作為離散控制的產(chǎn)品,plc在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展,范圍內(nèi)的plc控制器年增長率保持為20%~30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和plc控制器市場容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大,近年來plc在工業(yè)發(fā)達(dá)的增長速度放緩。但是,在中國等-家plc的增長十分迅速。綜合相關(guān)資料,2004年全球plc的銷售收入為100億美元左右,在自動化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。
plc控制器是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的,二十世紀(jì)七十年代的plc控制器只有開關(guān)量邏輯控制,首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和運(yùn)算等操作的指令;并通過數(shù)字輸入和輸出操作,來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求,并事先存入plc控制器的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行,以完成工藝流程要求的操作。plc控制器的cpu內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器,控制器廠,在程序運(yùn)行過程中,每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加1,程序從起始步(步序號為零)起依次執(zhí)行到終步(通常為end指令),物聯(lián)網(wǎng)控制器廠,然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。plc控制器每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的plc控制器,循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。plc用梯形圖編程,在解算邏輯方面,表現(xiàn)出快速的優(yōu)點,在微秒量級,解算1k邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理,16位(也有32位的)為一個模擬量。大型plc控制器使用另外一個cpu來完成模擬量的運(yùn)算。把計算結(jié)果送給plc的控制器。
相同i/o點數(shù)的系統(tǒng),用plc控制器比用dcs,其成本要低一些(大約能省40%左右)。plc沒有-操作站,它用的軟件和硬件都是通用的,所以維護(hù)成本比dcs要低很多。一個plc的控制器,可以接收幾千個i/o點(可達(dá)8000多個i/o)。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少,采用plc較為合適。plc由于采用通用監(jiān)控的軟件,在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面,要容易一些。
近10年來,隨著plc控制器價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大,越來越多的中小設(shè)備開始采用plc控制器進(jìn)行控制,plc控制器在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高,國產(chǎn)控制器廠,今后一段時期內(nèi)plc控制器在我國仍將保持高速增長勢頭。
通用plc控制器應(yīng)用于-設(shè)備時可以認(rèn)為它就是一個嵌入式控制器,但plc控制器相對一般嵌入式控制器而言具有更高的-性和-的穩(wěn)定性。實際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器,現(xiàn)在正逐步用通用plc控制器或定制plc取代嵌入式控制器。
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大中型可編程邏輯控制器系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(如tcp/ip),需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)(tcp/ip)相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合iso/ieee通信標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。
可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口、rio通信口、常用dcs接口等;大中型可編程邏輯控制器通信總線(含接口設(shè)備和電纜)應(yīng)1:1冗余配置,通信總線應(yīng)符合-,通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。
可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中,上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1mbps,通信負(fù)荷不大于60%。可編程邏輯控制器系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式:
1)、pc為主站,多臺同型號可編程邏輯控制器為從站,組成簡易可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò);
2)、1臺可編程邏輯控制器為主站,其他同型號可編程邏輯控制器為從站,構(gòu)成主從式可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò);
3)、可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型dcs中作為dcs的子網(wǎng);
4)、-可編程邏輯控制器網(wǎng)絡(luò)(各廠商的-可編程邏輯控制器通信網(wǎng)絡(luò))。
為減輕cpu通-務(wù),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要,應(yīng)選擇具有不同通信功能的(如點對點、現(xiàn)場總線、)通信處理器。
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可編程邏輯控制器的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通-件的邏輯判斷確定硬件的故障位置,軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對plc內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷,通過軟件對可編程邏輯控制器的cpu與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。
可編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類,按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類;按cpu字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā),通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。
整體型可編程邏輯控制器的i/o點數(shù)固定,因此用戶選擇的余地較小,用于小型控制系統(tǒng);模塊型可編程邏輯控制器提供多種i/o卡件或插卡,因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的i/o點數(shù),功能擴(kuò)展方便靈活,一般用于大中型控制系統(tǒng)。