5. 基本性能 可編程控製器的基本性能可用如下八條予以概括: 5.1工作速度 工作速度是指PLC的CPU執行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應速度。工作速度是PLC工作的基礎。速度高了,才可能通過運行程序實現控製,才可能不斷擴大控製規模,才可能發揮PLC的多種多樣的作用。 PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的條數也不同。少的幾十條,多的幾百條。指令不同,執行的時間也不同。但各種PLC總有一些基本指令,而且各種的PLC都(dou)有(you)這(zhe)些(xie)基(ji)本(ben)指(zhi)令(ling),故(gu)常(chang)以(yi)執(zhi)行(xing)一(yi)條(tiao)基(ji)本(ben)指(zhi)令(ling)的(de)時(shi)間(jian)來(lai)衡(heng)量(liang)這(zhe)個(ge)速(su)度(du)。這(zhe)個(ge)時(shi)間(jian)當(dang)然(ran)越(yue)短(duan)越(yue)好(hao),已(yi)從(cong)微(wei)秒(miao)級(ji)縮(suo)短(duan)到(dao)零(ling)點(dian)微(wei)秒(miao)級(ji)。並(bing)隨(sui)著(zhe)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu),這(zhe)個(ge)時(shi)間(jian)還(hai)在(zai)縮(suo)短(duan)。 執行時間短可加快PLC對一般輸入信號的響應速度。從討論PLC的工作原理知,從對PLC加入輸入信號,到PLC產生輸出,最理想的情況也要延遲一個PLC運行程序的周期。因為PLC監測到輸入信號,經運行程序後產生的輸出,才是對輸入信號的響應。不理想時,還要多延長一個周期。當輸入信號送入PLC時,PLC的輸入刷新正好結束,就是這種情況。這時,要多等待一個周期,PLC的de輸shu入ru映ying射she區qu才cai能neng接jie受shou到dao這zhe個ge新xin的de輸shu入ru信xin號hao。對dui一yi般ban的de輸shu入ru信xin號hao,這zhe個ge延yan遲chi雖sui可ke以yi接jie受shou,但dan對dui急ji需xu響xiang應ying的de輸shu入ru信xin號hao,就jiu不bu能neng接jie受shou了le。對dui急ji需xu處chu理li的de輸shu人ren信xin號hao延yan遲chi多duo長chang時shi間jianPLC能予以響應,要另作要求。 為了處理急需響應的輸入信號,PLC有種種措施。不同的PLC措(cuo)施(shi)也(ye)不(bu)完(wan)全(quan)相(xiang)同(tong),提(ti)高(gao)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)的(de)效(xiao)果(guo)也(ye)不(bu)同(tong)。一(yi)般(ban)的(de)作(zuo)法(fa)是(shi)采(cai)用(yong)輸(shu)入(ru)中(zhong)斷(duan),然(ran)後(hou)再(zai)輸(shu)出(chu)即(ji)時(shi)刷(shua)新(xin),即(ji)中(zhong)斷(duan)程(cheng)序(xu)運(yun)行(xing)後(hou),有(you)關(guan)的(de)輸(shu)出(chu)點(dian)立(li)即(ji)刷(shua)新(xin),而(er)不(bu)等(deng)到(dao)整(zheng)個(ge)程(cheng)序(xu)運(yun)行(xing)結(jie)束(shu)後(hou)再(zai)刷(shua)新(xin)。 這個效果可從兩個方麵來衡量:一是能否對幾個輸入信號作快速響應;二是快速響應的速度有多快。多數PLC都可對一個或多個輸入點作快速響應,快速響應時間僅幾個毫秒。性能高的、大型的PLC響應點數更多。 工作速度關係到PLC對輸入信號的響應速度,是PLC對係統控製是否及時的前提。控製不及時,就不可能準確與可靠,特別是對一些需作快速響應的係統。這就是把工作速度作為PLC第一指標的原因。 5.2控製規模 控製規模代表PLC控製能力,看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進行控製。 控製規模與速度有關。因為規模大了,用戶程序也長,執行指令的速度不快,勢必延長PLC循環的時間,也必然會延長PLC對輸入信號的響應。為了避免這個情況,PLC的工作速度就要快。所以,大型PLC的工作速度總是比小的要快。 控製規模還與內存區的大小有關。規模大,用戶程序長,要求有更大的用戶存儲區。同時點數多,係統的存儲器輸入、輸出的信號區(輸入輸出繼電器區或稱輸入、輸出映射區)也大。這個區大,相應地內部器件(解釋見後)也要增多,這些都要求有更大的係統存儲區。 控製規模還與輸入、輸出電路數有關。如控製規模為1024點,那就得有1024條I/O電路。這些電路集成於I/O模塊中,而每個模塊有多少路的I/O點總是有數的。所以,規模大,所使用的模塊也多。 控製規模還與PLC指令係統有關。規模大的PLC指令條數多,指令的功能也強,才能應付對點數多的係統進行控製的需要。 控製規模是對PLC其它性能指標起著製約作用的指標;也是PLC劃分為微、小、中、大和特大型 5.3組成模塊 PLC的結構雖有箱體及模塊式之分,但從質上看,箱體也是模塊,隻是它集成了更多的功能。在此,不妨把PLC的模塊組成當作所有PLC的結構性能。 這個性能含義是指某型號PLC具有多少種模塊,各種模塊都有什麼規格,並各具什麼特點。 一般講,規模大的PLC,檔次高的PLC模塊的種類也多,規格也多,反映它的特點的性能指標也高。但模塊的功能則單一些。相反,小型PLC、檔次低的PLC模塊種類也少,規格也少,指標也低。但功能則多樣些,以至於集成為箱體。 組成PLC的模塊是PLC的硬件基礎,隻有弄清所選用的PLC都具有那些模塊及其特點,才能正確選用模塊,去組成一台完整的PLC,以滿足控製係統對PLC的要求。 常見的PLC模塊有: CPU模塊,它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能,如速度、規模都由它的性能來體現。 電源模塊,它為PLC運行提供內部工作電源,而且,有的還可為輸入信號提供電源。 I/O模塊,它集成了I/O電路,並依點數及電路類型劃分為不同規格的模塊。 內存模塊,它主要存儲用戶程序,有的還為係統提供輔加的工作內存。在結構上內存模塊都是附加於CPU模塊之中。 底板、機架模塊,它為PLC各ge模mo塊kuai的de安an裝zhuang提ti供gong基ji板ban,並bing為wei模mo塊kuai間jian的de聯lian係xi提ti供gong總zong線xian。若ruo幹gan底di板ban間jian的de聯lian係xi有you的de用yong接jie口kou模mo塊kuai,有you的de用yong總zong線xian接jie口kou。不bu同tong廠chang家jia或huo同tong一yi廠chang家jia但dan不bu同tong類lei型xing的dePLC都不大相同。 箱體式的小型PLC的主箱體就是把上述幾種模塊集成在一個箱體內的,並依可能提供I/O點數的多少,劃分為不同的規格。 箱體式的PLC還有I/O擴展箱體,它不含CPU,僅有電源及I/O單元的功能。擴展箱體也依I/O點數的多少劃分有不同的規格。 除上述模塊,PLC還有特殊的或稱智能或稱功能模塊。如A/D(模入)模塊、D/A(模出)模塊、高速計數模塊、位控模塊、溫度模塊等等。這些模塊有自己的CPU,可對信號作預處理或後處理,以簡化PLC的CPU對複雜的程控製量的控製。智能模塊的種類、特性也大不相同,性能好的PLC,這些模塊種類多,性能也好。 通訊模塊,它接人PLC後,可使PLC與計算機,或PLC與PLC進行通訊,有的還可實現與其它控製部件,如變頻器、溫控器通訊,或組成局部網絡。通訊模塊代表PLC的組網能力,代表著當今PLC性能的重要方麵。 掌握PLC性能,一定要了解它的模塊,並通過了解模塊的性能,去弄清楚PLC的性能。 除了模塊,PLC還有外部設備。 盡管用PLC實現對係統的控製可不用外部設備,配置好合適的模塊就行了。然而,要對PLC編程,要監控PLC及其所控製的係統的工作狀況,以及存儲用戶程序、打印數據等,就得使用PLC的外部設備。故一種PLC的性能如何,與這種PLC所具外部設備豐富與否,外部設備好用與否直接相關。 PLC的外部設備有四大類: 編程設備:簡單的為簡易編程器,多隻接受助記將編程,個別的也可用圖形編程(如日本東芝公司的EX型可編程控製器)。複fu雜za一yi點dian的de有you圖tu形xing編bian程cheng器qi,可ke用yong梯ti形xing圖tu語yu編bian程cheng。有you的de還hai有you專zhuan用yong的de計ji算suan機ji,可ke用yong其qi它ta高gao級ji語yu編bian程cheng。編bian程cheng器qi除chu了le用yong於yu編bian程cheng,還hai可ke對dui係xi統tong作zuo一yi些xie設she定ding,以yi確que定dingPLC控製方式,或工作方式。編程器還可監控PLC及PLC所控製的係統的工作狀況,以進行PLC用戶程序的調試。 監控設備:小的有數據監視器,可監視數據;大的還可能有圖形監視器,可通過畫麵監視數據。除了不能改變PLC的用戶程序,編程器能做的它都能做,是使用PLC很好的界麵。性能好的PLC,這種外部設備已越來越豐富。 存儲設備:它用於永久性地存儲用戶數據,使用戶程序不丟失。這些設備,如存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或隻讀存儲器。而為實現這些存儲,相應的就有存卡器、磁帶機、軟驅或ROM寫入器,以及相應的接口部件。各種PLC大體都有這方麵的配套設施。 輸入輸出設備:它用以接收信號或輸出信號,便於與PLC進行人機對話。輸入的有條碼讀入器,輸入模擬量的電位器等。輸出的有打印機、編程器、監控器雖也可對PLC輸入信息,從PLC輸出信息,但輸入輸出設備實現人機對話更方便,可在現場條件下實現,並便於使用。隨著技術進步,這種設備將更加豐富。 外部設備已發展成為PLC係統的不可分割的一個部分。它的情況,當然是選用PLC必須了解的重要方麵,所以也應把它列為PLC性能的重要內容。 5.4內存容量 PLC內存有用戶及係統兩大部分。用戶內存主要用以存儲用戶程序,個別的還將其中的一部分劃為係統所用。係統內存是與CPU配置在一起的。CPU既要具備訪問這些內存的能力,還應提供相應的存儲介質。 yonghuneicundaxiaoyukecunchudeyonghuchengxuliangyouguan。neicunda,kecunchudechengxuliangda,yejiukejinxinggengweifuzadekongzhi。congfazhanqushikan,neicunrongliangzongshizaibuduanzengdazhe。daxingPLC的內存容量可達幾十k,以至於一百多k。係統內存對於用戶,主要體現在PLC能提供多少內部器件。不同的內部器件占據係統內存的不同區域。在物理上並無這些器件,僅僅為RAM。但通過運行程序進行使用時,給使用者提供的卻實實在在有這些器件。 內存器件種類越多,數量越多,越便於PLC進行種種邏輯量及模擬控製。它也是代表 PLC性能的重要指標。 PLC內部器件有: I/O繼電器,或稱映射區。它與PLC所能控製的I/O點數及模擬量的路數直接相關。 內部繼電器數,有的稱為標誌位數,代表著PLC的內部繼電器數。它與I/O繼電器區相聯係著,有時與後者相聯係進行處理。內部繼電器多,便於PLC建立複雜的時序關係,以實現多種多樣的控製要求。一般講,內部繼電器數比I/O繼電器要多得多。 有的內部繼電器還可丟電保持,即它的狀態(ON或OFF)、PLC丟電後,靠內部電池仍予以保持。再上電後可繼續丟電前的狀態。保持繼電器可增強PLC控製能力,特別對記錄故障,故障排除後恢複運行,更顯得有用。 定ding時shi器qi,可ke進jin行xing定ding時shi控kong製zhi。定ding時shi值zhi可ke任ren意yi設she定ding。定ding時shi器qi有you多duo少shao,設she定ding範fan圍wei有you多duo大da,設she定ding值zhi的de分fen辨bian率lv又you是shi多duo少shao,這zhe些xie都dou代dai表biao定ding時shi器qi件jian的de性xing能neng。 計數器,可進行計數,到達某設定計數值可發送相應信號。可進行什麼樣的計數,計數範圍多大,怎麼設定,有多少計數器,則是PLC計數器性能的代表指標。 數據存儲區,用以存儲工作數據。多以字、兩字或多字為單位予以使用,是PLC進行模擬量控製,或記錄數據所必不可少的。這個存儲區的大小代表PLC的性能也是越大越好。趨勢也是越來越大。小型機也如此。如日本OMRON公司的CQM1機,其DM區就有6k字。而過去同是小型機的C60P的DM區才64個字。大型機的DM可達10K以至幾十K。 此外還有其它一些內部器件,了解某PLC性能時,也都必須掌握它。 內部器件也是PLC指令的操作數,不弄清楚是無法編程的。 5.5指令係統 PLC有多少條指令,各條指令又具有什麼功能,是了解與使用PLC的重要方麵。你不懂PLC指令怎麼編程,沒有程序,PLC又怎麼工作? PLC的指令越來越多,越來越豐富。功能很強的指令,綜合多種作用的指令日見增多。 PLC的指令繁多,但主要的有這麼幾種類型: 基本邏輯指令,用於處理邏輯關係,以實現邏輯控製。這類指令不管什麼樣的PLC都總是有的。 數據處理指令,用於處理數據,如譯碼,編碼,傳送、移位等等。 數據運算指令,用於進數據的運算,如十、一、X、/等,可進行整形數計算,有的還可浮點數運算;也可進行邏輯量運算,等等。 流程控製指令,用以控製程序運行流程。PLC的de用yong戶hu程cheng序xu一yi般ban是shi從cong零ling地di址zhi的de指zhi令ling開kai始shi執zhi行xing,按an順shun序xu推tui進jin。但dan遇yu到dao流liu程cheng控kong製zhi指zhi令ling也ye可ke作zuo相xiang應ying改gai變bian。流liu程cheng控kong製zhi指zhi令ling也ye較jiao多duo,運yun用yong得de好hao,可ke使shi程cheng序xu簡jian練lian,並bing便bian於yu調tiao試shi與yu閱yue讀du。 狀態監控指令,用以監視及記錄PLC及其控製係統的工作狀態,對提高PLC控製係統的工作可靠性大有幫助。 當然,並不是所有的PLC都有上述那麼多類的指令,也不是有的PLC僅有上述幾類指令。以上隻是指出幾個例子,說明要從哪幾個方麵了解PLC指令,從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。 除了指令,為進行通訊,PLC還有相應的協議與通訊指令或命令,這些也反映了PLC的性能。 5.6支持軟件 為了便於編製PLC程序,多數PLC廠家都開發有關計算機支持軟件。 從本質上講,PLC所能識別的隻是機器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言,以至高級語言,全靠為使用這些語言而開發的種種軟件。 助記符語言是最基本也是最簡單的PLC語言。它類似計算機的彙編語言,PLC的指令係統就是用這種語言表達的。這種語言僅使用文字符號,所使用的編程工具簡單,用簡易編程器即可。所以,多數PLC都配備有這種語言。 梯形圖語言是圖形語言,它用類似於繼電器電路圖的符號表達PLC實現控製的邏輯關係。這種語言與符號語言有對應關係,很容易互相轉換,並便於電氣工程師了解與熟悉,故用得很普遍,幾乎所有的PLC都開發有這種語言。由於它是用圖形表達,小的編程器不好使用它,得有較大的液晶畫麵的編程器,才能使用它。多數是在計算機對PLC編程時,才使用這種語言。 流liu程cheng圖tu語yu言yan,它ta也ye是shi圖tu形xing語yu言yan,不bu過guo所suo用yong的de符fu號hao不bu與yu電dian氣qi元yuan件jian符fu號hao相xiang似si,而er與yu計ji算suan機ji用yong的de流liu程cheng圖tu符fu號hao相xiang似si,便bian幹gan計ji算suan機ji工gong作zuo人ren員yuan了le解jie與yu熟shu悉xi。流liu程cheng圖tu語yu言yan與yu符fu號hao語yu言yan也ye有you一yi一yi對dui應ying關guan係xi,隻zhi是shi它ta對dui應ying的de符fu號hao語yu言yan與yu梯ti形xing圖tu的de對dui應ying不bu一yi樣yang。熟shu悉xi計ji算suan機ji而er又you未wei從cong事shi過guo一yi般ban電dian氣qi工gong作zuo的de人ren員yuan,樂le於yu用yong這zhe種zhong語yu言yan對duiPLC編程。日本OMRON公司開發的F係列機就是使用這種語言。 梯形圖與流程圖混合語言。這種語言,梯形圖與流程圖兩者兼用,可使PLC程序結構化。它用流程圖把PLC程cheng序xu劃hua分fen成cheng若ruo幹gan結jie構gou塊kuai,並bing規gui範fan塊kuai間jian的de邏luo輯ji聯lian係xi。用yong梯ti形xing圖tu再zai確que定ding塊kuai中zhong的de種zhong種zhong量liang間jian的de邏luo輯ji關guan係xi。這zhe種zhong混hun合he語yu言yan有you不bu同tong的de實shi現xian方fang法fa,而er且qie多duo用yong於yu大da型xing的dePLC的編程 高級語言,PLC編程也可以使用高級語言,如BASIC、C語言等。可以在DOS,也可在WINDOWS平台上運行。關鍵在於要把用高級語言編寫的程序轉換成助記符語言,或直接轉換成PLCsuonengshibiedejiqiyuyan。conggenbenshangjiang,zhiyaonengshixianzhegezhuanhuande,shenmegaojiyuyandoukeyi。erbianxiezhegezhuanhuanderuanjiangongzuolianghenda,dangranyingyouyouguanchangjiakaifayutigong。dangqianbushaoPLC廠家已有提供。如GE-FANAC的PLC就提供有可用C語言編程的軟件。 再前進一步,從理論上講使用自然語言編程也是完全可能的。隻是要下力氣去開發,以及市場有這個需要。 支持軟件不僅編製PLC程序需要,監控PLC運行,特別是監視PLC所控製的係統的工作狀況也需要。所以,多數支持編程的軟件,也具有監視PLC工作的功能。 此外,也有專用於監控PLC工作的軟件,它多與PLC的監視終端連用。 有的PLC廠家或第三方廠家還開發了使用PLC的組態軟件,用以實現計算機對PLC控製係統監控,以及與PLC交換數據。 PLC的用戶也可基於DOS或WINDOWS平台開發用於PLC控製係統的應用軟件,以提高PLC係統自動化及智能化水平。這方麵的軟件已日益受到重視。 總之,為了用好PLC,PLC的支持軟件越來越豐富,性能也越來越好,其界麵也越來越友好,也因此,它的情況如何,已成為評判PLC性能的指標之一。 5.7可靠控製 為使PLC能可靠工作,在硬件與軟件兩個方麵PLC廠家都采取了很多措施,對一些特殊可靠要求的PLC,還有相應的特殊的措施,如熱備、冗餘等等。這在介紹PLC的特點時已作了敘述。可靠措施的目的是增加PLC平均故障間隔時間、MTBF(MeanTimeBetweenFailure)及減少PLC的平均修複時間、MTTR(MeanTimeToRepair),以提高PLC的有效度A(Availability)。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) 式中A--有效率 MTBF--平均故障間隔時間 MTTR--平均修複時間 當然,A值越大越好,它可使PLC係統得到充分的利用,是為什麼要使用PLC的重要指標。而從上式可知,MTBF越大,MTTR越小,則A越大。所以,PLC的可靠措施都是圍繞提高MTBF及MTTR值進行的。 鑒於可靠工作是PLC的重要特點,至關重要,故有關提高MTBF及降低MTTR的措施如何,以及PLC的MTBF與MTTR值也成為PLC性能的重要指標。 5.8經濟指標 以上七條講的都是PLC的技術性能。其實,使用PLC,還要考慮經濟指標。經濟是基礎,經濟上不合算,不能帶來經濟效益,使用PLC也就沒有基礎。所以,這個指標也是重要的。經濟指標最簡單的就是看價格。一般講,同樣技術性能的PLC,價格低其經濟指標就好 此外,還要看供貨情況,供貨不及時,影響使用,價格即使低,也不一定就好;看技術服務,資料不全,用戶出現問題得不到技術支持也不好。 對經濟指標還要作綜合分析,要看使用了PLC能否帶來效益,然後,再分析使用哪家的PLC效益更好些。
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