PLC可編程序控製器:PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控製器,定義是:一種數字運算操作的電子係統,專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器,用於其內部存儲程序,執行邏輯運算,順序控製,定時,計數與算術操作等麵向用戶的指令,並通過數字或模擬式輸入/輸出控製各種類型的機械或生產過程。DCS集散係統: DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全稱為集散型控製係統。DCS可以解釋為在模擬量回路控製較多的行業中廣泛使用的,盡量將控製所造成的危險性分散,而將管理和顯示功能集中的一種自動化高技術產品。DCS一般由五部份組成:1:控製器2:I/O板3:操作站4:通訊網絡5:圖形及遍程軟件。 一、PLC的發展曆程 在(zai)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong),大(da)量(liang)的(de)開(kai)關(guan)量(liang)順(shun)序(xu)控(kong)製(zhi),它(ta)按(an)照(zhao)邏(luo)輯(ji)條(tiao)件(jian)進(jin)行(xing)順(shun)序(xu)動(dong)作(zuo),並(bing)按(an)照(zhao)邏(luo)輯(ji)關(guan)係(xi)進(jin)行(xing)連(lian)鎖(suo)保(bao)護(hu)動(dong)作(zuo)的(de)控(kong)製(zhi),及(ji)大(da)量(liang)離(li)散(san)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)。傳(chuan)統(tong)上(shang),這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)是(shi)通(tong)過(guo)氣(qi)動(dong)或(huo)電(dian)氣(qi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)。1968年美國GM(通用汽車)公gong司si提ti出chu取qu代dai繼ji電dian氣qi控kong製zhi裝zhuang置zhi的de要yao求qiu,第di二er年nian,美mei國guo數shu字zi公gong司si研yan製zhi出chu了le基ji於yu集ji成cheng電dian路lu和he電dian子zi技ji術shu的de控kong製zhi裝zhuang置zhi,首shou次ci采cai用yong程cheng序xu化hua的de手shou段duan應ying用yong於yu電dian氣qi控kong製zhi,這zhe就jiu是shi第di一yi代dai可ke編bian程cheng序xu控kong製zhi器qi,稱chengProgrammable Controller(PC)。 個人計算機(簡稱PC)發展起來後,為了方便,也為了反映可編程控製器的功能特點,可編程序控製器定名為Programmable Logic Controller(PLC),現在,仍常常將PLC簡稱PC。 PLC的定義有許多種。國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是:kebianchengkongzhiqishiyizhongshuziyunsuancaozuodedianzixitong,zhuanweizaigongyehuanjingxiayingyongersheji。tacaiyongkebianchengxudecunzhuqi,yonglaizaiqineibucunzhuzhixingluojiyunsuan、順序控製、定時、計數和算術運算等操作的指令,並通過數字的、monideshuruheshuchu,kongzhigezhongleixingdejixiehuoshengchanguocheng。kebianchengxukongzhiqijiqiyouguanshebei,douyinganyiyuyugongyekongzhixitongxingchengyigezhengti,yiyukuochongqigongnengdeyuanzesheji。 上世紀80年代至90年代中期,是PLC發展最快的時期,年增長率一直保持為30~40%。在這時期,PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高,PLC逐漸進入過程控製領域,在某些應用上取代了在過程控製領域處於統治地位的DCS係統。 PLC具有通用性強、使用方便、適應麵廣、可靠性高、抗幹擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控製特別是順序控製中的地位,在可預見的將來,是無法取代的。
二、PLC的構成 從結構上分,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、顯示麵板、內存塊、電源等,這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架,這些模塊可以按照一定規則組合配置。
三、CPU的構成 CPU是PLC的核心,起神經中樞的作用,每套PLC至少有一個CPU,它按PLC的(de)係(xi)統(tong)程(cheng)序(xu)賦(fu)予(yu)的(de)功(gong)能(neng)接(jie)收(shou)並(bing)存(cun)貯(zhu)用(yong)戶(hu)程(cheng)序(xu)和(he)數(shu)據(ju),用(yong)掃(sao)描(miao)的(de)方(fang)式(shi)采(cai)集(ji)由(you)現(xian)場(chang)輸(shu)入(ru)裝(zhuang)置(zhi)送(song)來(lai)的(de)狀(zhuang)態(tai)或(huo)數(shu)據(ju),並(bing)存(cun)入(ru)規(gui)定(ding)的(de)寄(ji)存(cun)器(qi)中(zhong),同(tong)時(shi),診(zhen)斷(duan)電(dian)源(yuan)和(he)PLCneibudianludegongzuozhuangtaihebianchengguochengzhongdeyufacuowudeng。jinruyunxinghou,congyonghuchengxucunzhuqizhongzhutiaoduquzhiling,jingfenxihouzaianzhilingguidingderenwuchanshengxiangyingdekongzhixinhao,quzhihuiyouguandekongzhidianlu。 CPU主要由運算器、控製器、寄存器及實現它們之間聯係的數據、控製及狀態總線構成,CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用於存儲程序及數據,是PLC不可缺少的組成單元。 在使用者看來,不必要詳細分析CPU的內部電路,但對各部分的工作機製還是應有足夠的理解。CPU的控製器控製CPU工作,由它讀取指令、解jie釋shi指zhi令ling及ji執zhi行xing指zhi令ling。但dan工gong作zuo節jie奏zou由you震zhen蕩dang信xin號hao控kong製zhi。運yun算suan器qi用yong於yu進jin行xing數shu字zi或huo邏luo輯ji運yun算suan,在zai控kong製zhi器qi指zhi揮hui下xia工gong作zuo。寄ji存cun器qi參can與yu運yun算suan,並bing存cun儲chu運yun算suan的de中zhong間jian結jie果guo,它ta也ye是shi在zai控kong製zhi器qi指zhi揮hui下xia工gong作zuo。 CPU速度和內存容量是PLC的重要參數,它們決定著PLC的工作速度,IO數量及軟件容量等,因此限製著控製規模。
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狀態,輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC係統,輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入(DI),開關量輸出(DO),模擬量輸入(AI),模擬量輸出(AO)等模塊。 開關量是指隻有開和關(或1和0)兩種狀態的信號,模擬量是指連續變化的量。常用的I/O分類如下: 開關量: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、脈衝等模塊。 按I/O點數確定模塊規格及數量,I/O模塊可多可少,但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機架槽數限製。
五、電源模塊 PLC電源用於為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時,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、底板或機架 大多數模塊式PLC使用底板或機架,其作用是:電氣上,實現各模塊間的聯係,使CPU能訪問底板上的所有模塊,機械上,實現各模塊間的連接,使各模塊構成一個整體。
七、PLC係統的其它設備 1、編程設備:編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件,用於編程、對係統作一些設定、監控PLC及PLC所控製的係統的工作狀況,但它不直接參與現場控製運行。小編程器PLC一般有手持型編程器,目前一般由計算機(運行編程軟件)充當編程器。 2、人機界麵:最簡單的人機界麵是指示燈和按鈕,目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛,由計算機(運行組態軟件)充當人機界麵非常普及。 3、輸入輸出設備:用於永久性地存儲用戶數據,如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器,輸入模擬量的電位器,打印機等。
八、PLC的通信聯網 依靠先進的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此,網絡在自動化係統集成工程中的重要性越來越顯著,甚至有人提出"網絡就是控製器"的觀點說法。 PLC具有通信聯網的功能,它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息,形成一個統一的整體,實現分散集中控製。多數PLC具有RS-232接口,還有一些內置有支持各自通信協議的接口。 PLC的通信,還未實現互操作性,IEC規定了多種現場總線標準,PLC各廠家均有采用。 對於一個自動化工程(特別是中大規模控製係統)來講,選擇網絡非常重要的。首先,網絡必須是開放的,以方便不同設備的集成及未來係統規模的擴展;其次,針對不同網絡層次的傳輸性能要求,選擇網絡的形式,這必須在較深入地了解該網絡標準的協議、機製的前提下進行;再次綜合考慮係統成本、設備兼容性、現場環境適用性等具體問題,確定不同層次所使用的網絡標準。