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一文读懂PLC可编程逻辑控制器

PLC代表可编程逻辑控制器,它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。PLC采用一种可编程的存储器,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,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

PLC是最先进和最简单的控制系统之一,其应用性强,偏于现场应用。在本文中将对PLC的各类知识进行介绍。

PLC的发展历史

20世纪60年代,美国通用汽车公司在调整工厂生产线时,为了解决继电器顺序控制系统之电路修改耗时、平时检修与维护不易等问题,向社会公开招标,要求设计一种新的系统来替换继电器系统,并提出了著名的“通用十条”招标指标;

1969年,美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP-14),在通用汽车公司的生产线上试用后,效果显著;

1971年,日本研制出第一台可编程控制器(DCS-8);

1973年,德国研制出第一台可编程控制器;

1974年,中国开始研制可编程控制器;

1970 年代中期,PLC功能加入远距通讯、类比输出输入、NC 伺服控制等技术;

1980 年代以后,开始引进PLC 高速通讯网络功能,同时加入一些特殊输出/输入界面、人机界面、高功能函数指令、资料收集与分析能力等功能。此时,PLC在先进工业国家中获得广泛应用,标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

PLC为什么受工程师欢迎?

PLC之所以受到大家欢迎,主要因为它有以下优点:

1.可靠性高,抗干扰能力强

PLC采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性;

2.配套齐全,功能完善,适用性强

PLC已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品,可以用于各种规模的工业控制场合;

3.工程技术人员易学易用

PLC作为通用工业控制计算机,其接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能;

4.系统设计、建造工作量小,便于维护和改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,也更加易于维护;

5.体积小,重量轻,能耗低

以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。小体积的特点让其很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。

PLC系统的组成部分

一个完整的PLC系统由以下部分组成:

1.CPU运算和控制中心

这是PLC的大脑。它可以是六角形或八角形的微处理器。它执行与输入信号相关的所有处理,以基于控制程序来控制输出信号;

2.存储器

存储器分为两部分 - 数据存储器和程序存储器。程序信息或控制逻辑被存储在用户存储器或CPU取出程序指令的程序存储器中。输入和输出信号以及定时器和计数器信号分别存储在输入和输出外部图像存储器中;

3.输入/输出接口

输入部分或输入模块由诸如传感器,开关和许多其他真实世界输入源的设备组成。来自输入源的输入通过输入连接器导轨连接到PLC。输出部分或输出模块可以是马达或螺线管或灯或加热器,其功能通过改变输入信号来控制;

4.编程器

编写程序或控制逻辑的平台。它可以是手持设备,笔记本电脑或电脑本身;

5.电源

通常工作在24 V左右的电源上,用于为输入和输出设备供电。

PLC的工作原理

PLC正式进入工作状态后,其工作流程一般分为以下三个阶段:输入→执行→输出,这三个阶段完成后成为一个扫描周期,具体来看为:

1.输入采样

在输入采样阶段,PLC控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段;

2.用户程序62616964757a686964616fe4b893e5b19e31333431343036执行

在用户程序执行阶段,PLC控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图);

3.输出刷新

当扫描用户程序结束后,PLC控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。

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