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可編程控制器基本原理及應(yīng)用(二)

閱讀:1034發(fā)布時間:2008-7-10

基本特點
從討論PLC的工作原理知,PLC的輸入與輸出在物理上是彼此隔開的,其間的是靠運行存儲于它的內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。它的入出相關(guān),不是靠物理過程,不是用線路;而是靠信息過程,用軟邏輯。它的工作基礎(chǔ)是用好信息。
信息不同于物質(zhì)與能量,有自身的規(guī)律。信息便于處理,便于傳遞,便于存儲;信息還可重用,等等。正是由于信息的這些特點,決定了PLC的基本特點。
下面介紹PLC的四個特點:
2.1功能豐富
PLC的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲信息的內(nèi)部器件有關(guān)。
它的指令多達幾十條、幾百條,可進行各式各樣的邏輯問題的處理,還可進行各種類型數(shù)據(jù)的運算。凡普通計算機能做到的,它也都可作到。
它的內(nèi)部器件,即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲區(qū),種類繁多,容量宏大。I/O繼電器,可以用以存儲入、出點信息的,少的幾十、幾百,多的可達幾千、幾萬,以至10幾萬。這意味著它可進行這么多I/O點的入出信息變換,進行這么大規(guī)模的控制。
它的內(nèi)部種種繼電器,相當于中間繼電器,數(shù)量更多。內(nèi)存中一個位就可作為一個中間繼電器,怎么不多!
它的計數(shù)器、定時器也很多,是繼電電路所*的。小小的箱體或模塊,其內(nèi)部定時器、計數(shù)器可達成百、成千。這也是因為只要用內(nèi)存中的一個字,再加一些標志位,即可成為定時器、計數(shù)器,所以才那么多。
而且,這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的,或丟電不保持的,即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。
它的數(shù)據(jù)存儲區(qū)還可用以存儲大量數(shù)據(jù),幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存,而且,掉電后還不丟失。
PLC還有豐富的外部設(shè)備,可建立友好的人機界面,以進行信息交換??伤腿氤绦颍腿霐?shù)據(jù),可讀出程序,讀出數(shù)據(jù)。而且讀、寫時可在圖文并茂的畫面上進行。數(shù)據(jù)讀出后,可轉(zhuǎn)儲,可打印。數(shù)據(jù)送入可鍵入,可以讀卡入,等等。
PLC還具有通訊接口,可與計算機鏈接或聯(lián)網(wǎng),與計算機交換信息。自身也可聯(lián)網(wǎng),以形成單機所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。
PLC還有強大的自檢功能,可進行自診斷。其結(jié)果可自動記錄。這為它的維修增加了透明度,提供了方便。
豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能;同時,也為工業(yè)系統(tǒng)的自動化、遠動化及其控制的智能化創(chuàng)造了條件。
像PLC這樣集豐富功能于一身,是別的電控制器所沒有的;更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所*的。
2.2使用方便
用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因為:首先PLC控制邏輯的建立是程序,用程序代替硬件接線。編程序比接線,更改程序比更改接線,當然要方便得多!
其次PLC的硬件是高度集成化的,已集成為種種小型化的模塊。而且,這些模塊是配套的,已實現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。種種控制系統(tǒng)所需的模塊,PLC廠家多有現(xiàn)貨供應(yīng),市場上即可購得。所以,硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。
正因如此,用可編程序控制器才有這個"可"字。對軟件講,它的程序可編,也不難編。對硬件講,它的配置可變,而且也易于變。
具體地講,PLC有五個方面的方便:
(1)配置方便:可接控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的PLC,那種類型的,用什么模塊,要多少模塊,確定后,到市場上定貨購買即可。
(2)安裝方便:PLC硬件安裝簡單,組裝容易。外部接線有接線器,接線簡單,而且一次接好后,更換模塊時,把接線器安裝到新模塊上即可,都不必再接線。內(nèi)部什么線都不要接,只要作些必要的DIP開關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定,以及編制好用戶程序就可工作。
(3)編程方便:PLC內(nèi)部雖然沒有什么實際的繼電器、時間繼電器、計數(shù)器,但它通過程序(軟件)與系統(tǒng)內(nèi)存,這些器件卻實實在在地存在著。其數(shù)量之多是繼電器控制系統(tǒng)難以想象的。即使是小型的PLC,內(nèi)部繼電器數(shù)都可以千計,時間繼電器、計數(shù)也以百計。而且,這些繼電器的接點可無限次地使用。PLC內(nèi)部邏輯器件之多,用戶用起來已不感到有什么限制。*考慮的只是入出點。而這個內(nèi)部入出點即使用得再多,也無關(guān)緊要。大型PLC的控制點數(shù)可達萬點以上,哪有那么大的現(xiàn)實系統(tǒng)?若實在不夠,還可聯(lián)網(wǎng)進行控制,不受什么限制。PLC的指令系統(tǒng)也非常豐富,可毫不困難地實現(xiàn)種種開關(guān)量,以及模擬量的控制。PLC還有存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū),可存儲控制過程的所有要保存的信息?!傊?,由于PLC功能之強,發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用,所受的限制已不是PLC本身,而是人們的想象力,或與其配套的其它硬件設(shè)施了。
PLC的外設(shè)很豐富,編程器種類很多,用起來都較方便,還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器,可監(jiān)控PLC的工作。使用PLC的軟件也很多,不僅可用類似于繼電電路設(shè)計的梯形圖語言,有的還可用BASIC語言、C語言,以至于自然語言。這些也為PLC編程提供了方便。
PLC的程序也便于存儲、移植及再使用。某定型產(chǎn)品用的PLC的程序完善之后,凡這種產(chǎn)品都可使用。生產(chǎn)一臺,拷貝一份即可。這比起繼電器電路臺臺設(shè)備都要接線、調(diào)試,要省事及簡單得多。
(4)維修方便:這是因為:
①PLC工作可靠,出現(xiàn)故障的情況不多,這大大減輕了維修的工作量。這在講述PLC的第三個特點時,還將進一步介紹。
②即使PLC出現(xiàn)故障,維修也很方便。這是因為PLC都設(shè)有很多故障提示信號,如PLC支持內(nèi)存保持數(shù)據(jù)的電池電壓不足,相應(yīng)的就有電壓低信號指示。而且,PLC本身還可作故障情況記錄。所以,PLC出了故障,很易診斷。同時,診斷出故障后排故也很簡單??砂茨K排故,而模塊的備件市場可以買到,進行簡單的更換就可以。至于軟件,調(diào)試好后不會出故障,再多只要依據(jù)使用經(jīng)驗進行調(diào)整,使之完善就是了。
(5)改用方便:PLC用于某設(shè)備,若這個設(shè)備不再使用了,其所用的PLC還可給別的設(shè)備使用,只要改編一下程序,就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大,它的一些模塊還可重用。
2.3工作可靠
用PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制是非??煽康?。這是因為PLC在硬件與軟件兩個方面都采取了很多措施,確保它能可靠工作。事實上,如果PLC工作不可靠,就無法在工業(yè)環(huán)境下運用,也就不成其為PLC了。
(1) 在硬件方面:
PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且,CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運行不受外界的電與磁干擾,能正常地工作。
PLC使用的元器件多為無觸點的,而且為高度集成的,數(shù)量并不太多,也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝上,為使PLC能安全可靠地工作,也采取了很多措施,可確保PLC耐振動、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達攝氏50多度,有的PLC可高達80--90度。
有的PLC的模塊可熱備,一個主機工作,另一個主機也運轉(zhuǎn),但不參與控制,僅作備份。一旦工作主機出現(xiàn)故障,熱備的可自動接替其工作。
還有更進一步冗余的,采用三取一的設(shè)計,CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時工作,zui終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機率幾乎為零,做到*。當然,這樣的系統(tǒng)成本是很高的,只用于特別重要的場合,如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。
(2)軟件方面:
PLC的工作方式為掃描加中斷,這既可保證它能有序地工作,避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的"冒險競爭",其控制結(jié)果總是確定的;而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制,保證了PLC對應(yīng)急情況的及時響應(yīng),使PLC能可靠地工作。
為監(jiān)控PLC運行程序是否正常,PLC系統(tǒng)都設(shè)置了"看門狗"(Watchingdog)監(jiān)控程序。運行用戶程序開始時,先清"看門狗"定時器,并開始計時。當用戶程序一個循環(huán)運行完了,則查看定時器的計時值。若超時(一般不超過100ms),則報警。嚴重超時,還可使PLC停止工作。用戶可依報警信號采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。定時器的計時值若不超時,則重復(fù)起始的過程,PLC將正常工作。顯然,有了這個"看門狗"監(jiān)控程序,可保證PLC用戶程序的正常運行,可避免出現(xiàn)"死循環(huán)"而影響其工作的可靠性。
PLC還有很多防止及檢測故障的指令,以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號??赏ㄟ^編制相應(yīng)的用戶程序,對PLC的工作狀況,以及PLC所控制的系統(tǒng)進行監(jiān)控,以確保其可靠工作。
PLC每次上電后,還都要運行自檢程序及對系統(tǒng)進行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了的,用戶可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時有相應(yīng)的出錯信號提示。
正是PLC在軟、硬件諸方面有強有力的可靠性措施,才確保了PLC具有可靠工作的特點。它的平均*時間可達幾萬小時以上;出了故障平均修復(fù)時間也很短,幾小時以至于幾分鐘即可。
曾有人做過為什么要使用PLC的問卷調(diào)查。在回答中,多數(shù)用戶把PLC工作可靠作為選用它的主要原因,即把PLC能可靠工作,作為它的指標。
2.4經(jīng)濟合算
*的使用必將帶來巨大的社會效益與經(jīng)濟效益,這是科技是*生產(chǎn)力的體現(xiàn),也是*生命力之所在。PLC也是如此。
盡管使用PLC投資要大些,但從全面及長遠看,使用PLC還是經(jīng)濟的。這是因為:
使用PLC的投資雖大,但它的體積小、所占空間小,輔助設(shè)施的投入少;使用時省電,運行費少;工作可靠,停工損失少;維修簡單,維修費少;還可再次使用以及能帶來附加價值等等,從中可得更大的回報。所以,在多數(shù)情況下,它的效益是可觀的。

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