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PLC主要作用是什么?

2022-06-10 05:05:44

PLC就是一个控制器,主要作用就是根据你想要的控制步骤或者控要求,实现对控制对象的控制!


其实,这个问题对于对PLC没有用过或者不大了解的人来说,很难解释的清楚!不过像升降电梯的控制,一些家庭的智能家居系统,或者十字路口的红绿灯,或者洗衣机,又或者音乐喷泉的控制等,这些稍微常见的事物中,也会用到PLC,当然不用PLC用别的控制器也是可以实现的。---这些说明的问题是PLC的应用范围是非常广泛的,因为接口类型也算丰富,内部的计时计数器,数学运算,通讯等指令也功能强大,因此广泛应用于各行各业中!


PLC是由最初的继电器控制回路演变而来的,当然现在它的性能已经远远的超出最初的功能,但是其编程方式中有和电路图设计一样的思路,因此对有电工电路基础的人来说入门和编程都比较简单,这也是它能够被广泛的使用的一大特点!


换个角度来说,你买一个计算器能实现的功能,PLC都能实现。PLC也像一个很强大的电脑一样有CPU,再配合上上位机监控软件的话,就可以通过画面的方式监视和控制,你想控制的对象,这些被控对象通常是电动机,风机,水泵,电灯,开关阀门等,PLC也可以接入按钮开关,温度,压力等信号。




就简单说这么多吧,PLC的主要作用就是将你想实现自动化控制这些信号或者设备,有机的结合起来,并按照你的想法让这些信号和设备实现一些自动的关联,比如自动开或者自动关等等!如果再有触摸屏等显示设备,就可以更直观的监视到设备的开关状态和参数,比如室内的温度和湿度等!


PLC基础知识


可编程序控制器( Programmable Logic Controuer, PLC)是在不断发展的微电子技术和计算机技术的基础上,迅速成长起来的一种新型工业控制设备。PLC由于其自身的优点和特点,在国内外已经广泛应用于工业自动化控制的各个领域,逐渐取代了原有继电器控制的工业控制方法,成为工业生产自动化的支柱产品。


PLC的定义


传统的继电器控制系统是通过硬导线连接电气元器件来构成逻辑控制系统的,其存在连线多、接线复杂、对生产工艺变化适应性较差、体积大、可靠性低、查找故障难等缺点。1968年,美国的汽车制造商通用汽车公司(GM)试图寻找一种新型的工业控制方法,以适应汽车型号的不断更新,尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件和接线带来的工作量,从而降低成本。于是,通用汽车公司设想通过计算机的功能完备性、灵活性及近用性等特点与继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格低廉等优点结合起来,设计一种适用于工业控制的新型控制装置。同年,该公司公开招标。1969年,美国数字设备公司(IDEC)根据招标的要求,研制出了世界上可编程序控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功。



早期的可编程序控制器是为了取代继电器控制电路,使用存储程序指令、完成顺序控制而设计的,主要用于逻辑运算、定时、计数和顺序操作等开关量逻辑控制,所以通常称其为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Conroller, PIC)。


进入20世纪70年代,随着微电子技术的发展,出现了微处理器和微型计算机,并被应用到PLC中,从而使PLC不仅具有逻辑控制功能,而且增加了数据运算、传送和处理等功能,故称其为具有计算机功能的工业控制装置。1980年,美国电器制造协会正式将其命名为可编程序控制器(Pogrammable Controller, PC),但由于容易与个人计算机(PersonalComputer, PC)相混淆,人们还是习惯地用PIC作为可编程序控制器的缩写。



1987年,国际电工委员会(nternational Electrical Commite, LECc顾布的PLC标准草案中对PIC作了如下定义: "PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械生产过程,PIC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”


PLC的特点


PLC作为一种新型的工业控制装置,之所以得到了广泛的应用和发展有其自身的特点。


1,可靠性高,抗干扰能力强,它是PLC最突出的特点之一。PLC由于采用现代大规模集成电路技术、严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,故具有很高的可靠性。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,还可以嵌入外围器件的故障自诊断程序,使系统除PIC装置外的电路及设备也获得故障自诊断保护。



2、硬件配套齐全,功能完善,适用性强


PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品,并且已经标准化、系列化、模块化,配备品种齐全的硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。具有较的带负载能力,可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器,也可用于各种规模的工业控制场所。


由于科技提升,使得PLC的价格大幅度下跌,使得各种类型的PLC所采用的微处理器的性能普遍提高。为了进一步提高PLC的处理速度,各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片,使得PLC软硬件功能发生了巨大变化。



PLC的应用


目前, PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等行业,其应用情况大致可归纳为如下几类。


1、开关量的逻辑控制


开关量逻辑控制是PLC最基本、最广泛的应用,它取代了传统的继电器电路,实现了逻辑控制、顺序控制。它既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线,如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。


2、模拟量控制


在工业生产过程当中,有许多连续变化的模拟量,如温度、流量、液位、压力和速度等。为了使可编程序控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量( Digital)之间的A/D转换及D/A转换.PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程序控制器用于模拟量控制。


3、运动控制


PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。


4、过程控制


过程控制一般是指对被控模拟量参数的闭环控制。


PLC通过模拟量的1/0模块实现模拟量与数字量的A/D, D/A转换,可实现对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的PID控制。当过程控制中某个变量出现偏差时, PID控制算法会计算出正确的输出,使被控模拟量按照设计要求的控制规律变化恢复到设定值上。


5、数据处理


现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这此数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到其他的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。


6、通信及联网


PLC通信主要包括PLC与计算机之间的通信, PLC间的通信及PLC与其他智能设备闻的通信。PLC与其他智能设备可以组成“集中管理、分散控制"的分布式控制系统。


PLC实质上是一种以微处理器为核心的专门用于工业控制的计算机,只不过它比一般的计算机具有更强的与工业现场进行信息交换的接口,以及直接适应控制要求的编程语言。从硬件机构上来看, PLC主要由中央处理单元(CPU)、存储单元、输入/输出单元、电源及编程器等部分构成。


中央处理单元是PLC的核心部分,是系统的控制中枢,起着总指挥的作用。在PLC中,CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来主要有以下功能:


1)接收、存储从编程器中输入的用户程序和数据。


2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。


3)通过输入接口接收现场的状态或数据,并存人输入映像寄存器或数据寄存器中。


4)从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。


5)根据执行的结果,更新有关标志位的状态和输出映像裔存器的内容,通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。


目前,小型PLC为单CPU系统,而大中型PLC则大多为双CPU系统,甚至有些PLC中多达8个CPU。对于双CPU系统,一般一个为字处理器,采用8位或16位处理器;另一个为位处理器,采用由厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器,用于执行编程器接口功能、监视内部定时器、监视扫描时间、处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器,主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言。


PLC是在继电器顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置。


PLC以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术,用面向控制过程、面向用户的编程语言,提供简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。


PLC已经广泛应用于机械制造、交通运输、电力、工业生产等各个行业,实际应用主要有以下六种类型:


01 PLC用于开关量控制

PLC开关量控制取代了传统的继电器电路,所控制的入、出点数,少的十几点、几十点,多的可到几百、几千,甚至几万点。通过联网,点数几乎不受限制。


PLC所控制的逻辑问题可以是组合的、时序的、即时的、延时的、不需计数的、需要计数的、固定顺序的、随机工作的等,这是别的控制器无法比拟的。



PLC的硬件结构是可变的,可用于单台设备的控制、多机群控或自动化流水线等。它的软件程序也是可编的,必要时可编写多套或多组程序,按照需要调用。


02 PLC用于模拟量控制

PLC可通过模拟量和数字量之间的转换模块(A/D、D/A转换)来实现模拟量的控制,如温度、压力、流量、液位和速度等这些连续变化的模拟量。


在进行模拟量控制的同时,也可以进行开关量的控制。其他控制器是不具备的,控制实现也不如PLC方便。


A/D单元(模、数转换),把外电路的模拟量,转换成数字量,然后送入PLC;

D/A单元(数、模转换),把PLC的数字量转换成模拟量,再送给外电路;


A/D、D/A有单路、多路。中、大型PLC不仅可进行数字的加、减、乘、除,还可开方、插值和浮点运算,有的还有PID指令,可对偏差制量进行比例、微分、积分运算,进而产生相应的输出。


03 PLC用于运动控制

PLC除了可以控制开关量、模拟量,还可以控制运动量。如机床部件的圆周运动或直线运动的控制(运动量也是以数字量表示)。


早期的PLC直接用开关量模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用运动控制模块,可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。


PLC可通过多种方式、多路接收计数脉冲,频率可高达几k到几十k赫兹;

有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k;

这两种功能,加上PLC有数据处理及运算能力,再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置,就可以依照数字控制技术的原理实现各种各样的控制,如:实现点位控制、曲线插补、曲线运动等等。


04 PLC用于数据处理

随着PLC技术的发展,数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表及位操作等功能应用于PLC,且PLC数据存储区越来越大,可以完成数据的采集、分析及处理。


PLC可以利用通信功能传送到别的智能装置(如计算机),再对这些数据作处理,或通过打印机将它们打印制表。


05 PLC用于信号监控

PLC自检信号很多,内部器件也很多,可利用它进行PLC自身工作的监控,或对控制对象进行监控。这样可以减少系统的故障(出了故障也好查找),可提高累计平均无故障运行时间,降低故障修复时间,提高系统的可靠性。


06 PLC用于联网、通讯

PLC联网、通讯能力很强,可以与个人计算机连接、通讯,可用计算机编程及对PLC进行控制的管理。并且不断有新的联网结构推出。


一台计算机可以控制、管理多台PLC,多的可达32台。

一台PLC可以和多台计算机连接、通讯,以实现多台设备对PLC控制系统的监控;

PLC与PLC之间可相互通讯,可以一对一或多对多,多到几十、几百;

PLC可以和智能仪表、智能执行装置(如变频器)等连接、通讯,可以形成远程控制系统。

PLC是当今计算机集成制造系统及智能化工厂发展的需要。

PLC使工业控制从点、到线、再到面,使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体,进而可创造更高的经济效益。


以上个人浅见,欢迎批评指正。


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PLC主要作用是什么?


很高兴来回答这个问题,PLC全称可编程逻辑控制器,在工业设备上相当于人的大脑,根据输入信号和编写的程序,可以控制电磁阀,接触器,中间继电器,指示灯,蜂鸣器,数码显示管等等。


把以前复杂的逻辑接线移植到软件的接线,比如用1只按钮和3只中间继电器控制单按钮启/停,要接很多电线,用PLC只要接1只按钮,编一下程序就好了,节省了很多接线的活,而且硬件接线发生故障很难修理,用PLC就简单方便了。如下图


随着科技的不断发展,PLC输入可以接模拟量信号,高速计数输入等,可以和其他设备通过232,422,网线互相通讯,输出也可以模拟量信号,高速脉冲输出,PWM输出,可以控制伺服放大器,多轴联动等。


PLC现在价格也不贵,各种设备的电柜离不开PLC,说个笑话如果这台设备的电控没有PLC,那就显得没有档次。


以上回答希望对楼主有所帮助,更多电方面的知识可以关注老卞制作,谢谢大家。


PLC(可编程控制器)其实就是一种能够在复杂环境下稳定工作的“工业计算机”,它通过内部的中央处理单元能够处理来自外部的开关量信号、数字量信号、模拟量信号等,可谓是“神通广大”。下面我们来聯聊PLC这种工控器件的作用吧!


要说PLC的作用不得不说它在工业控制领域中的作用。众所周知,PLC诞生之初就是被应用到工业生产线上的,经过近五十年的发展,PLC在工控领域中扮演的角色也越来越重要。我们从工业上简单的逻辑控制说起,凡是要经过现代化改造的继电控制线路都少不了用到PLC;那么在现代的工业集成控制系统中PLC也是其主要的核心控制器件之一,比如在柔性制造系统(FMS)中PLC就起到将接收到的各种外设信号进行转换、计算并输出然后控制各种负载的作用;随着现代的PLC技术越来越完善,很多品牌的PLC都预留了各种通讯接口,可对PLC与PLC、PLC与外设(比如变频器、触摸屏等)之间进行远距离通讯,为实现远程控制提供了可能;另外在现代的智能制造中,工业机器人工作生产线上,工业机器人所要获得的各种信息都要经过PLC进行处理并提供给工业机器人。由此可见,PLC不管是在简单的逻辑控制中还是在现代的工业智能集成系统中PLC的作用都是不可撼动的!


PLC不仅在工业领域中有很大作用,在其它领域用的也很普遍,比如在各种高层建筑中的电梯控制电路中;指挥交通所用的交通灯控制电路中;生活中见到的音乐喷泉控制电路、广告彩灯的控制等等都可见到PLC的应用!


以上就是我对PLC应用的一些看法,欢迎朋友们参与讨论!敬请观注电子及工控技术。


其实最根本就是代替之前的继电器和逻辑阵列电路,对工业现场的各种自动化设备进行控制。PLC的基本组成主要有中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几部分。


PLC控制系统的等效电路可分为3部分,即输入部分、输出部分和内部控制部分。


什么是PLC?它的作用是什么?


  答:PLC是专门为工业环境下的数字化操作而设计的电子设备。它采用可编程存储器,用于存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算的指令,并可通过数字或模拟输入输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其相关外围设备的设计应遵循易于与工业控制系统集成、功能易于扩展的原则。"


  一,可编程控制器(PLC编程)的特点


  1.可靠性高,抗干扰能力强


  高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺,内部电路采用先进的抗干扰技术,可靠性高。PLC具有硬件故障自检测功能,出现故障时能及时发出报警信息。在应用软件中,用户还可以编写外围设备故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路和设备也能得到故障自诊断保护。这样整个系统可靠性高也就不足为奇了。


  2.配套设施齐全,功能完善,适用性强


  到目前为止,PLC已经形成了大、中、小规模的系列产品。可用于各种规模的工业控制场合。现代PLC除了具有逻辑处理功能外,还具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来,出现了大量的PLC功能单元,使得PLC渗透到位置控制、温度控制、数控等各种工业控制中。随着PLC通信能力的增强和人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。


  3.易于学习和使用,深受工程师和技术人员的欢迎


  PLC作为通用工业控制计算机,是工矿企业的工业控制设备。其界面简单,编程语言容易被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号和表达方式与继电器电路图十分接近,只需少量的PLC切换逻辑控制指令即可方便地实现继电器电路的功能。它为不熟悉电子电路、计算机原理和汇编语言的人使用计算机进行工业控制打开了一扇方便的大门。


  4.该系统设计和建设工作量小,维护方便,易于改造


  PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备的外部接线,大大缩短了控制系统的设计和施工周期,使维护更加容易。更重要的是,通过改变程序,可以改变同一设备的生产工艺。这非常适合很多品种和小批量的生产场合。


  5.体积小、重量轻、能耗低以超小型PLC为例,新生产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗只有几瓦。由于体积小,易于安装在机器内部,是实现机电一体化的理想控制设备。


  二、可编程控制器(PLC编程)的应用领域


  目前,PLC已广泛应用于国内外钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、文化娱乐等行业。其用法可大致概括如下:


  1.开关量逻辑控制


  这是PLC最基础、最广泛的应用领域。它取代了传统的继电器电路,实现逻辑控制和顺序控制。可用于单设备控制、多机组控制和自动化生产线。如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀生产线等。


  2.模拟控制


  在工业生产过程中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度,这些都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模数转换和模数转换。PLC厂商都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器可以用于模拟控制。


  3.运动控制


  PLC可以用来控制圆周运动或直线运动。在控制机构配置方面,早期直接用于开关量的I/O模块与位置传感器和执行器相连,但现在一般使用专用的运动控制模块。例如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界各大PLC厂商的产品几乎都具有运动控制功能,广泛应用于各种机器、机床、机器人、电梯等场合。


  4.过程控制


  过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC作为工业控制计算机,可以编制各种控制算法程序,完成闭环控制。在一般闭环控制系统中,PID调节是一种广泛使用的调节方法。大中型可编程序控制器有PID


  答2:PLC=可编程逻辑控制器,是一种数字化操作的电子系统,是专门为工业环境中的应用而设计的。


  它采用一种可编程存储器,用于存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令,通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。目前,PLC在国内外钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、水处理、文化娱乐等行业得到了广泛的应用,其用途大致可以概括如下。1.开关量的逻辑控制这是PLC最基本最广泛的应用领域。它取代了传统的继电器电路,实现逻辑控制和顺序控制。可用于单设备控制、多机组控制和自动化生产线。例如注射成型


  2.模拟控制在工业生产过程中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度,这些都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模数转换和模数转换。PLC厂商都生产配套的A/D和D/A转换模块,这样可编程控制器就可以用于模拟控制。


  3.运动控制PLC可用于控制圆周运动或直线运动。在控制机构配置方面,早期直接用于开关量的I/O模块与位置传感器和执行器相连,但现在一般使用专用的运动控制模块。例如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界各大PLC厂商的产品几乎都具有运动控制功能,广泛应用于各种机器、机床、机器人、电梯等场合。


  4.过程控制过程控制是指对温度、压力、流量和其他模拟量的闭环控制。PLC作为工业控制计算机,可以编制各种控制算法程序,完成闭环控制。在一般闭环控制系统中,PID调节是一种广泛使用的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前很多小型PLC也有这个功能模块。一般PID处理就是运行专门的PID子程序。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理和锅炉控制。


  5.数据处理现代PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传输、数据转换、排序、查表、位运算等功能。并能完成数据的收集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值进行比较,以完成某些控制操作,也可以通过使用通信功能传输到其他智能设备,或者打印和列表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人柔性制造系统;它也可用于过程控制系统,如造纸、冶金和食品工业中的一些大型控制系统。


  6.通信和联网PLC通信包括PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展迅速。所有PLC厂商都非常重视PLC的通信功能,并推出了自己的网络系统。新生产的PLC都有通讯接口,通讯非常方便。


  答案3:plc是控制器,它的主要功能是按照你想要的控制步骤或要求来控制被控对象!其实没用过PLC或者不太了解PLC的人很难解释清楚!但是PLC也用于一些常见的事情,比如电梯控制,一些家庭的智能家居系统,或者路口的红绿灯,或者洗衣机,或者音乐喷泉的控制。当然,PLC也可以不用其他控制器。-


  PLC由原来的继电器控制电路演变而来。当然它的性能已经远远超过了原来的功能,但是它的编程方法和电路图设计的思路是一样的,所以对于有电路基础的人来说入门编程相对简单,这也是它广泛使用的一大特点!


  另一方面,如果买了计算器,所有功能都可以用PLC实现。PLC就像一台非常强大的电脑,也有一个CPU。如果配合上位机的监控软件,可以对你想要控制的对象进行监控。这些受控对象通常是电机、风扇、泵、灯、开关和阀门等。PLC还可以访问按钮开关、温度、压力等信号。


  简单来说,PLC的主要功能就是把你想实现自动控制的这些信号或设备有机的结合起来,让这些信号和设备按照你的想法实现某种自动关联,比如自动开或自动关等。如果还有触摸屏等显示设备,可以更直观的监控设备的开关状态和参数,比如室内的温度和湿度!


  回答4:PLC是只执行单个程序的工控机。


  主要功能是通过更换外围模块形成新设备。通过模块组合实现功能转换,实现快速开发和生产力形成,减少开发时间和各种测试风险。


  1968年提出,1969年出现。在工业大发展的时代,一方面是语言工程师的短缺,同时也需要一个能快速改变设备功能并在运行中维护的人。工程师不可能把燃烧器拿到现场直接处理,那次会议也没有笔记本,只能把设备退回厂家处理。因此,需要一台工人可以操作的工业计算机。当时的燃烧程序需要紫外灯照射Eprom几个小时。


  现代PLC已经升级到非常强大的水平,对操作人员的要求也有所提高。但现场修改以方便技术人员操作仍是主导模式。因此,PLC的主要功能是快速组合,方便操作和维护。




PLC的作用打个比方就是给每个生产设备加上一个大脑,那这个大脑是如何运作的呢?它又有哪些优势呢?它的发展前景如何呢?那我们来一一解答。


给设备加上"大脑“


传统的制造设备,大多由一些列的继电器和逻辑阵列电路组成的设备输入输出控制。PLC的引入,使得生产设备增加了CPU(中央处理器),存储器,输入输出以及可编程控制器。因此,PLC的引入,为智能制造打下了基础。


当解决了生产设备的"大脑",就要开始利用起来这个大脑了。


1.为生产设备提供参数。由设计部门及工艺部提供各种条件要求下的参数需求,通过PLC设备接收,为机器下达执行指令。


2.抓取生产设备的运行结果及状态。收集生产设备的各个运行参数及最终结果,反馈给研发及设计部门,生产管理部门,通过大数据实时分析生产设备工作状况,决定什么时候需要保养,什么时候需要增加溶液浓度,什么时候需要调整温湿度等。


当解决了这两个方面,我们也就实现了初步的智能制造。也是我们经常听到的叫做工业4.0 。随着未来人工成本不断提升,智能制造来代替大部分人工操作,实现质与效的双重提升,因此,在后面很长一段时间内,人工智能领域发展前景广阔。


人工智能的实现,很重要一点就是编程,包括PLC也需要编程。要学习编程,有一门语言是所有编程语言的基础学科,就像数学是所有理工科的基础学科一样。这门语言就是C语言,只有学会了C语言,再学习应用其他语言,入门非常顺利,这里我也给大家推荐一本实用的C语言教程,希望大家能够通过学习它举一反三,获取进一步的提升空间。


PLC是只执行单一程序的工业电脑。


主要作用是通过改变外围模块组成新的设备。通过模块组合的方式实现功能变换,实现快速开发和形成生产力,减少开发的时间和各类测试风险。


上世纪1968年提出,69年出现。在工业大发展时代,一方面语言工程师不足,同时又需要有人能在现场快速改变设备功能与运行中的维护。不可能全靠工程师拿着烧写器到现场直接处理,那会也没有笔记本,只能将设备返回厂家处理,所以提出需要一种能让工人操作的工业电脑。当时烧程序需要紫外灯照射Eprom几个小时。


现代PLC早已升级到了非常强大的程度,对操作者要求也有所提高,但现场修改,便于技工操作还是主导模式。


所以PLC主要作用就是快速组合,方便操作,便于维护。




深度理解PLC的工作原理(How PLC works)

工控的小伙伴应该都知道PLC是以循环扫描的方式进行工作的。但是如果要细问几个问题,估计并不是所有的人都能答上来。比如:循环扫描都有哪些步骤?循环扫描的过程中,数字量和模拟量都要进入缓存区吗?PLC的程序结构是怎样的呢?今天这篇文章,我们就来深入讨论下PLC的工作原理并回答这几个问题。


在讨论PLC的工作原理之前,我们先来看看PLC的程序结构。


PLC的CPU中有两类程序:一类是操作系统,它由PLC的厂家设计并在出厂前固化到CPU中;另一类是用户程序,它是由编程人员根据实际需要设计的、完成特定功能的程序;


操作系统预留一些接口(Interface)给用户程序。通过这些接口,操作系统可以控制用户程序的执行。一般有两种接口:主程序接口和中断程序接口。


主程序接口是正常情况下用户程序运行的起点。PLC的这种设计思想与计算机编程是一样的。我们知道,在C语言的编程中,程序的运行起始于Main函数。在Main函数中,按照从上到下的顺序依次执行代码。Main函数是操作系统执行用户程序的接口。


在西门子S7-300/400系列PLC中,程序的运行起始于组织块OB1。OB1就相当于C语言的Main函数;在S7-200 smart中,更是直接把OB1称为Main块。


如果程序比较复杂,还可以把一些常用的功能设计成模块,以便重复利用。这些小的模块称为子程序。


子程序存在于主程序中,操作系统通过调用主程序,就能让子程序也得到运行。在S7-300/400中,子程序包括FB和FC。


除了主程序接口,PLC还提供中断程序的接口。比如S7-300/400系列PLC的组织块OB35(循环中断)、OB40(硬件中断)、OB82(诊断中断)、OB122(IO访问故障中断)等等。中断程序接口中的程序,称为“中断处理程序”,中断处理程序由用户自己编写。


PLC在运行的过程中如果检测到中断请求,操作系统会暂停当前用户程序的执行,转而去寻找中断程序的接口,以执行相应的中断处理程序。以S7-300/400为例:当PLC检测到外围IO访问出现故障时,会调用OB122来进行处理。如果此时程序中没有添加OB122,CPU将会停机;如果添加了OB122但是没有写任何代码(没有中断处理程序),CPU将会继续运行,但是SF灯会亮起,以提示系统存在故障。


中断的执行是有优先级的,优先级高的中断会被优先响应;中断也可以嵌套,这也意味着高优先级的中断会打断低优先级的中断;


从上面描述的主程序接口及中断程序接口,我们可以看出:操作系统是PLC的大管家,是它控制着用户程序的执行及中断的响应。


其实,PLC的操作系统在执行用户程序之前,还要做一些其它工作,如下图:



PLC的循环扫描


PLC在冷启动或热启动后,会执行启动扫描。在这个步骤中,可以对一些变量进行初始化。启动扫描仅在每次启动后执行一次,在S7-300/400系列PLC中,OB100(暖启动)、OB101(热启动)和OB102(冷启动)是用于启动扫描的组织块。


启动扫描完成后,PLC进入循环扫描的阶段。首先进行内部检查,然后将外部的数字量输入读到CPU的输入缓存区(input image)。这里要注意,仅读取数字量输入信号,不包括模拟量输入信号。当数字量输入信号的状态读取到输入缓存区后,便开始执行用户程序。


在用户程序执行的过程中,如果需要数字量输入信号,CPU将会从输入缓存区中读取,而不是到外部设备去获取信号。但是,如果需要模拟量输入信号,将会直接到外部模拟量传感器进行读取。


将数字量输入信号读取到输入缓存区中有以下几个好处:


00001. 在当前的扫描周期中,信号的值被固定。外部的信号抖动不会干扰程序的执行结果;


00002. 输入缓存区读取的速度比直接读取外部信号值要快的多,有利于程序的快速执行;


00003. 外部的数字量输入信号只能以“位(bit)”的方式进行访问,但是当信号读取到输入缓存区后,可以“位(bit)”、“字节(byte)”、“字(word)”和“双字(double word)”等方式进行访问,程序的编写更加灵活;


对于数字量输出信号,用户程序执行的结果被存放在输出缓存区(output image)中。当用户程序执行完成后,操作系统将存放在输出缓存区的运算结果,刷新到数字量的输出模块中。


对于模拟量的输出,不存放到输出缓存区,而是会在程序执行的过程中直接将结果输出到外围设备中。


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