可编程逻辑控制器(PLC)基础介绍

一、PLC概述

可编程逻辑控制器(PLC, Programmable Logic Controller)是集微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术于一体的工业控制装置。它具有控制能力强、抗干扰能力强、可靠性高、配置灵活、编程简单等优点。是当代制造业自动化技术应用场合非常多的装置之一。

PLC的使用方向大概可以分为以下几类:

(1) 开关量的逻辑控制: 这是PLC最基本最广泛的应用领域,它取代了传统的继电器电路,实现了逻辑控制、顺序控制,通过通信相互连接,既可以控制单台设备,也可用于多台设备或则多机群的控制。

(2) 模拟量的控制: 许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位以及速度等量都是模拟量。为了用PLC处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的转换,A/D--D/A。

(3) 运动控制: PLC可运用于圆周或直线运动的控制,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行装置。现在对位置要求较高,一般都有专有的运动控制模块。例如可驱动步进电机、伺服电机的伺服驱动器。

(3) 过程控制: 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC可以通过编程编制各种控制算法程序,完成闭环控制。其中,PID调节是使用最多的调节方法,许多PLC模块里都有PID的子程序。

(4) 数据处理: 现代PLC都有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能。可以完成数据的采集、分析以及处理,最终完成需要的控制操作。同时,利用PLC的通信功能也可以将数据传送的其他智能装置,供工程师对数据进行分析处理。

二、PLC的基本结构

PLC其实就是一台小型的电脑。

中央处理器 (运算器、控制器)

存储器(存储系统程序,存储用户程序)

输入输出结构(X, Y)

电源

中央处理器(CPU)是CPU的核心,在PLC中它通过地址总线、数据总线和控制总线与存储器、I/O接口等连接,在整个PLC系统中起到中枢的作用。

CPU的作用有:

(1) 将用户输入的程序和数据存储到存储器中

(2) 诊断电源、内部电路工作状态和编程过程中的语法错误

(3) 进入运行状态后,用扫描方式接收设备的检测元件和数据

(4) 进入运行状态后,从存储器中取出程序并执行

(5) 依据运算结果更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容,再由输出映像寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容实现输出控制、制表、打印或数据传输通信等。

存储器作用:

系统程序存储器,用来固化PLC生产厂家在研制系统时编写的各种系统工作程序。相当与计算机的操作系统。通常用只读存储器或者可擦除可编程的只读存储器EPROM来存放系统程序。

用户存储器,用来存放用户编写的程序和数据。用户存储器的内容可以根据用户需求可读可写,可以任意修改、增删,同时又在一定时间内相对温度,通常使用EPROM、EEPROM、FLASH MEMORY来存储。

输入接口电路:

输入信号相当于系统的眼、耳朵、鼻子。输入输出电路是将外部输入信号变换成CPU能接受的信号,再将CPU的输出信号变换成需要的控制信号去驱动控制信号,从而确保整个系统正常工作。

输入电路的外部电路是指输入器件和PLC的连接电路。输入器件有无源器件(常开按钮、限位开关、主令控制器等),也有有源器件(接近开关、光电开关、霍尔开关)。有源器件本身所需的电源一本取自PLC输入端口内部所提供的支流24V电源,也可以外设电源。

输入电路的内部电路按电源性质可分为:直流输入电路、交流输入电路、交直流输入电路。通常都采用的光电隔离、滤波等措施。

输出接口电路:

继电器输出方式,继电器的线圈和触电是完全隔离的,因此继电器输出接口电路中不再需要隔离。继电器既可以带交流负载,也可以带直流负载;优点是带负载能力强,缺点是动作频率与相应速度慢。

晶体管输出方式,晶体管的饱和导通状态和截至状态相当于触点的导通和断开。由于晶体管输出电流只能是一个方向,所以晶体管输出方式只适用于直流负载。优点是动作频率高,响应快,缺点是带负载能力小。

晶闸管输出方式,晶闸管输出负载只适用于交流。其优点是响应速度快、缺点是负载能力不大。

电源:

有的采用直流供电,有的采用交流供电。

原文发布于微信公众号 - 小末快跑(Faster_Future)

原文发表时间:2019-02-26

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