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    plc可編程控制器的基礎知識

    作者:蘇州??滤茧姎庥邢薰?nbsp;    發布:2012-12-17 [] [] []

     PLC可編程序控制器是采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算,順序控制,定時,計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。其英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器,定義是:一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境應用而設計的。DCS集散系統: DCS英文全稱 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM ,中文全稱為集散型控制系統。DCS可以解釋為在模擬量回路控制較多的行業中廣泛使用的,盡量將控制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:控制器2:I/O板3:操作站4:通訊網絡5:圖形及遍程軟件。

      一、PLC的發展歷程
      在工業生產過程中,大量的開關量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數據采集。傳統上,這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,第二年,美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置,首次采用程序化的手段應用于電氣控制,這就是第一代可編程序控制器,稱Programmable Controller(PC)。

      個人計算機(簡稱PC)發展起來后,為了方便,也為了反映可編程控制器的功能特點,可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC),現在,仍常常將PLC簡稱PC。

      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逐漸進入過程控制領域,在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。

      PLC的定義有許多種。國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是:可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,并通過數字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程??删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備,都應按易于與工業控制系統形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。

      PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位,在可預見的將來,是無法取代的?!?/p>

      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、顯示面板、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?! ?/p>

      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的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據,用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據,并存入規定的寄存器中,同時,診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號,去指揮有關的控制電路。

      CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成,CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據,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制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算,在控制器指揮下工作。寄存器參與運算,并存儲運算的中間結果,它也是在控制器指揮下工作。

      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,因此限制著控制規模?! ?/p>

      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系統,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。

      開關量是指只有開和關(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。

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