自動控制PLC技術(shù)

自動操縱PLC技術(shù)1PLC的進展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序操縱，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的操縱，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣操縱系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣操縱裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的操縱裝置，首次采納程序化的手段應用于電氣操縱，這就是第一代可編程序操縱器，稱Pro?鄄grmmbleController(PC)。個人計算機(簡稱PC)進展起來后，為了方便，也為了反映可編程操縱器的功能特點，可編程序操縱器定名為 Pro?鄄grmmbleLogicController(PLC)現(xiàn)在仍常常將PLC簡稱PC。PLC的概念有許多種。國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是：可編程操縱器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。它采納可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序操縱、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，操縱各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦虿倏v器及其有關(guān)設(shè)備，都應按易于與工業(yè)操縱系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。上世紀80?90年代中期，是PLC進展最快的時期，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(shù)字運算能力、人機接口能力和XX絡(luò)能力得到大幅度提高,PLC逐漸進入過程操縱領(lǐng)域，在某些應用上取代了在過程操縱領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。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(yè)自動化操縱特別是順序操縱中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。2PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。3CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序給予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)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(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的操縱信號，去指揮有關(guān)的操縱電路。CPU主要由運算器、操縱器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、操縱及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，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(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的操縱器操縱CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號操縱。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在操縱器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在操縱器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著操縱規(guī)模。4I/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(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入(DI)，開關(guān)量輸出(DO)，模擬量輸入⑴，模擬量輸出(O)等模塊。開關(guān)量是指只有開和關(guān)(或1和0)兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。在自動化操縱領(lǐng)域，PLC是一種重要的操縱設(shè)備。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應用在汽車(23%)、糧食加工(16.4%)、化學/制藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿/造紙(11.3%)等行業(yè)。本文對PLC的進展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應用等基本知識作一概述。nlng="EN-US"I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VC、110VC、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(4-20m,0-20m)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V痔，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO夕卜，還有特別IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，1/0模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能治理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。5電源模塊PLC電源用于為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(220VC或110VC),直流電源(常用的為24VC)。6底板或機架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。7PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備(1)編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所操縱的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場操縱運行。XX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。⑵人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，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(tài)軟件）充當人機界面非常普及。（3）輸入輸出設(shè)備用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。8PLC的通信聯(lián)XX依靠先進的工業(yè)XX絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和治理數(shù)據(jù)。因此，XX絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出〃XX絡(luò)就是操縱器〃的觀點說法。PLC具有通信聯(lián)XX的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中操縱。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采納。對于一個自動化工程（特別是中大規(guī)模操縱系統(tǒng)）來講，選擇XX絡(luò)非常重要的。首先，XX絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同XX絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇XX絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該XX絡(luò)標準的協(xié)議、機制的前提下進行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的XX絡(luò)標準9新的PLC產(chǎn)品不斷出現(xiàn)HOLLiS-PLC是和利時公司和利時公司PLC產(chǎn)品的一個系列產(chǎn)品，是和利時公司集多年來在自動化產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，引進國夕卜先進技術(shù)推出的適應離散過程操縱系統(tǒng)的可編程操縱器。其總體設(shè)計汲取了當今科技進展的最新成果，在乂乂絡(luò)通訊技術(shù)、I/O信號處理技術(shù)、CPU實時操作系統(tǒng)技術(shù)、人機界面技術(shù)等方面結(jié)合國際先進技術(shù)進行了獨特的設(shè)計，硬件生產(chǎn)全部在德國完成°HOLLiS-PLC是目前國內(nèi)工業(yè)操縱市場上性能價格比高、支持多種通訊方式、擴展靈活的PLC系統(tǒng)，是低成本自動化解決方案的首選操縱產(chǎn)品。HOLLiS-PLC的單CPU操縱能力達到DI/O:1024點，I/O:256點，編程語言采納符合IEC61131-3標準的STEP7,內(nèi)部集成了豐富的功能算法和指令集。CPU運行速度達到或超過國外同等規(guī)模的PLC系統(tǒng)，獨特的設(shè)計使得I/O模塊的功能得到擴展，減少用戶的備件儲存量（詳見以下說明）。除邏輯操縱功能外，還可以完成回路操縱、運動操縱等高級算法。新一代S7-400PLC.西門子盛大推出新一代SIMTICS7-400可編程操縱器是一次重要的CPU硬件平臺升級，在以下幾方面進行了重要革新：處理速度顯著提高：CPU處理速度比同型號整體提高3?70倍,417型CPU最快高達0.03us="EN-US"/位指令。執(zhí)行復雜數(shù)學運算的速度最高提高到原來的70倍CPU的資源裕量顯著增加：工作內(nèi)存加倍，最高達20MBS7定時器和計數(shù)器個數(shù)提高8倍，達到2048個。CPU通信性能顯著增強由于等時模式工作中循環(huán)周期更短，現(xiàn)場級通訊連接性能有了顯著提高，特別是與驅(qū)動裝置的通訊能力進一步增強數(shù)據(jù)傳輸速率加倍，垂直集成通訊及PLC-PLC的通信響應時間縮短一半。硬件冗余CPU同步速率更快，同步光纜最高可達10公里。在兼容性上，新一代S7-400與現(xiàn)