1.可靠性高、抗干擾能力強
為保證plc能在工業(yè)環(huán)境下可靠工作,在設(shè)計和生產(chǎn)過程中采取了一系列硬件和軟件的抗干擾措施,主要有以下幾個方面:
1)隔離,這是抗干擾的主要措施之一。plc的輸人、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。這種光電隔離措施,使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了電的聯(lián)系,可有效地抑制外部干擾源對plc的影響,同時防止外部高電壓串人,從而減少故障和誤動作。
2)濾波,這是抗干擾的另一個主要措施。在plc的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了 多種濾波電路,用以對高頻干擾信號進行有效抑制。
3)對plc的內(nèi)部電源還采取了屏蔽、穩(wěn)壓、保護等措施,以減少外界干擾,保證供電質(zhì)量。另外使輸入/輸出接口電路的電源彼此獨立,以避免電源之間的干擾。
4) 內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、watchdog(“看門狗”)等電路,一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時間超過了警戒時鐘wdt規(guī)定時間(預示程序進入了死循環(huán)),立即報警,以 保證cpu可靠工作。
5) 利用系統(tǒng)軟件定期進行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測,并采取信息保護和恢復措施。
6)對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據(jù)進行電池備份,以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。
7)采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu),以適應工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。
8)以集成電路為基本元件,內(nèi)部處理過程不依賴于機械觸點,以保障高可靠性。而采用循環(huán)掃描的工作方式,也提高了抗干擾能力。
2.可實現(xiàn)三電一體化
plc將電控(邏輯控制)、電儀(過程控制)和電結(jié)(運動控制)這三電集于一體,可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng),以適應各種工業(yè)控制的需要。
3.編程簡單、使用方便、控制程序可變、具有很好的柔性
4.體積小、重量輕、功耗低
5:plc和單片機的區(qū)別:
1:plc可以改變程序?,F(xiàn)在大部分的單片機(內(nèi)部帶有flash rom)都可以在線燒錄程序,更改程序,所以這點它的功能跟plc是一樣的。當然,也有一部分單片機是一次固化程序的。像這種就不能再改變程序了。2:plc相對單片來說,它的主要優(yōu)點在于: 1:比較穩(wěn)定,由于i/o口內(nèi)部采用光電隔離驅(qū)動,因此抗干擾能力要強很多。2:i/o口的驅(qū)動能力比較強,能夠直接驅(qū)動24v的繼電器吸合。3:做人機界面等在某些場合,市場上有共用和現(xiàn)在的開發(fā)軟件及界面,因此相對于單片機,它的開發(fā)周期要短很多。4:plc的成本要比單片貴很多。因此,要看什么場合,如果單片機用得上,夠用的話,沒必要去考慮用plc。
這是一張典型的plc控制系統(tǒng)的框圖:
1.用于開關(guān)量控制
plc控制開關(guān)量的能力是很強的。所控制的入出點數(shù),少的十幾點、幾十點,多的可到幾百、幾千,甚至幾萬點,由于它能聯(lián)網(wǎng),點數(shù)幾乎不受限制,不管多少點都能控制,所控制的邏輯問題可以是多種多樣的:組合的、時序的、即時的、延時的、不需計數(shù)的、需要計數(shù)的、固定順序的、隨機工作的等等,都可進行。
plc的硬件結(jié)構(gòu)是可變的,軟件程序是可編的,用于控制時,非常靈活。必要時可編寫多套或多組程序,依需要調(diào)用。它很適應于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要。
用plc進行開關(guān)量控制實例是很多的,冶金、機械、輕工、化工、紡織等等,幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前,plc首用的目標,也是別的控制器無法與其比擬的,就是它能方便并可靠地用于開關(guān)量的控制。
2.用于模擬量控制
模擬量,如電流、電壓、溫度、壓力等等,它的大小是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn),特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程,常要對這些物理量進行控制。
作為一種工業(yè)控制電子裝置,plc若不能對這些量進行控制,那是一大不足,為此各plc廠家都在這方面進行大量的開發(fā)。目前,不僅大型、中型機可以進行模擬量控制,就是小型機,也能進行這樣的控制。plc進行模擬量控制,要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的a/d、d/a單元。它也是i/o單元,不過是特殊的i/o單元。
a/d單元是把外電路的模擬量,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,然后送入plc;d/a單元,是把plc的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量,再送給外電路。作為一種特殊的i/o單元,它仍具有i/o電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離、與輸入輸出繼電器(或內(nèi)部繼電器,它也是plc工作內(nèi)存的一個區(qū),可讀寫)交換信息等等特點。
這里的a/d中的a,多為電流,或電壓,也有溫度。d/a中的a,多為電壓,或電流。電壓、電流變化范圍多為0~5v,0~10v,4~20ma,有的還可處理正負值的。這里的d,小型機多為8位二進制數(shù),中、大型多為12位二進制數(shù)。a/d、d/a有單路,也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。有了a/d、d/a單元,余下的處理都是數(shù)字量,這對有信息處理能力的plc并不難。中、大型plc處理能力更強,不僅可進行數(shù)字的加、減、乘、除,還可開方、插值,還可進行浮點運算,有的還有pid指令,可對偏差制量進行比例、微分、積分運算,進而產(chǎn)生相應的輸出,計算機能算的它幾乎都能算。
這樣,用plc實現(xiàn)模擬量控制是完全可能的。
plc進行模擬量控制,還有a/d、d/a組合在一起的單元,并可用pid或模糊控制算法實現(xiàn)控制,可得到很高的控制質(zhì)量。用plc進行模擬量控制的好處是,在進行模擬量控制的同時,開關(guān)量也可控制。這個優(yōu)點是別的控制器所不具備的,或控制的實現(xiàn)不如plc方便。當然,若純?yōu)槟M量的系統(tǒng),用plc可能在性能價格比上不如用調(diào)節(jié)器。
3.用于運動控制
實際的物理量,除了開關(guān)量、模擬量,還有運動控制。如機床部件的位移,常以數(shù)字量表示。運動控制,有效的辦法是nc,即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國的基于計算機的控制技術(shù)。當今已很普及,并也很完善。目前,先進國家的金屬切削機床,數(shù)控化的比率已超過40%~80%,有的甚至更高。plc也是基于計算機的技術(shù),并日益完善。plc可接收計數(shù)脈沖,頻率可高達幾k到幾十k赫茲,可用多種方式接收這脈沖,還可多路接收。有的plc還有脈沖輸出功能,脈沖頻率也可達幾十k,有了這兩種功能,加上plc有數(shù)據(jù)處理及運算能力,若再配備相應的傳感器(如旋轉(zhuǎn)編碼器)或脈沖伺服裝置,則完全可以依nc的原理實現(xiàn)種種控制。高、中檔的plc,還開發(fā)有nc單元,或運動單元,可實現(xiàn)點位控制。運動單元還可實現(xiàn)曲線插補,可控制曲線運動。所以,若plc配置了這種單元,則完全可以用nc的辦法,進行數(shù)字量的控制。新開發(fā)的運動單元,甚至還發(fā)行了nc技術(shù)的編程語言,為更好地用plc進行數(shù)字控制提供了方便。
4.用于數(shù)據(jù)采集
隨著plc技術(shù)的發(fā)展,其數(shù)據(jù)存儲區(qū)越來越大。如德維森公司的plc,其數(shù)據(jù)存儲區(qū)(dm區(qū))可達到9999個字。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū),可以存儲大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集可以用計數(shù)器,累計記錄采集到的脈沖數(shù),并定時地轉(zhuǎn)存到dm區(qū)中去。數(shù)據(jù)采集也可用a/d單元,當模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,再定時地轉(zhuǎn)存到dm區(qū)中去。plc還可配置上小型打印機,定期把dm區(qū)的數(shù)據(jù)打出來。
plc也可與計算機通訊,由計算機把dm區(qū)的數(shù)據(jù)讀出,并由計算機再對這些數(shù)據(jù)作處理。這時,plc即成為計算機的數(shù)據(jù)終端。
電力用戶曾使用plc,用以實時記錄用戶用電情況,以實現(xiàn)不同用電時間、不同計價的收費辦法,鼓勵用戶在用電低谷時多用電,達到合理用電與節(jié)約用電的目的。
5.用于信號監(jiān)控
plc自檢信號很多,內(nèi)部器件也很多,多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。其實,完全可利用它進行plc自身工作的監(jiān)控,或?qū)刂茖ο筮M行監(jiān)控。對一個復雜的控制系統(tǒng),特別是自動控制系統(tǒng),監(jiān)控以至進一步能自診斷是非常必要的,它可減少系統(tǒng)的故障,出了故障也好查找,可提高累計平均無故障運行時間,降低故障修復時間,提高系統(tǒng)的可靠性。
6.用于聯(lián)網(wǎng)、通訊
plc聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強,不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。
plc可與個人計算機相連接進行通訊,可用計算機參與編程及對plc進行控制的管理,使plc用起來更方便。
為了充分發(fā)揮計算機的作用,可實行一臺計算機控制與管理多臺plc,多的可達32臺。也可一臺plc與兩臺或更多的計算機通訊,交換信息,以實現(xiàn)多的對plc控制系統(tǒng)的監(jiān)控。plc與plc也可通訊,可一對一plc通訊,可幾個plc通訊,可多到幾十、幾百。
plc與智能儀表、智能執(zhí)行裝置(如變頻器),也可聯(lián)網(wǎng)通訊,交換數(shù)據(jù),相互操作??陕?lián)接成遠程控制系統(tǒng),系統(tǒng)范圍面可大到10公里或更大??山M成局部網(wǎng),不僅plc,而且高檔計算機、各種智能裝置也都可進網(wǎng)。可用總線網(wǎng),也可用環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)還可套網(wǎng)。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬的plc、計算機、智能裝置組織在一個網(wǎng)中。網(wǎng)間的結(jié)點可直接或間接地通訊、交換信息。
聯(lián)網(wǎng)、通訊,正適應了當今計算機集成制造系統(tǒng)(cims)及智能化工廠發(fā)展的需要。它可使工業(yè)控制從點(point)、到線((line)再到面(aero),使設(shè)備級的控制、生產(chǎn)線的控制、工廠管理層的控制連成一個整體,進而可創(chuàng)造更高的效益。這個無限美好的前景,已越來越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的面前。
以上幾點應用是著重從質(zhì)上講的。從量上講,plc有大、有小。所以它的控制范圍也可大、可小。小的只控制一個設(shè)備,甚至一個部件,一個站點;大的可控制多臺設(shè)備,一條生產(chǎn)線,以至于整個工廠??梢哉f工業(yè)控制的大小場合,都離不開plc。