合式、疊裝式 (一)整體式 整體式結(jié)構(gòu)的PLC把電源、CPU、存儲器、I/O 系統(tǒng)都集成在一個單元內(nèi),該單元叫做作基本單元。一個基本單元就是一臺完整的PLC??刂泣c(diǎn)數(shù)不符合需要時,可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。 (二)組合式組合式結(jié)構(gòu)的PLC是把PLC 系統(tǒng)的各個組成部分按功能分成若干個模塊,如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。(今天的轉(zhuǎn)發(fā)暗號是:億維公司價值觀:誠信、責(zé)任、合作、創(chuàng)新)其中各模塊功能比較單一,模塊的種類卻日趨豐富。比如,一些PLC,除了-些基本的I/O 模塊外,還有一些特殊功能模塊,像溫度檢測模塊、位置檢測模塊、PID 控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC 特點(diǎn)是CPU、輸入、輸出均為獨(dú)立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O 點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。(三)疊裝式 疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O 點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個單元的組合構(gòu)成。其特點(diǎn)是CPU 自成獨(dú)立的基本單元(由CPU 和一定的I/O 點(diǎn)組成),其它I/O 模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時不用基板,僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接,各個單元可以一個個地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。
下面介紹PLC的四個特點(diǎn):
1.功能豐富
PLC的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲信息的內(nèi)部器件有關(guān)。
它的指令多達(dá)幾十條、幾百條,可進(jìn)行各式各樣的邏輯問題的處理,還可進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算。凡普通計(jì)算機(jī)能做到的,它也都可作到。
它的內(nèi)部器件,即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲區(qū),種類繁多,容量宏大。I/O繼電器,可以用以存儲入、出點(diǎn)信息的,少的幾十、幾百,多的可達(dá)幾千、幾萬,以至10幾萬。這意味著它可進(jìn)行這么多I/O點(diǎn)的入出信息變換,進(jìn)行這么大規(guī)模的控制。
它的內(nèi)部種種繼電器,相當(dāng)于中間繼電器,數(shù)量更多。內(nèi)存中一個位就可作為一個中間繼電器,怎么不多。
它的計(jì)數(shù)器、定時器也很多,是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊,其內(nèi)部定時器、計(jì)數(shù)器可達(dá)成百、成千。這也是因?yàn)橹灰脙?nèi)存中的一個字,再加一些標(biāo)志位,即可成為定時器、計(jì)數(shù)器,所以才那么多。
而且,這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的,或丟電不保持的,即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。
它的數(shù)據(jù)存儲區(qū)還可用以存儲大量數(shù)據(jù),幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存,而且,掉電后還不丟失。
PLC還有豐富的外部設(shè)備,可建立友好的人機(jī)界面,以進(jìn)行信息交換。可送入程序,送入數(shù)據(jù),可讀出程序,讀出數(shù)據(jù)。而且讀、寫時可在圖文并茂的畫面上進(jìn)行。數(shù)據(jù)讀出后,可轉(zhuǎn)儲,可打印。數(shù)據(jù)送入可鍵入,可以讀卡入,等等。
PLC還具有通訊接口,可與計(jì)算機(jī)鏈接或聯(lián)網(wǎng),與計(jì)算機(jī)交換信息。自身也可聯(lián)網(wǎng),以形成單機(jī)所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。
PLC還有強(qiáng)大的自檢功能,可進(jìn)行自診斷。其結(jié)果可自動記錄。這為它的維修增加了透明度,提供了方便。
豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能;同時,也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠(yuǎn)動化及其控制的智能化創(chuàng)造了條件。
像PLC這樣集豐富功能于一身,是別的電控制器所沒有的;更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。
2.使用方便
用PLC實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因?yàn)椋菏紫萈LC控制邏輯的建立是程序, 用程序代替硬件接線。編程序比接線,更改程序比更改接線,當(dāng)然要方便得多!
其次PLC的硬件是高度集成化的,已集成為種種小型化的模塊。而且,這些模塊是配套的,已實(shí)現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。種種控制系統(tǒng)所需的模塊,PLC廠家多有現(xiàn)貨供應(yīng),市場上即可購得。所以,硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。
正因如此,用可編程序控制器才有這個"可"字。對軟件講,它的程序可編,也不難編。對硬件講,它的配置可變,而且也易于變。
具體地講,PLC有五個方面的方便:
(1)配置方便:可接控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的 PLC,那種類型的,用什么模塊,要多少模塊,確定后,到市場上定貨購買即可。
(2)安裝方便:PLC硬件安裝簡單,組裝容易。外部接線有接線器,接線簡單,而且一次接好后,更換模塊時,把接線器安裝到新模塊上即可,都不必再接線。內(nèi)部什么線都不要接,只要作些必要的DIP開關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定,以及編制好用戶程序就可工作。
(3)編程方便:PLC內(nèi)部雖然沒有什么實(shí)際的繼電器、時間繼電器、計(jì)數(shù)器,但它通過程序(軟件)與系統(tǒng)內(nèi)存,這些器件卻實(shí)實(shí)在在地存在著。其數(shù)量之多是繼電器控制系統(tǒng)難以想象的。即使是小型的PLC,內(nèi)部繼電器數(shù)都可以千計(jì),時間繼電器、計(jì)數(shù)也以百計(jì)。而且,這些繼電器的接點(diǎn)可無限次地使用。PLC內(nèi)部邏輯器件之多,用戶用起來已不感到有什么限制。考慮的只是入出點(diǎn)。而這個內(nèi)部入出點(diǎn)即使用得再多,也無關(guān)緊要。大型PLC的控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬點(diǎn)以上,哪有那么大的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)?若實(shí)在不夠,還可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制,不受什么限制。PLC的指令系統(tǒng)也非常豐富,可毫不困難地實(shí)現(xiàn)種種開關(guān)量,以及模擬量的控制。PLC還有存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū),可存儲控制過程的所有要保存的信息。
總之,由于PLC功能之強(qiáng),發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用,所受的限制已不是PLC本身,而是人們的想象力,或與其配套的其它硬件設(shè)施了。
PLC的外設(shè)很豐富,編程器種類很多,用起來都較方便,還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器,可監(jiān)控PLC的工作。使用PLC的軟件也很多,不僅可用類似于繼電電路設(shè)計(jì)的梯形圖語言,有的還可用BASIC語言、C語言,以至于自然語言。這些也為PLC編程提供了方便。
PLC的程序也便于存儲、移植及再使用。某定型產(chǎn)品用的PLC的程序完善之后,凡這種產(chǎn)品都可使用。生產(chǎn)一臺,拷貝一份即可。這比起繼電器電路臺臺設(shè)備都要接線、調(diào)試,要省事及簡單得多。
(4)維修方便
①PLC工作可靠,出現(xiàn)故障的情況不多,這大大減輕了維修的工作量。這在講述PLC的第三個特點(diǎn)時,還將進(jìn)一步介紹。
②即使PLC出現(xiàn)故障,維修也很方便。這是因?yàn)镻LC都設(shè)有很多故障提示信號,如PLC支持內(nèi)存保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池電壓不足,相應(yīng)的就有電壓低信號指示。而且,PLC本身還可作故障情況記錄。所以,PLC出了故障,很易診斷。同時,診斷出故障后排故也很簡單。可按模塊排故,而模塊的備件市場可以買到,進(jìn)行簡單的更換就可以。至于軟件,調(diào)試好后不會出故障,再多只要依據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整,使之完善就是了。
(5)改用方便:PLC用于某設(shè)備,若這個設(shè)備不再使用了,其所用的PLC還可給別的設(shè)備使用,只要改編一下程序,就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大,它的一些模塊還可重用。
3.工作可靠
用PLC實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常可靠的。這是因?yàn)镻LC在硬件與軟件兩個方面都采取了很多措施,確保它能可靠工作。事實(shí)上,如果PLC工作不可靠,就無法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用,也就不成其為PLC了。
1)在硬件方面:PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且,CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾,能正常地工作。
PLC使用的元器件多為無觸點(diǎn)的,而且為高度集成的,數(shù)量并不太多,也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上,為使PLC能安全可靠地工作,也采取了很多措施,可確保PLC耐振動、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達(dá)攝氏50多度,有的PLC可高達(dá)80~90度。
有的PLC的模塊可熱備,一個主機(jī)工作,另一個主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn),但不參與控制,僅作備份。一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障,熱備的可自動接替其工作。
還有更進(jìn)一步冗余的,采用三取一的設(shè)計(jì),CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時工作,最終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零,做到萬無一失。當(dāng)然,這樣的系統(tǒng)成本是很高的,只用于特別重要的場合,如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。
2)在軟件方面:PLC的工作方式為掃描加中斷,這既可保證它能有序地工作,避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的“冒險(xiǎn)競爭”,其控制結(jié)果總是確定的;而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制,保證了PLC對應(yīng)急情況的及時響應(yīng),使PLC能可靠地工作。
為監(jiān)控 PLC運(yùn)行程序是否正常,PLC系統(tǒng)都設(shè)置了“看門狗”(Watching dog)監(jiān)控程序。運(yùn)行用戶程序開始時,先清"看門狗"定時器,并開始計(jì)時。當(dāng)用戶程序一個循環(huán)運(yùn)行完了,則查看定時器的計(jì)時值。若超時(一般不超過100ms),則報(bào)警。嚴(yán)重超時,還可使PLC停止工作。用戶可依報(bào)警信號采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。定時器的計(jì)時值若不超時,則重復(fù)起始的過程,PLC 將正常工作。顯然,有了這個"看門狗"監(jiān)控程序,可保證PLC用戶程序的正常運(yùn)行,可避免出現(xiàn)"死循環(huán)"而影響其工作的可靠性。
PLC還有很多防止及檢測故障的指令,以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號??赏ㄟ^編制相應(yīng)的用戶程序,對PLC的工作狀況,以及PLC所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控,以確保其可靠工作。
PLC每次上電后,還都要運(yùn)行自檢程序及對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了的,用戶可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時有相應(yīng)的出錯信號提示。
正是PLC在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施,才確保了PLC具有可靠工作的特點(diǎn)。它的平均*時間可達(dá)幾萬小時以上;出了故障平均修復(fù)時間也很短,幾小時以至于幾分鐘即可。
曾有人做過為什么要使用 PLC的問卷調(diào)查。在回答中,多數(shù)用戶把PLC工作可靠作為選用它的主要原因,即把PLC能可靠工作,作為它的指標(biāo)。