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PLC的基本原理及在提升机系统中的实现
发布时间:2017-07-14 点击次数:
1.PLC 控制系统的概述
可编程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的,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时和计数,算术操作等面向用户的指令,并通过数字式或者模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其外部有关设备都按易于与工业控制系统连成一个整体,易于扩充其功能原则设计的。
2.PLC 与继电器控制系统的区别
PLC 的梯形图与继电器控制线路图十分相似,主要原因是PLC 梯形图在绘制上沿用了继电器控制的电路元件符号和术语,仅个别之处有些不同。同时,信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的,但PLC 的控制与继电器的控制又有根本的不同之处,主要表现在以下几个方面:
(1)控制逻辑。继电器控制逻辑采用硬接线逻辑,利用继电器机械触点的串联或并联,及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑,其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高,一旦系统构成后,想再改变或增加功能都很困难。另外,继电器触点数目有限,每个只有4~8 对触点,灵活性和扩展性很差。而PLC 采用存储器逻辑,其控制逻辑以程序方式存储在内存中,要改变控制逻辑,只需要改变程序即可,故称为“软接线”,灵活性和扩展性都很好。
(2)工作方式。电源接通时,继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态,即该吸合的都应吸合,不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合,它属于并行工作方式。而PLC 的控制逻辑中,各内部器件都处于周期性循环扫描过程中,属于串行工作方式。
(3)可靠性和可维护性。继电器控制逻辑使用了大量的机械触点,连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏,并有机械磨损,寿命短,因此可靠性和可维护性差。而PLC 采用微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,体积小、寿命长、可靠性高。PLC 还配有自检和监督功能,能检查出自身的故障,并随时显示给操作人员,还能动态地监视控制程序的执行情况,为现场调试和维护提供了方便。
(4)控制速度。继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制,工作频率低,触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外,机械触点还会出现抖动问题。而PLC 是由程序指令控制半导体电路来实现控制,属于无触点控制,速度极快,一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级,且不会出现抖动。
(5)定时控制。继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说,时间继电器存在定时精度不高,定时范围窄,且易受环境湿度和温度变化的影响,调整时间困难等问题。PLC 使用半导体集成电路做定时器,时基脉冲由晶体振荡器产生,精度相当高,且定时时间不受环境的影响,定时范围一般从0.1 ms 到若干天或更长。用户可根据需要在程序中设置定时值,然后由软件来控制定时时间。
(6)设计和施工。使用继电器控制逻辑完成一项控制工程,其设计、施工、调试必须依次进行,周期长,而且修改困难。工程越大,这一点就越突出。而用PLC 完成一项控制工程,在系统设计完成以后,现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图设计)可以同时进行,周期短,且调试都很方便。从以上几个方面的比较可知,PLC 在性能上比继电器控制逻辑优异,特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短,而且体积小、功耗低、调试、使用维护方便。
3.PLC 的工作原理
整个扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段,全过程扫描一次所需要的时间称为扫描周期。内部处理阶段,PLC 检查CPU 模块的硬件是否正常,复位监视定时器等。在通信服务阶段,PLC 与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令、更新编程器的显示内容等。当PLC处于停止(STOP)状态时,只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC 处于运行(RUN)状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。
4.可编程控制器的编程语言
PLC 是一种工业控制计算机,不仅有硬件,软件也必不可少,目前PLC 常用的编程语言有4 种:梯形图编程语言,指令语句表语言,功能图编程语言,高级编程功能语言。其中,梯形图语言形象直观,类似电气控制系统中继电器控制电路图,逻辑关系明显;指令语句表编程语言虽然不如梯形图编程语言直观,但有键入方便的特点;功能图编程语言和高级编程语言需要比较多的硬件设备,工程当中特殊场合下不是经常用到。
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