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图解PLC家族的硬件分类、选型和用途,适合初学者:yb体育登录

本文摘要:可编法式控制器是一种数字运算操作电子系统,专为在工业情况下应用而设计。它接纳了可编法式的存储器,用来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指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制种种类型的机械或生产历程。可编法式控制器及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功效的原则设计。 PLC的分类PLC产物种类繁多,其规格和性能也各不相同。对于PLC,通常凭据其结构形式的差别、功效的差异和I/O点数的几多等举行大致分类。

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可编法式控制器是一种数字运算操作电子系统,专为在工业情况下应用而设计。它接纳了可编法式的存储器,用来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指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制种种类型的机械或生产历程。可编法式控制器及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功效的原则设计。

PLC的分类PLC产物种类繁多,其规格和性能也各不相同。对于PLC,通常凭据其结构形式的差别、功效的差异和I/O点数的几多等举行大致分类。

1.按结构形式分类凭据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。(1)整体式PLC整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,如图所示。具有结构紧凑、体积小、价钱低的特点。

小型PLC一般接纳这种整体式结构。整体式PLC由差别I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成,基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等;扩展单元内只有I/O和电源等,而没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆毗连。

整体式PLC一般还可配备特殊功效单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功效得以扩展。(2)模块式PLC模块式PLC将PLC的各组成部门划分做成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及种种功效模块。模块式PLC由框架或基板和种种模块组成,模块装在框架或基板的插座上,如图所示。

这种模块式PLC的特点是设置灵活,可凭据需要选配差别规模的系统,而且装配利便,便于扩展和维修。大、中型PLC一般接纳模块式结构。另有一些PLC将整体式和模块式的特点联合起来,组成所谓的叠装式PLC。叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆举行毗连的,而且各模块可以一层层地叠装。

这样,不光系统可以灵活设置,还可做得体积小巧。2.按功效分类凭据PLC的功效差别,可将PLC分为低档、中档、高等三类。

(1)低档PLC低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功效,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比力及通信等功效,主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。(2)中档PLC中档PLC除具有低档PLC的功效外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比力、数制转换、远程I/O、子法式及通信联网等功效;有些还可增设中断控制、PID控制等功效,适用于庞大的控制系统。

(3)高等PLC高等PLC除具有中档PLC的功效外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功效函数的运算、制表及表格传送功效等。高等PLC具有更强的通信联网功效,可用于大规模历程控制或组成漫衍式网络控制系统,进而实现工厂自动化。3.按I/O点数分类凭据PLC的I/O点数几多,可将PLC分为小型、中型和大型三类。(1)小型PLC小型PLC的I/O点数小于256,具有单CPU及8位或16位处置惩罚器,用户存储器容量为4KB以下。

例如:三菱FX0S系列。(2)中型PLC中型PLC的I/O点数在256~2048,具有双CPU,用户存储器容量为2~8KB。(3)大型PLC大型PLC的I/O点数大于2048,具有多CPU及16位或32位处置惩罚器,用户存储器容量为8~16KB。

世界上,PLC产物可按地域分成三大门户,一个门户是美国产物,一个门户是欧洲产物,一个门户是日本产物。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的,因此美国和欧洲的PLC产物有显着的差异性。

而日本的PLC技术是由美国引进的,对美国的PLC产物有一定的继续性,但日本的主推产物定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名,而日本则以小型PLC著称。

常见的PLC如表所示。PLC的功效及应用领域PLC是综合继电器接触器控制的优点及盘算机敏活、利便的优点而设计制造和生长的,这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。1.PLC的功效PLC是以微处置惩罚器为焦点,综合了盘算机技术、自动控制技术和通信技术生长起来的一种通用的工业自动控制装置,具有可靠性高、体积小、功效强、法式设计简朴、灵活通用及维护利便等一系列的优点,因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中有着广泛的应用,成为现代工业控制的三大支柱(PLC、机械人和CAD/CAM)之一。

凭据PLC的特点,可以将其功效形式归纳为以下几种类型。(1)开关量逻辑控制PLC具有强大的逻辑运算能力,可以实现种种简朴和庞大的逻辑控制。

这是PLC的最基本也最广泛的应用领域,它取代了传统的继电器接触器的控制。(2)模拟量控制PLC中设置有A/D和D/A转换模块。A/D模块能将现场的温度、压力、流量、速度等模拟量转换变为数字量,再经PLC中的微处置惩罚器举行处置惩罚(微处置惩罚器处置惩罚的只能是是数字量),然后举行控制;或者经D/A模块转换后酿成模拟量,然后控制被控工具,这样就可实现PLC对模拟量的控制。(3)历程控制现代大中型的PLC一般都配备了PID控制模块,可举行闭环历程控制。

当控制历程中某一个变量泛起偏差时,PLC能根据PID算法盘算出正确的输出,进而控制调整生产历程,把变量保持在整定值上。现在,许多小型PLC也具有PID控制功效。(4)定时和计数控制PLC具有很强的定时和计数功效,它可以为用户提供几十甚至上百、上千个定时器和计数器。其计时的时间和计数值可以由用户在编写用户法式时任意设定,也可以由操作人员在工业现场通过编程器举行设定,进而实现定时和计数的控制。

如果用户需要对频率较高的信号举行计数,可以选择高速计数模块。(5)顺序控制在工业控制中,可接纳PLC步进指令编程或用移位寄存器编程来实现顺序控制。(6)数据处置惩罚现代的PLC不仅能举行算术运算、数据传送、排序及查表等操作,而且还能举行数据比力、数据转换、数据通信、数据显示和打印等,它具有很强的数据处置惩罚能力。(7)通信和联网现代PLC大多数都接纳了通信、网络技术,有RS-232或RS-485接口,可举行远程I/O控制。

多台PLC相互间可以联网、通信,外部器件与一台或多台可编程控制器的信号处置惩罚单元之间可以实现法式和数据交流,如法式转移、数据文档转移、监视和诊断。通信接口或通信处置惩罚器按尺度的硬件接口或专有的通信协议完成法式和数据的转移。2.PLC的应用领域现在,PLC在海内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。

(1)开关量的逻辑控制这是PLC最基本,也是最广泛的应用领域,它取代了传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制;既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线,如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线及电镀流水线等。(2)模拟量控制在工业生产历程当中,有许多一连变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。

为了使PLC处置惩罚模拟量,必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使PLC用于模拟量控制。(3)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。

从控制机构设置来说,早期直接用于开关量I/O模块毗连位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块,可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC生产厂家的产物险些都具有运动控制功效,广泛用于种种机械、机床、机械人、电梯等场所。(4)历程控制历程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制,在冶金、化工、热处置惩罚、锅炉控制等场所有很是广泛的应用。

作为工业控制盘算机,PLC能体例种种各样的控制算法法式,完成闭环控制。PID调治是一般闭环控制系统中用得较多的调治方法,大中型PLC都有PID模块,现在许多小型PLC也具有此功效模块。

PID处置惩罚一般是运行专用的PID子法式。(5)数据处置惩罚现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表及位操作等功效,可以完成数据的收罗、分析及处置惩罚。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比力,进而完成一定的控制操作;也可以使用通信功效传送到此外智能装置,或将它们打印制表。

数据处置惩罚一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于历程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。(6)通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着盘算机控制的生长,工厂自动化网络生长得很快,各PLC生产厂商都十分重视PLC的通信功效,纷纷推出各自的网络系统。

新近生产的PLC都具有通信接口,通信很是利便。纷纷推出各自的网络系统。

新近生产的PLC都具有通信接口,通信很是利便。PLC的基本结构和事情原理作为一种工业控制的盘算机,PLC和普通盘算机有着相似的结构;可是由于使用场所、目的差别,在结构上又有一些差异。1.PLC的硬件组成PLC硬件系统的基本结构如下PLC的主机由CPU、存储器(EPROM、RAM)、输入/输出单元、外设I/O接口、通信接口及电源组成。

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对于整体式PLC,这些部件都在同一个机壳内。而对于模块式PLC,各部件独立封装,称为模块,各模块通过机架和电缆毗连在一起。主机内的各个部门均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线毗连,凭据实际控制工具的需要配备一定的外部设备,组成差别的PLC控制系统。

常用的外部设备有编程器、打印机、EPROM写入器等。PLC可以设置通信模块与上位机及其他的PLC举行通信,组成PLC的漫衍式控制系统。

下面划分先容PLC的各组成部门及其作用,以便用户进一步相识PLC的控制原理和事情历程。(1)CPUCPU是PLC的控制中枢,PLC在CPU的控制下有条不紊地协调事情,从而实现对现场的各个设备举行控制。CPU由微处置惩罚器和控制器组成,它可以实现逻辑运算和数学运算,协调控制系统内部各部门的事情。

控制器的作用是控制整个微处置惩罚器的各个部件有条不紊的举行事情,它的基本功效就是从内存中读取指令和执行指令。(2)存储器PLC配有两种存储器,即系统存储器和用户存储器。

系统存储器用来存放系统治理法式,用户不能会见和修改这部门存储器的内容。用户存储器用来存放体例的应用法式和事情数据状态。存放事情数据状态的用户存储器部门也称为数据存储区,它包罗输入/输出数据映像区、定时器/计数器预置数和当前值的数据区及存放中间效果的缓冲区。

PLC的存储器主要包罗以下几种。(1)只读存储器(2)可编程只读存储器(3)可擦除可编程只读存储器(4)电可擦除可编程只读存储器(5)随机存取存储器(3)输入/输出(I/O)模块①开关量输入模块开关量输入设备是种种开关、按钮、传感器等,PLC的输入类型通常可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供应,有的也可由PLC内部提供。

②开关量输出模块输出模块的作用是将CPU执行用户法式所输出的TTL电平的控制信号转化为生产现场所需的,能驱动特定设备的信号,以驱动执行机构的行动。(4)编程器编程器是PLC重要的外部设备,使用编程器可将用户法式送入PLC的用户法式存储器,调试法式、监控法式的执行历程。

编程器从结构上可分为以下三种类型。(1)浅易编程器(2)图形编程器(3)通用盘算机编程器(5)电源电源单元的作用是把外部电源(220V的交流电源)转换成内部事情电压。

外部毗连的电源,通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源,将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的事情电源(直流5V、±12V、24V),并为外部输入元件(如靠近开关)提供24V直流电源(仅供输入端点使用)。驱动PLC负载的电源由用户提供。(6)外设接口外设接口电路用于毗连手持编程器或其他图形编程器、文本显示器,并能通过外设接口组成PLC的控制网络。

PLC使用PC/PPI电缆或者MPI卡通过RS-485接口与盘算机毗连,可以实现编程、监控、联网等功效。2.PLC的软件组成PLC的软件由系统法式和用户法式组成。

系统法式由PLC制造厂商设计编写,并存入PLC的系统存储器中,用户不能直接读写与更改。系统法式一般包罗系统诊断法式、输入处置惩罚法式、编译法式、信息传送法式及监控法式等。

PLC的用户法式是用户使用PLC的编程语言,凭据控制要求体例的法式。在PLC的应用中,最重要的是用PLC的编程语言来编写用户法式,以实现控制目的。

由于PLC是专门为工业控制而开发的装置,其主要使用者是宽大电气技术人员,为了满足他们的传统习惯和掌握能力,PLC的主要编程语言接纳比盘算机语言相对简朴、易懂、形象的专用语言。1.图形式指令结构2.明确的变量常数3.简化的法式结构4.简化应用软件生成历程5.强化调试手段PLC的基本事情原理PLC扫描的事情方式主要分三个阶段,即输入采样阶段、用户法式执行阶段和输出刷新阶段。

如图所示。1.输入采样阶段在输入采样阶段,PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应单元内。

输入采样竣事后,转入用户法式执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,纵然输入状态和数据发生变化,I/O映象区中相应单元的状态和数据也不会改变。

因此,如果输入的是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才气保证在任何情况下,该输入均能被读入。2.用户法式执行阶段在用户法式执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次扫描用户法式(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边由各触点组成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点组成的控制线路举行逻辑运算;然后凭据逻辑运算的效果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态,或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态,或者确定是否要执行该梯形图所划定的特殊功效指令。即在用户法式执行历程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其法式执行效果会对排在下面的通常用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才气对排在其上面的梯形图起作用。

3.输出刷新阶段当用户法式扫描竣事后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU根据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。这时,才是PLC的真正输出。

输入/输出滞后现象从PLC的事情历程,可以总结如下几个结论。·以扫描的方式执行法式,其输入/输出信号间的逻辑关系存在着原理上的滞后。扫描周期越长,滞后就越严重。·扫描周期除了包罗输入采样阶段、用户法式执行阶段、输出刷新阶段三个主要事情阶段所占的时间外,还包罗系统治理操作占用的时间。

其中,法式执行的时间与法式的是非及指令操作的庞大水平有关,其他基本稳定。扫描周期一般为毫微秒级。·第n次扫描执行法式时,所依据的输入数据是该次扫描周期中采样阶段的扫描值X依据的输出数据有上一次扫描的输出值Y(n-1),也有本次的输出值Yn;所n送往输出端子的信号,即是本次执行全部运算后的最终效果Yn。

·输入/输出响应滞后不仅与扫描方式有关,还与法式设计摆设有关。


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