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20世紀(jì)60年代,由于小型計算機的出現(xiàn)和大規(guī)模生產(chǎn)及多機群控的發(fā)展,人們曾試圖用小型計算機來實現(xiàn)工業(yè)控制,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電接觸器控制。但采用小型計算機實現(xiàn)工業(yè)控制價格昂貴,輸入、輸出電路不匹配,編程技術(shù)復(fù)雜,因而沒能得到推廣和應(yīng)用。

20世紀(jì)60年代末期,美國汽車制造工業(yè)競爭激烈,為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要,在1968年美國通用汽車公司首先公開招標(biāo),對控制系統(tǒng)提出的具體要求基本為①它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計周期短,更改容易,接線簡單,成本低;②它能把計算機的功能和繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來。但編程又比計算機簡單易學(xué)、操作方便;③系統(tǒng)通用性強。

1969年美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求,研制出世界上第一臺可編程序控制器,并在通用公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功,實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動控制。其后日本、德國等相繼引入,可編程序控制器迅速發(fā)展起來。但這一時期它主要用于順序控制,雖然也采用了計算機的設(shè)計思想,但當(dāng)時只能進行邏輯運算,故稱為可編程序邏輯控制器,簡稱PLC(Programmable Logic Controller)。

20世紀(jì)70年代后期,隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展,可編程邏輯控制器更多地具有計算機功能,不僅用邏輯編程取代硬接線邏輯,還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能,真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置,而且做到了小型化和超小型化。這種采用微電腦技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍,故稱為可編程序控制器,簡稱PC(Programmablc Controller)。但由于PC容易和個人計算機(Personal ComPUter)混淆,故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。

可編程序控制器的特點

1、可靠性高,抗抗干擾能力強!(平均無故障時間一般可達(dá)3-5萬小時。

2、維修方便

3、靈活:通用

4、功能完善

5、接線簡單

6、編程簡單,使用方便。

可編程序控制器的工作原理

PLC的工作原理就是無限循環(huán)掃描,掃描過程是,初始化處理;處理輸入信號階段;程序處理階段;處理輸出信號階段。掃描周期過程是T=(讀入一點時間*點數(shù))+(運算速度*程序步數(shù))+故障診斷時間。

可編程序控制器的性能

1、工作環(huán)境,一般PLC的工作的溫度為0攝氏度到55攝氏度,最高為60攝氏度,存儲溫度為-20攝氏度至+85攝氏度;相對溫度為5%~95%。(空氣條件,周圍不能混有可然性,易爆性和腐蝕性氣體)

2、耐振動,沖擊性能強,一般PLC能承受振動和沖擊頻率為10~55HZ,振幅為0.5mm加速度為2g,沖擊為10g

3、循環(huán)掃描,一周期掃描時間為10ms左右,因此PLC故障率低,不易壞,可靠性高。

可編程序控制器應(yīng)用場合

1、開關(guān)量邏輯控制

2、模擬量閉環(huán)控制

3、數(shù)字量智能控制

4、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

5、通訊,聯(lián)網(wǎng)及采集控制

可編程序控制器的分類

整體式:CPU單元,存儲器,I/O單元,安裝在同一機體內(nèi),構(gòu)成主機。

組合式:所有單元都分散在模塊上,不同的模塊可以實現(xiàn)不同的功能。

小型機:控制點數(shù)100~500點左右。(整體試)

中形機:控制點數(shù)500~1000點左右。(整體試)

大型機:控制點數(shù)1000以上(組合試)

開關(guān)量僅有兩種相反的工作狀態(tài),例如高電平和低電平,繼電器線圈的通電和斷電,觸電的接通和斷開,PLC可以直接輸入和輸出開關(guān)量信號.有的PLC(例如西門子的S7系列)將開關(guān)量稱為數(shù)字量.

模擬量是連續(xù)變化的物理量,例如電壓,溫度,壓力和轉(zhuǎn)速等PLC,不能直接處理模擬量,需要用模擬量輸入模塊中的A/D轉(zhuǎn)換器,將模擬量轉(zhuǎn)換為與輸入信號成正比的數(shù)字量.PLC中的數(shù)字量(例如PID控制器的輸出)需要用模擬量輸出模塊中的D/A轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為與相應(yīng)數(shù)字成比例電壓或電流,供外部執(zhí)行機構(gòu)(例如電動調(diào)節(jié)閥或變頻器)使用.

那么什么是開關(guān)量?什么是模擬量?

開關(guān)量不是通電,就是斷電,或稱為0和1,0代表通電,1代表斷電.例如,按鈕,開關(guān),時間繼電器,過電流壓力繼電器,這類屬于輸入,輸出的有接觸器,繼電器,電磁閥,等

模擬量是一種連續(xù)變化的量,例如,輸入的有:傳感器,(好多種)輸出的有:伺服電動機,電磁閥,距離,速度,等控制信號.

換句說法說:開關(guān)量是真實物體,而模擬量是一個虛擬物體,比如在電腦上畫畫等

哪些編程語言最常用?

梯形圖是使用最多的PLC圖形語言.梯形圖與繼電器電路相似,具有直觀易懂的優(yōu)點,很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握,特別適合于開關(guān)量邏輯控制.

語句表是一種類似于微機的匯編語言的文本語言,多條語句組成一個程序段.語句表的輸入方便快捷,還可以在沒條語句的后面加上注釋,便于復(fù)雜程序的閱讀和理解.在設(shè)計通訊,數(shù)字運算等高級應(yīng)用程序時建議使用語句表,語句表程序較難閱讀,其中的邏輯關(guān)系很難一眼看出,在設(shè)計有復(fù)雜的觸電控制電路的程序時最好使用梯形圖語言.

功能塊圖用類似于與門,或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系,一些復(fù)雜的功能(例如數(shù)字運算功能等)用指令框來表示,功能塊圖適合于熟悉數(shù)字電路的人使用.國內(nèi)使用梯形圖的人最多,指令表語言使用的也較多,歐洲人比較偏愛功能塊圖.

順序功能圖是一種位于其他編程之上的圖形語言,是用來描述開關(guān)量控制系統(tǒng)的功能和編寫順序控制程序的有力工具.

結(jié)構(gòu)文本是為IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言

梯形圖有什么特點?

1、PLC梯形圖中的某些編程元件沿著繼電器這一名稱,例如輸入繼電器,輸出繼電器輔助繼電器等,但是它們不是真實的物理繼電器(即硬件繼電器),而是在軟件中使用的編程元件,每一編程元件與PLC存儲器中的元件映像寄存器的一個存儲器單元相對應(yīng).以輔助繼電器M0為例,如果對應(yīng)的存儲單元為0狀態(tài),梯形圖中的M0的線圈"斷電",其常開觸電斷開,常閉觸電閉合,稱M0為0狀態(tài),或MO為OFF.該存儲單元如果為1狀態(tài),M0的線圈:通電",其常開觸點接通,常閉觸點斷開,稱M0為OFF.該存儲單元如果為1狀態(tài),M0的線圈"通電"其常開觸點接通,常閉觸點斷開,稱MO為狀態(tài),或稱MO為ON.

2、根據(jù)梯形圖中的個觸點的狀態(tài)的邏輯關(guān)系,求出與圖中個線對應(yīng)的編程元件的ON/OFF的狀態(tài),稱為梯形圖的邏輯解算.邏輯解算是按梯形圖中從上到下,從左到右的順序進行的.解算的結(jié)果,馬上可以被后面的邏輯解算所利用.邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值,而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的.

3、編程元件的常開觸點的狀態(tài)來進行的.

4、輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對應(yīng)的外部輸入電路通斷狀態(tài),因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈.