可编程序控制器是一种以计算机(微处理器)为核心的通用工业控制装置。早期的可编程序控制器只能进行开关量的逻辑控制,称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC。当今可编程序控制器采用微处理器(Microprocessor)作为中央处理单元,其功能也大大增强,不仅具有逻辑控制功能,还具有算术运算、vwin 量处理和通信联网等功能,所以称为可编程序控制器(Programmable Controller),简称 PC。由于个人计算机(Personal Computer)也简称 PC,为避免混淆,所以可编程序控制器仍常被称为PLC。
国际电工委员会定义:可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种机械或生产过程。
现今,PLC 技术、数控技术、计算机辅助设计/计算机辅助生产(CAD/CAM)和机器人技术并列为工业生产自动化的四大支柱。
PLC的控制功能和性能指标
1.PLC的控制功能
(1)开关量控制
开关量控制也就是逻辑控制,这是 PLC 最初的应用领域。运用在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面,如机床电气控制,起重机、皮带运输机、包装机械的控制,注塑机的控制及电梯的控制等,如图7.1所示。
图7.1 开关量控制
(2)模拟量控制
目前,各种型号的 PLC 基本上都有模拟量处理功能,通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制,编程非常方便,如自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度和位置控制等都是典型的闭环过程控制的应用,如图7.2所示。
图7.2 闭环过程控制
(3)运动控制
也称位置控制,通过高速计数模块和位置控制模块进行单轴或多轴控制,实现直线运动或圆周运动。目前广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上,典型的例子如:PLC和计算机数控装置CNC组合成一体,构成先进的数控机床,如图 7.3所示。
(4)数据处理
现代PLC能够完成数学运算(函数运算、矩阵运算、逻辑运算),数据的移位、比较、传递,数值的转换和查表等操作,对数据进行采集、分析和处理。比如柔性制造系统、机器人控制系统、多点同步运行控制系统等。
(5)监控功能
PLC能监视系统各部分运行状态和进程,对系统出现的异常情况进行报警和记录,甚至自动终止运行;也可在线调整、修改控制程序中的定时、计数等设定值或强制I/O状态,如图7.4所示。
(6)通信联网
指PLC与PLC、PLC与上位计算机、PLC与智能仪表和智能执行装置(如变频器)之间的通信,利用 PLC 和计算机的 RS-232 或RS-422 接口、PLC 的专用通信模块,用双绞线和同轴电缆或光缆将它们联成网络,可实现相互间的信息交换,构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统,建立自动化网络,如图7.5所示。
2.PLC的常见技术性能指标
(1)输入/输出点数
I/O点数即输入、输出端子的个数,点数越多,控制规模就越大。
图7.4 PLC多机组控制监控系统
图7.5 PLC电力线通信
(2)扫描速度
指PLC执行程序的速度,以ms/K步为单位。如20ms/K,表示扫描1K步的用户程序所需的时间是20ms。有时也以执行一步指令的时间计,以s /步为单位。
(3)用户程序存储器容量
即内存容量,指 PLC 存放用户程序的存储器容量。该参数决定了PLC可以容纳用户程序的长短,以字节为单位。在PLC中程序指令是按步存放的,一“步”占用一个地址单元,一个地址单元一般占用两个字节。一般一个地址单元也称为一个字,一个字为 16 位二进制数,每8位二进制数为一个字节。
(4)指令条数
它是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。指令种类及条数越多,其编程功能就越强,即处理能力、控制能力越强。
(5)内部寄存器
PLC内部有许多种寄存器用以存放变量状态、中间结果、数据等,如内部继电器寄存器、特殊继电器寄存器、数据寄存器、定时/计数寄存器、系统寄存器等。这些辅助寄存器可以给用户提供许多特殊功能或简化整体系统设计。因此,寄存器的配置是衡量 PLC 硬件功能的一个指标。
(6)高功能模块
PLC除主控模块外还可以配置各种高功能模块。主控模块实现基本控制功能,高功能模块实现某一种特殊控制功能。高功能模块的多少,是衡量PLC产品水平高低的重要标志。常用高功能模块有:A/D模块、D/A模块、高计数模块、速度控制模块、位置控制模块、温度控制模块、轴定位模块、通信模块、高级语言编辑以及各种物理量转换模块等。
责任编辑人:CC
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