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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,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場各輸入裝置的狀態和數據,并分別存入I/O映象區,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定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后,最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置,如此循環運行,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,或采用三CPU的表決式系統。這樣,即使某個CPU出現故障,整個系統仍能正常運行。

三、存儲器折疊

存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。

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場控制的接口界面的輸入通道。

2.現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場輸出接口電路向現場的執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,因此系統開發周期短,現場調試容易。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,可以實現非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統相比,具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯網,實現分散控制,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配置,組成不同功能、不同規模的系統。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

傳統的繼電器控制系統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生產現場,PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業控制設備之一。

5.系統的設計、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律,很容易掌握。對于復雜的控制系統,設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器系統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上的發光二極管可觀察輸出信號的狀態。完成了系統的安裝和接線后,在現場的統調過程中發現的問題一般通過修改程序就可以解決,系統的調試時間比繼電器系統少得多。

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行機構發生故障時,可以根據PLC上的發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年開始工業應用。

發展折疊

20世紀70年代初出現了微處理器。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控制概念相結合的產物。個人計算機發展起來后,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,使其功能發生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業中的地位。

20世紀80年代初,可編程邏輯控制器在先進工業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治地位的DCS系統。

20世紀末期,可編程邏輯控制器的發展特點是更加適應于現代工業的需要。這個時期發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控制設備的配套更加容易。

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