1.可編程控制器的特點現代工業生產是復雜多樣的,它們對控制的要求也各不相同。可編程序控制器一經出現就受到了廣大工程技術人員的歡迎。它的主要特點如下: 1)抗干擾能力強,可靠性高微機雖然具有很強的功能。但抗干擾能力差,工業現場的電磁干擾、電源波動、機械振動、溫度和濕度的變化,都可以使一般通用微機不能正常工作。而PLC在電子線路、機械結構以及軟件結構上都吸取生產廠家長期積累的工業控制經驗,主要模塊均采用大規模與超大規模集成電路,I/O系統設計有完善的通道保護與信號調理電路;在結構上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精確考慮; 在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施;在軟件上采用數字濾波等抗干擾和故障診斷措施;所有這些使PLc具有較高的抗干擾能力。PLc的平均無故障時間通常在幾萬小時以上,這是一般微機不能比擬的。 繼電器接觸器控制系統雖有較好的抗干擾能力.但使用了大量的機械觸點,使設備連線復雜,且觸點在開閉時易受電弧的損害,壽命短,系統可靠性差。而PLc采用微電子技術,大量的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成,大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代;故壽命長,可靠性大大提高。 2)控制系統結構簡單,通用性強PLc及外圍模塊品種多,可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統。在PLc構成的控制系統中,只需在PLc的端子上接人相應的輸入輸出信號線即可,不需要諸如繼電器之類的物理器件和大量而又繁雜的硬接線線路。當需要變更控制系統的功能時,可以用編程器在線或離線修改程序,同一個PI。C裝置用于不同的控制對象,只是輸入輸出組件和應用軟件的不同。 PI,c的輸入輸出可直接與交流220v、直流24V等強電相連,并有較強的帶負載能力。 3)編程方便,易于使用PLC是面向用戶的設備,PLC的設計者充分考慮到現場工程技術人員的技能和習慣。PLc程序的編制,采用梯形圖或面向工業控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似,這種編程語言形象直觀,容易掌握,不需要專門的計算機知識和語言。只要具有一定的電工和工藝知識的人員都可在短時間學會。 4)功能完善PLc的輸入輸出系統功能完善,性能可靠,能夠適應于各種形式和性質的開關量和模擬量的輸入輸出。由于采用了微處理器,它能夠很方便地實現定時、計數、鎖存、比較、跳轉和強制I/0等諸多功能,不僅具有邏輯運算、算術運算、數制轉換以及順序控制功能。而且還具備模擬運算、顯示、監控、打印及報表生成功能。此外.它還可以和其他微機系統、控制設備共同組成分布式或分散式控制系統,還能實現成組數據傳送、矩陣運算、閉環控制、排序與查表、函數運算及快速中斷等功能。因此PLc具有極強的適應性,能夠很好地滿足各種類型控制的需要。 5)設計、施工、調試的周期短用繼電器_接觸器控制完成一項控制工程,必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖,然后畫出繼電器屏(柜)的布置和接線圖等,進行安裝調試,以后修改起來十分不便。而采用PLC控制,由于其靠軟件實現控制,硬件線路非常簡潔,并為模塊化積木式結構,且已商品化,故僅需按性能、容量(輸入輸出點數、內存大小) 等選用組裝,而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進行,因而縮短了設計周期,使設計和施工可同時進行。由于用軟件編程取代了硬接線實現控制功能,大大減輕了繁重的安裝接線工作,縮短了施工周期。因為PLC是通過程序完成控制任務的,采用了方便用戶的工業編程語言,且都具有強制和仿真的功能,故程序的設計、修改和調試都很方便,這樣可大大縮短設計和投運周期。 6)體積小,維護操作方便PLC體積小,質量輕,便于安裝。PLC的輸入輸出系統能夠直觀地反應現場信號的變化狀態,還能通過各種方式直觀地反映控制系統的運行狀態,如內部工作狀態、通信狀態、I/0點狀態、異常狀態和電源狀態等。對此均有醒目的指示,非常有利于運行和維護人員對系統進行監視。 2.可編程控制器的分類
可編程序控制器發展到今天,已經有多種形式,而且功能也不盡相同。按不同的原則可有不同的分類。 1)按I/0點容量分類一般而言,處理的I/o點數比較多,則控制關系比較復雜,用戶要求的程序存儲器容量比較大,要求PLC指令及其他功能比較多,指令執行的過程也比較快等。按PLC的輸入輸出點數可將PLC分為以下三類: (1)小型機。小型PLC的功能一般以開關量控制為主,小型PLC輸入、輸出總點數一般在256點以下,用戶程序存儲器容量在4K字以下。現在的高性能小型PI—C還具有一定的通信能力和少量的模擬量處理能力。這類PLC的特點是價格低廉,體積小巧。適合于控制單臺設備,開發機電一體化產品。 典型的小型機有西門子公司的s7-200系列、羅克韋爾公司的SLCS00系列、歐姆龍公司的CPM2A系列、三菱公司的FX系列等產品。 (2)中型機。中型PLC的輸入、輸出總點數為256~1024點,用戶程序存儲器容量大于8K字。中型PLC不僅具有開關量和模擬量的控制功能,還具有更強的數字計算能力,它的通信功能和模擬量處理能力更強大。中型機的指令小型機更豐富,中型機適用于復雜的邏輯控制系統以及連續生產過程控制場合。 典型的中型機有西門子公司的s7 300系列、羅克韋爾公司的Contr01Logix系列、歐姆龍公司的C200H系列模塊式PLC等產品。 (3)大型機。大型PLC的輸入、輸出總點數在1024點以上,用戶程序存儲器容量達到8~16M。大型PLC的性能已經與工業控制計算機相當,它具有計算、控制和調節的功能.還具有強大的網絡結構和通信聯網能力。它可以連接HMI作為系統監視或操作界面,能夠表示過程的動態流程,記錄各種曲線.
PID調節參數選擇圖,可配備多種智能模塊。構成一個多功能系統。這種系統還可以和其他型號的控制器互聯,和上位機相連,組成一個集中分散的生產過程和產品質量控制系統。大型機適用于設備自動化控制、過程自動化控制和過程監控系統。 典型的大型PLc有西門子公司的s7 400、歐姆龍公司的cVMl和csl系列、羅克韋爾公司的controlloglx、PLc5/05系列等產品。 以上劃分沒有一個十分嚴格的界限,隨著PLc技術的飛速發展,某些中、小型PI。c也具有大型PI。C的功能,如羅克韋爾公司的controlloglx既具有中型機的特征,又具有大型機的功能和性能,這也是PLC的發展趨勢。 2)按結構形式分類根據PLC結構形式的不同,PLC可以分為整體式和模塊式兩種。如圖7.1所示。
 (1)整體式結構。整體式結構的特點是將PLC的基本部件,如CPU板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊地安裝在一個標準機殼內,構成一個整體,組成PI—c的一個基本單元(主機)或擴展單元。基本單元上設有擴展端口.通過擴展電纜與擴展單元相連,以構成PLc不同的配置。整體式結構的PLc體積小,成本低,安裝方便。微型和小型PLc一般為整體式結構。 (2)模塊式結構。模塊式結構的PLC是由一些模塊單元構成.這些標準模塊如cPu模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等。將這些模塊插在框架上或基板上即可。各模塊功能是獨立的,外形尺寸是統一的,插入什么模塊可根據需要靈活配置。目前,中、大型PLc多采用這種結構形式。
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