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简论PCL可编程控制器及其在工业上的应用
作者:史佳杨  时间:2014/6/20 17:44:00  来源:论文天下论文网

  摘 要:近年来,随着科学技术的快速发展,PLC可编程控制器在计算机技术的发展下也取得了快速的进步,由于其具有较多的优点,所以在多个行业内得到广泛的应用,成本各领域控制系统的核心。本文对PLC可编程控制器的组成和特点进行了分析,并进一步对PLC在工业上的应用进行了具体阐述。


  关键词:PLC;可编程控制器;组成;特点;应用


  PLC也称为可编程序控制器,其作为一种工业控制装置,是在计算机技术的基础上发展起来的,具有数字运算能力,是专用为工业环境应用而设计的电子装置。通过可以编制程序的存储器来完成逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作指令,而且通过数字或模拟的输入输出功能实现对机械和生产过程的控制。所以对于PLC及外围有关的一些设备在设计时,要与工业控制系统形成一个整体,这样更易于其功能上的扩展。目前在我国工业领域内,PLC以其自身诸多的优点取得了广泛的应用。
  1 PLC概述
  1.1PLC的结构及原理
  PLC可编程控制器其可以称之为工业控制专用计算机的一种,因为其系统组成与计算机基本相同,但其又有所差别,PLC是以微处理器为基础的通用的工业自动控制装置,其有效的综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术,所以将PLC作为控制系统的核心,不仅可以有效的减小控制系统的体积,而且其功能和稳定性会更好,成本也会有较大程度的降低。另外PLC在运行时其工作是采用扫描技术来实现的,即PLC的CPU按照一定的速度来完成输入采样、用户程序执行和输出刷新这一个扫描周期,并不停的进行重复执行。
  1.2可编程控制器的组成
  1.2.1硬件结构
  1)中央处理单元(CPU)
  中央处理器相当于可编程控制器的大脑,其不仅起着运算器和控制器的功能,而且可以对信息进行处理和控制,实现对整机进行协调的作用,所以CPU性能的好坏直接关系到PLC技术指标能否实现。在实际工作中,PLC的档次越高,其CPU的性能就更好,运输速度也越快。
  2)存储器
  控制系统的程序、数据和信息等都可以存储在存储器内,也可称为内存,而对于存入系统软件的存储器称为系统程序存储器,其是由控制器厂家进行编写的,对可编程控制器的程序进行控制及完成。
  3)输入输出单元
  输入输出模块是PLC与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC通过输入模块把工业设备或生产过程的各种控制信号读入主机,通过用户程序的运算与操作,将结果传输到输出模块。输出模块电路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出,以驱动电磁阀、接触器、电机等相应的被控执行机构。
  4)电源
  由于中央处理单元、存储器和输入输出模块在正常运行过程中,其所需要的电源是直流电源,所以为了使PLC能够正常的进行工作,则需要利用电源部件将交流电源进行转变。
  5)编程器
  编程器是编制、编辑、调试、监控用户程序的必备设备。它通过通信接口与CPU联系,完成人机对话的功能;
  6)外部设备
  外部设备除编程器外还有上位计算机、图形监控系统、打印机、条码判读器等,这些外部设备可以通过外部设备接口与主机相连,用以完成相应的控制与操作。
  1.2.2软件系统
  1)PLC的软件程序
  软件程序分为系统程序和用户程序。系统程序是PLC工作的基础,采用汇编语言编写,在PLC出厂时就已固化于ROM的系统程序存储器中,不需要用户干预。
  2)编程语言
  PLC是采用软件编程逻辑代替传统的硬件布线逻辑,实现控制作用。PLC的编程语言面向被控对象、面向操作者,易于为熟悉继电接触器控制电路的广大电气工程技术人员理解和掌握。
  2 PLC的特点
  2.1可靠性高
  PLC系统从其电路结构上看,其采用的为大规模的集成电路,而且其制造工艺也较为严格,同时还采用了抗干扰技术,所以其可靠性较高,而且利用PLC机外电路所构成的控制系统,其接点与继电接触器系统相比,其数量有很大程度上的减少,所以有效的降低了运行时的故障率。而且PLC本身还带有硬件故障自我检测功能,所以一旦发现故障可能在第一时间内进行报警。
  2.2适用广泛
  目前在PLC的应用中其已得到不断的发展和完善,不仅产品已初具规模,而且其产品在各种规模的工业控制场合都可以应用,而且在逻辑处理功能的基础上,其数据运算能力也不断的完善,在各种数字控制领域都得到广泛的应用。而且随着PLC功能单元的发展,其在工业控制领域中已得到有效的渗透,不仅通信能力得到增强,而且人机界面技术也得到较快的发展,所以在多种领域其控制系统中都以PLC为其核心。
  2.3易学易用
  由于PLC作为工业控制计算机,不仅其接口容易,而且工程技术人员对其编程语言更易于接受,而且其语言图形符号与继电器电路图十分接近,所以只需要少量的开关量逻辑控制指令就可以对继电器电路的功能进行实现,因此对于工程技术人员并不需要懂得计算机的汇编语言和计算机的原理,即使不熟悉电子电路也可以实现对PLC的使用。
  2.4建造、维护方便
  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工作量小、维护方便,容易改造。更重要的是通过程序的改变.可以使同一设备改变生产过程成为可能,为多品种、小批量生产提供了条件。
  2.5体积小
  能耗低以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,质量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小,很容易装入机械内部,因此,PLC是实现机电一体化的理想控制设备。
  3 可编程控制器的工业应用
  3.1电器控制器
  PLC作为工业控制装置,从其结构和功能上可以将其看成是新型的以计算机为内核的电器控制器,也可将其看成是由电器和电路构成的电器控制器。利用可编程控制器进行工作,可以对存储器中的各种数据依据程序进行处理,这些数据主要都是系统传感器和主令电器所产生的数据,不仅有数字量也有模拟量,其数据经PLC处理后送到机外,实现对电动机、电磁阀和其他执行器的控制工作。它们的动作反映控制系统中的各种事件。因此可以说PLC是依一定的应用程序处理现场各类事件(数据)的机器。
  3.2实现全光网络
  全光网络以光节点代替电节点,节点之间实现全光化,这也就意味着信息始终以光的形式进行传输与交换。目前,全光网络的发展虽然是初期阶段,但已经显示出了良好的发展前景。它具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性,并能提供巨大的带宽、容量超大、处理速度极高、误码率较低,网络结构简单,组网非常灵活,可以随时增加新节点等优点。但是,全光网络的发展要与因特网、ATM网、移动通信网等良好地相结合。
  4 结束语
  PLC由于其具有较高的性能和较好的经济性,而且适应性和可靠性都较强,使用更加的方便,所以在众多领域的控制系统中都得到广泛的应用,而且随着PLC制造成本的下降,功能的不断过磅,其市场发展前景将会更加广阔。

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