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可編程邏輯控制器(PLC)

可編程邏輯控制器 編輯詞條

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。
 
 
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基本信息

  • 中文名稱

    可編程邏輯控制器

  • 外文名稱

    Programmable Logic Controller

 
  • 簡稱

    PLC

 
 
 

簡介折疊編輯本段

可編程邏輯控制器?。≒rogrammable Logic Controller,PLC),它采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

 基本結構折疊編輯本段

一、電源折疊

可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的,因此,可編程邏輯控制器的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內,可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去

二、中央處理單元(CPU)折疊

中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據;檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài),并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當可編程邏輯控制器投入運行時,首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數據,并分別存入I/O映象區(qū),然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置,如此循環(huán)運行,直到停止運行。

 

為了進一步提高可編程邏輯控制器的可靠性,近年來對大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng),或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣,即使某個CPU出現(xiàn)故障,整個系統(tǒng)仍能正常運行。

三、存儲器折疊

存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。

存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

四、輸入輸出接口電路

1.現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路,作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。

2.現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成,作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。

五、功能模塊

如計數、定位等功能模塊。

六、通信模塊

功能特點折疊編輯本段

可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點。

1.使用方便,編程簡單

采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言,而無需計算機知識,因此系統(tǒng)開發(fā)周期短,現(xiàn)場調試容易。另外,可在線修改程序,改變控制方案而不拆動硬件。

2.功能強,性能價格比高

一臺小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件,有很強的功能,可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比,具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網,實現(xiàn)分散控制,集中管理。

3.硬件配套齊全,用戶使用方便,適應性強

可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器

PLC產品已經標準化、系列化、模塊化,配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用,用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置,組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便,一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力,可以直接驅動一般的電磁閥和小型交流接觸器。

硬件配置確定后,可以通過修改用戶程序,方便快速地適應工藝條件的變化。

4.可靠性高,抗干擾能力強

傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器,由于觸點接觸不良,容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器,僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件,接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100,因觸點接觸不良造成的故障大為減少。

PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施,具有很強的抗干擾能力,平均無故障時間達到數萬小時以上,可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產現(xiàn)場,PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。

5.系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少

PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件,使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。

PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法來設計。這種編程方法很有規(guī)律,很容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng),設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。

PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試,輸入信號用小開關來模擬,通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后,在現(xiàn)場的統(tǒng)調過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決,系統(tǒng)的調試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。

6.維修工作量小,維修方便

PLC的故障率很低,且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時,可以根據PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因,用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。

發(fā)展歷史折疊編輯本段

起源折疊

1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求;

1969 年,美國數字設備公司研制出了第一臺可編程邏輯控制器PDP—14 ,在美國通用汽車公司的生產線上試用成功,首次采用程序化的手段應用于電氣控制,這是第一代可編程邏輯控制器,稱Programmable Logic Controller,簡稱PLC,是世界上公認的第一臺PLC。

1969年,美國研制出世界第一臺PDP-14;

1971年,日本研制出第一臺DCS-8;

1973年,德國西門子公司(SIEMENS)研制出歐洲第一臺PLC,型號為SIMATIC S4;

1974年,中國研制出第一臺PLC,1977年開始工業(yè)應用。

發(fā)展折疊

20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器,使可編程邏輯控制器增加了運算、數據傳送及處理等功能,完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。個人計算機發(fā)展起來后,為了方便和反映可編程控制器的功能特點,可編程邏輯控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。

 

20世紀70年代中末期,可編程邏輯控制器進入實用化發(fā)展階段,計算機技術已全面引入可編程控制器中,使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。

20世紀80年代初,可編程邏輯控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多,產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。

20世紀80年代至90年代中期,是可編程邏輯控制器發(fā)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、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高,可編程邏輯控制器逐漸進入過程控制領域,在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。

20世紀末期,可編程邏輯控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元,使應用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易

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