For det første definisjonen og klassifiseringen av PLC
PLC er basert på mikroprosessorer, en kombinasjon av datateknologi, automatisk kontrollteknologi og kommunikasjonsteknologi, med brukerorientert kontrollprosessorientert "naturlig språk" -programmering, tilpasset industrielle miljøer, enkle og enkle å forstå, lett å betjene, høy pålitelighet av en ny generasjon generelle industrielle kontrollenheter.
PLC er en mikroprosessorbasert generell kontrollanordning for generell kontroll som er utviklet på grunnlag av relésekvenskontroll.
1 Definisjon av PLC
Programmerbar logikkontroller er en digital algoritmisk drift elektronisk system designet for anvendelse i industrielle miljøer.
Den benytter et programmerbart minne for lagring av instruksjoner i det for å utføre operasjoner som logiske operasjoner, sekvenskontroll, timing, telling og aritmetiske operasjoner, og for å kontrollere forskjellige typer maskiner eller produksjonsprosesser gjennom digitale og analoge innganger og utganger.
Programmerbar kontroller og tilhørende periferiutstyr, skal være enkle å danne en helhet med det industrielle kontrollsystemet, lett å utvide sin funksjon av designprinsippet.
2 PLS -klassifisering
PLC -produktvariasjon, dens spesifikasjoner og ytelse er forskjellige. For PLC, vanligvis basert på dens forskjellige strukturelle former, funksjonelle forskjeller og antall I / O -punkter, etc. for generell klassifisering.
2.1 Klassifisering etter strukturell form
I henhold til den strukturelle formen for PLC, kan PLC -er kategoriseres i to typer: integrert og modulær.
(1) Integrerte PLS
Integral PLC er strømforsyning, CPU, I/O -grensesnitt og andre komponenter er sentralt montert i et chassis, med en kompakt struktur, liten størrelse, lav pris. Liten PLC bruker generelt denne integrerte strukturen.
Integral PLC etter forskjellige I / O -punkter på basisenheten (også kjent som verten) og utvidelsesenheten består av en basisenhet i CPU, I / O -grensesnittet og I / O -utvidelsesenheten koblet til utvidelsesporten og programmereren eller EPROM -forfatteren koblet til grensesnittet osv.; Ekspansjonsenhet bare I / O og strømforsyning, etc., og det er ingen CPU.
Mellom basisenheten og utvidelsesenheten er vanligvis koblet til en flat kabel. Integral PLC kan også være utstyrt med spesielle funksjonsenheter, for eksempel analoge enheter, posisjonskontrollenheter osv., Slik at funksjonene kan utvides.
(2) Modulære PLS
Modulær PLC vil være PLC -komponentene til en rekke separate moduler, for eksempel CPU -moduler, I / O -moduler, strømforsyningsmoduler (noen inneholdt i CPU -modulen) og en rekke funksjonelle moduler. Den modulære PLC består av en ramme eller underlag og forskjellige moduler, som er montert på stikkontaktene på rammen eller underlaget, som vist på figuren.
Denne modulære PLC er preget av fleksibel konfigurasjon, i henhold til behovet for å velge en annen størrelse på systemet, og enkel å sette sammen, lett å utvide og vedlikeholde. Store og mellomstore PLS-er bruker generelt en modulær struktur.
Det er også PLS som kombinerer egenskapene til de monolitiske og modulære typene for å danne såkalte stablede PLC-er.
Stablet PLC -CPU, strømforsyning, I / O -grensesnitt, etc. er også uavhengige moduler, men de er koblet sammen med kabelen, og modulene kan stables lag for lag. På denne måten kan ikke bare systemet konfigureres fleksibelt, men kan også gjøres kompakt.
2.2 Klassifisering etter funksjon
I henhold til de forskjellige funksjonene til PLC, kan PLC deles inn i tre kategorier: lavkvalitets, mellomklasse og høykvalitet.
(1) Lavgrad PLC
Lavkvalitets PLC med logiske operasjoner, timing, telling, skifting og selvdiagnostikk, overvåking og andre grunnleggende funksjoner, men også en liten mengde analog inngang/utgang, aritmetiske operasjoner, dataoverføring og sammenligning og kommunikasjonsfunksjoner, hovedsakelig for logikkontroll, sekvenskontroll eller en liten mengde analog kontroll av stand -alon-kontrollsystemet.
(2) Midt rekkevidde plc
Midt rekkevidde PLC i tillegg til lavkvalitets PLC-funksjoner, men har også en sterk analog inngang / utgang, aritmetiske operasjoner, dataoverføring og sammenligning, digital konvertering, ekstern I / O, subroutines og kommunikasjonsnettverk og andre funksjoner; Noen kan også legges til for å avbryte kontrollen, PID -kontrollen og andre funksjoner, egnet for komplekse kontrollsystemer.
(3) Høykvalitets PLC
Høykvalitets PLC i tillegg til funksjonene til mellomklasse PLC, men økte også tegnet på aritmetiske operasjoner, matriseoperasjoner, bitlogikkoperasjoner, kvadratrotoperasjoner og andre spesielle funksjoner som aritmetikk, tabulering og formoverføringsfunksjoner.
Høykvalitets PLC har sterkere kommunikasjons- og nettverksfunksjoner, som kan brukes til storskala prosesskontroll eller distribuert nettverkskontrollsystem, og dermed realisere fabrikkautomatisering.
2.3 Klassifisering i henhold til antall I/O -punkter
I henhold til antall I / O -punkter PLC, kan PLC deles inn i små, mellomstore og store tre kategorier.
(1) Små plcs
Små PLC -er har mindre enn 256 I/O -punkter, en enkelt CPU og en 8- bit eller 16- bitprosessor, og en brukerminnekapasitet på 4KB eller mindre.
(2) mellomstore PLS-er
Mellomstore PLS har 256 til 2048 I/O-punkter, dobbelt CPUer og 2 til 8 KB brukerminne.
(3) Store plc
Store PLC-er har mer enn 2048 I/O-punkter, flere CPU-er og 16- bit eller 32- bitprosessorer, og en brukerminnekapasitet på 8 til 16 kb.
I verden kan PLC -produkter geografisk deles inn i tre hovedskoler, en skole med amerikanske produkter, en skole med europeiske produkter, en skole med japanske produkter.
PLC -teknologien i USA og Europa blir undersøkt og utviklet uavhengig av isolasjon fra hverandre, så det er en klar forskjell mellom PLC -produktene i USA og Europa.
Mens Japans PLC -teknologi ble introdusert av USA, har USAs PLC -produkter en viss arv, men Japans hovedprodukter er posisjonert i den lille PLS. USA og Europa er kjent for store og mellomstore PLS-er, mens Japan er kjent for små PLS-er.
For det andre funksjonen og applikasjonsområdene til PLS
PLC er en syntese av fordelene med stafettkontaktorkontroll og datamaskinens fleksibilitet, bekvemmelighet og fordelene med design og produksjon og utvikling, noe som gjør at PLC har mange andre kontrollere ikke kan sammenlignes med egenskapene.
1 PLC -funksjon
PLC er en mikroprosessor som kjernen, en kombinasjon av datateknologi, automatisk kontrollteknologi og kommunikasjonsteknologi utviklet en generell industriell automatisk kontrollenhet, med høy pålitelighet, liten størrelse, sterk funksjonalitet, enkel programmering, fleksibel og universell og enkel vedlikehold og en serie fordeler, og derfor har en bred spekter av bruksområder i felt med metall, energi, kjemisk industri, transport av en kraft av metall. Søyler (PLC, robotikk og CAD/CAM) av moderne industriell kontroll. I henhold til egenskapene til PLC, kan dens funksjonelle form oppsummeres i følgende typer.
(1) Bytte av logikkontroll
PLC har en kraftig logikkoperasjonsevne, og kan realisere en rekke enkel og komplekse logiske kontroll. Dette er det mest grunnleggende og utbredte applikasjonsområdet til PLC, som erstatter den tradisjonelle relékontaktorkontrollen.
(2) Analog kontroll
PLC er utstyrt med A/D og D/A konverteringsmodul, A/D -modul kan være stedet for temperatur, trykk, strømning, hastighet og annen analog konvertering til digitale mengder, og deretter ved PLC -mikroprosessorbehandling (mikroprosessorbehandling kan bare være digitale mengder), og kontroll; eller av D / A -modulen konvertert til digitale mengder, og deretter kontrollere; eller av D / A -modulen konvertert til digitale mengder.
Eller konvertert med D / A -modulen til analog, og deretter kontrollere det kontrollerte objektet, slik at PLC kan realiseres på den analoge kontrollen.
(3) Prosesskontroll
Moderne store og mellomstore PLC er vanligvis utstyrt med en PID-kontrollmodul, kan være lukkede sløyfekontroll. Når et avvik av en variabel i kontrollprosessen, kan PLC beregne riktig utgang i henhold til PID -algoritmen, og deretter kontrollere og justere produksjonsprosessen for å holde variabelen i den angitte verdien. For tiden har mange små PLC også PID -kontrollfunksjon.
(4) Tidspunkt og tellekontroll
PLC har en sterk timing- og tellefunksjoner, det kan gi brukerne dusinvis eller til og med hundrevis, tusenvis av tidtakere og tellere.
Tidspunktet og telleverdien kan settes vilkårlig av brukeren når du skriver brukerprogrammer, og kan også settes av operatøren i industrifeltet gjennom programmereren, og dermed innse kontrollen av timing og telling. Hvis brukere trenger å telle signaler med høyere frekvens, kan de velge høyhastighets tellemodul.
(5) Sekvenskontroll
I industriell kontroll kan PLC -trinninstruksjonsprogrammering eller programmering med skiftregistre brukes til å realisere sekvenskontroll.
(6) Databehandling
Moderne PLC er ikke bare i stand til aritmetiske operasjoner, dataoverføring, sortering og tabelloppslag, men også i stand til datasammenligning, datakonvertering, datakommunikasjon, datavisning og utskrift, etc. Den har sterk databehandlingsevne.
(7) Kommunikasjon og nettverk
Det meste av den moderne PLC vedtar kommunikasjons- og nettverksteknologi, med RS -232 eller RS -485 grensesnitt for ekstern I/O -kontroll.
Flere PLS -er kan nettverkses og kommuniseres med hverandre, og program- og datautveksling kan realiseres mellom eksterne enheter og signalbehandlingsenheter til en eller flere programmerbare kontrollere, for eksempel programoverføring, datafiloverføring, overvåking og diagnostikk. Kommunikasjonsgrensesnitt eller kommunikasjonsprosessor i henhold til standard maskinvaregrensesnitt eller proprietær kommunikasjonsprotokoll for å fullføre programmet og dataoverføringen.
2 Søknadsområder i PLS
For tiden har PLC blitt mye brukt hjemme og i utlandet i forskjellige bransjer som jern og stål, petroleum, kjemisk, elektrisk kraft, byggematerialer, maskinproduksjon, bilindustri, tekstil, transport, miljøvern og kultur og underholdning, etc., hvis bruk kan oppsummeres grovt i følgende kategorier.
(1) Bytte av logikkontroll
Dette er den mest grunnleggende PLC, men også de mest omfattende applikasjonsområdene, den erstatter den tradisjonelle relékretsen for å oppnå logikkontroll, sekvenskontroll; begge for enkelt utstyrskontroll.
Kan brukes til kontroll av enkeltutstyr, men også for kontroll og automatiseringslinjer med flere maskiner, for eksempel injeksjonsstøpemaskiner, utskriftsmaskiner, stiftemaskiner, kombinerte maskinverktøy, slipemaskiner, emballasjelinjer og platelinjer.
(2) Analog kontroll
I den industrielle produksjonsprosessen er det mange kontinuerlig skiftende mengder, for eksempel temperatur, trykk, strømning, nivå og hastighet er analoge. For å gjøre PLC for å håndtere analoge mengder, må du realisere de analoge og digitale mengdene mellom A / D -konvertering og D / A -konvertering. PLC -produsenter produserer støttende A / D- og D / A -konverteringsmodul, slik at PLC for analog kontroll.
(3) Bevegelseskontroll
PLC kan brukes til sirkulær bevegelse eller lineær bevegelseskontroll. Fra kontrollmekanismekonfigurasjonen, tidlig direkte for å bytte I / O-modul koblet til posisjonssensoren og aktuatoren, og nå generelt bruker du en dedikert bevegelseskontrollmodul som kan drive trinnmotorer eller servomotorer en-aksen eller multiaksposisjonskontrollmodul.
Produktene fra verdens viktigste PLC -produsenter har nesten alle bevegelseskontrollfunksjoner, mye brukt i en rekke maskiner, maskinverktøy, roboter, heiser og andre anledninger.
(4) Prosesskontroll
Prosesskontroll refererer til lukket sløyfekontroll av temperatur, trykk, strømning og andre analoge mengder, i metallurgi, kjemisk industri, varmebehandling, kjelekontroll og andre anledninger har et veldig bredt spekter av applikasjoner. Som en industriell kontrolldatamaskin kan PLC programmere en rekke kontrollalgoritmer for å fullføre kontroll av lukket sløyfe.
PID-regulering brukes vanligvis i lukket sløyfekontrollsystem Mer regulering, store og mellomstore PLC har PID-modul, mange små PLC har også denne funksjonsmodulen. PID-prosessering kjøres vanligvis en spesiell PID-subroutine.
(5) Databehandling
Moderne PLC med matematiske operasjoner (inkludert matriksoperasjoner, funksjonsoperasjoner, logiske operasjoner), dataoverføring, datakonvertering, sortering, tabell- og bitoperasjoner, etc., kan fullføre datainnsamling, analyse og prosessering. Disse dataene kan lagres i minnet med sammenligning av referanseverdien, og deretter fullføre visse kontrolloperasjoner; Kan også bruke kommunikasjonsfunksjonen til andre intelligente enheter, eller skrive ut fanen.
Databehandling brukes vanligvis til storskala kontrollsystemer, for eksempel ubemannet fleksibelt produksjonssystem; Kan også brukes til prosesskontrollsystemer, for eksempel papir, metallurgi, matindustri, noen storskala kontrollsystemer.
(6) Kommunikasjon og nettverk
PLC -kommunikasjon inneholder PLC -kommunikasjon og kommunikasjon mellom PLS og andre intelligente enheter. Med utviklingen av datakontroll er utvikling av fabrikkautomatiseringsnettverk veldig raskt, PLC -produsentene legger stor vekt på kommunikasjonsfunksjonen til PLS, har introdusert sitt eget nettverkssystem. Nyproduserte PLS har kommunikasjonsgrensesnitt, kommunikasjon er veldig praktisk.
For det tredje, grunnstrukturen og arbeidsprinsippet i PLS
Som en industriell kontrolldatamaskin har PLC og vanlige datamaskiner en lignende struktur; Men på grunn av bruk av forskjellige anledninger og formål, er det noen forskjeller i strukturen.
1 PLC maskinvaresammensetning
Mainframe of a PLC består av en CPU, minne (EPROM, RAM), inngangs-/utgangsenheter, perifere I/O -grensesnitt, kommunikasjonsgrensesnitt og strømforsyning. For integrerte PLC -er er disse komponentene alle i samme bolig.
For modulære PLC -er, derimot, er hver del uavhengig innkapslet og kalt en modul, og modulene er koblet sammen med stativer og kabler.
Hver del i verten er koblet gjennom strømbussen, kontrollbussen, adressebussen og databussen, i henhold til det faktiske kontrollobjektet må utstyres med visse eksterne utstyr, og utgjør et annet PLC -kontrollsystem.
Vanlige brukte eksterne enheter er programmerere, skrivere, EPROM -forfattere, etc. PLC kan konfigureres til å kommunisere med vertsdatamaskinen og annen PLC -kommunikasjonsmodul, og utgjør et PLC -distribuert kontrollsystem.
Følgende er en beskrivelse av hver komponent i PLS og dens rolle, slik at brukere kan forstå kontrollprinsippet og arbeidsprosessen til PLC ytterligere.
(1) CPU
CPU er kontrollsenteret i PLS, PLC under kontroll av CPU for å koordinere arbeidet på en ordnet måte, for å oppnå kontroll av forskjellige enheter på scenen. CPU består av mikroprosessorer og kontrollere, som kan realisere logikken og matematiske operasjoner, og for å koordinere kontrollsystemet innenfor arbeidet med de forskjellige delene av systemet.
Kontrollerens rolle er å kontrollere hele mikroprosessorkomponentene for å fungere på en organisert måte, dens grunnleggende funksjon er å lese instruksjoner fra minnet og utføre instruksjoner.
(2) Minne
PLC er utstyrt med to typer minne, nemlig systemminne og brukerminne. Systemminnet brukes til å lagre systemstyringsprogrammet, brukeren kan ikke få tilgang til og endre innholdet i denne delen av minnet.
Brukerminnet brukes til å lagre det programmerte applikasjonsprogrammet og arbeidsdatatilstanden. Den delen av brukerminnet som lagrer arbeidsdatatilstanden kalles også datalagringsområdet, som inkluderer inngangs-/utgangsdatabildeområdet, dataområdet for forhåndsinnstilt antall for tidtakeren/telleren og gjeldende verdi, og bufferområdet for lagring av mellomresultatene.
Minnet om PLS inkluderer hovedsakelig følgende.
(1) Lesbeskyttet minne
(2) Programmerbar skrivebeskyttet minne
(3) Slettbar programmerbart skrivebeskyttet minne
(4) Elektrisk slettbart programmerbart skrivebeskyttet minne
(5) Tilfeldig tilgangsminne
(3) Input/output (I/O) moduler
① Switching inngangsmodul
Bytteinngangsenhetene er forskjellige brytere, knapper, sensorer osv. Inngangstypene av PLC kan vanligvis være DC, AC og AC/DC. Strømforsyningen for inngangskretsen kan leveres eksternt eller internt av PLS.
② Switching output -modul
Funksjonen til utgangsmodulen er å konvertere TTL -nivåkontrollsignalsutgangen ved CPU -utførelsen av brukerprogrammet til signalene som kreves på produksjonsstedet, som kan drive spesifikke enheter for å drive handlingen til aktuatoren.
(4) Programmerer
Programmer er en viktig ekstern enhet av PLC, ved bruk av programmereren kan sendes til brukerprogrammet til brukerprogramminnet til PLS, feilsøking av programmet, overvåke programmets utførelsesprosess. Programmerere kan strukturelt deles inn i følgende tre typer.
(1) Enkel programmerer
(2) Grafisk programmerer
(3) Generelt formål Dataprogrammerer
(5) Strømforsyning
Funksjonen til strømforsyningsenheten er å konvertere den eksterne strømforsyningen (220V vekselstrøm) til den interne driftsspenningen. Den eksternt tilkoblede strømforsyningen, gjennom PLC er utstyrt med en spesiell intern koblingsregulator strømforsyning, AC / DC strømforsyning til PLC -internkretsen som kreves for arbeidet med strømforsyningen (DC 5V, ± 12V, 24V), og for de eksterne inngangskomponentene (for eksempel nærhetsbryter) for å gi en 24V DC -strømforsyning (bare for den tilfellet til slutt endes sluttet. Strømforsyningen for å drive PLS -belastningene leveres av brukeren.
(6) Perifert grensesnitt
Den perifere grensesnittkretsen brukes til å koble sammen den håndholdte programmereren eller annen grafisk programmerer, tekstdisplay, og kan danne et PLC -kontrollnettverk gjennom det perifere grensesnittet.plc bruker PC/PPI -kabel eller MPI -kort for å koble til datamaskinen gjennom RS -485 grensesnittet, som kan realisere funksjonen til programmering, Monitoring og nettverk.
2 PLS -programvarekomponenter
PLC -programvare består av systemprogrammer og brukerprogrammer.
Systemprogram designet og skrevet av PLS -produsenten, og lagret i PLC -systemminnet, brukeren kan ikke direkte lese og skrive og endre. Systemprogrammer inkluderer vanligvis systemdiagnostiske prosedyrer, input -prosesseringsprogrammer, kompileringsprogrammer, informasjonsoverføringsprogrammer og overvåkningsprogrammer.
PLC -brukerprogram er brukeren til å bruke PLC -programmeringsspråket, i henhold til kontrollkravene i programmet. I anvendelsen av PLC er det viktigste å skrive brukerprogrammet med PLC -programmeringsspråk for å realisere kontrollformålet.
Ettersom PLC er en enhet som er utviklet spesielt for industriell kontroll, er hovedbrukerne flertallet av elektriske teknikere, for å møte deres tradisjonelle vaner og mestring av evnen til å bruke hovedprogrammeringsspråket til PLC enn dataspråket er relativt enkelt, lett å forstå, bildet av det spesielle språket.
1. Grafisk instruksjonsstruktur
2. Klar variable konstanter
3. Forenklet programstruktur
4. Forenklet prosesseringsprosess for applikasjonsprogramvare
5. Forbedrede feilsøkingsverktøy
3 Det grunnleggende arbeidsprinsippet i PLC
PLC -skanning fungerer i tre hovedfaser, nemlig inngangsprøvetakingsfasen, brukerprogrammets utførelsesfase og utgangsoppdateringsfasen.
1. Inngangsprøvetakingstadium
I inngangsprøvetakingstrinnet leser PLC i alle inngangstilstander og data sekvensielt på en skanningsmåte og lagrer dem i de tilsvarende enhetene i I/O -bildeområdet. Etter at inngangsprøven er ferdig, flytter den til utførelsen av brukerprogrammet og utforming av forfriskende fase. I løpet av disse to fasene, selv om inngangstilstandene og dataene endres, endres ikke tilstandene og dataene til de tilsvarende celler i I/O -bildeområdet.
Derfor, hvis inngangen er et pulssignal, må bredden på pulssignalet være større enn en skanningssyklus for å sikre at inngangen kan leses under noen omstendigheter.
2. Brukerprogram Utførelsesfase
I utførelsesfasen for brukerprogrammet skanner PLC alltid brukerprogrammet (Ladder Diagram) i rekkefølge fra topp til bunn. Ved skanning av hvert stigediagram, og skanner alltid først venstre side av stigediagrammet med kontaktene kontrolllinjen, og i henhold til den første venstre og deretter til høyre, først opp og deretter ned rekkefølgen på kontaktene utgjør kontrolllinjen for logiske operasjoner; Og i henhold til resultatene fra de logiske operasjonene, oppdaterer du logikkspolen i System RAM -lagringsområdet i tilstanden til den tilsvarende biten, eller oppdater utgangsspolen i I/O -bildeområdet i tilstanden til den tilsvarende biten, eller bestemme om du skal utføre stigediagrammet til den tilsvarende biten. Brukerprogrammet utfører den spesielle funksjonsinstruksjonen som er spesifisert i stigediagrammet.
Det vil si at under utførelsen av brukerprogrammet vil bare tilstanden og dataene til inngangspunktene i I/O -bildeområdet ikke endre Tvert imot, stigdiagrammene som er stilt opp på bunnen av stigediagrammene, resultatet av programutførelsen vil være stigediagrammene som er lagt opp på bunnen av stigdiagrammene. Tvert imot, stigen nedenfor, tilstanden eller dataene til den logiske spolen som er oppdatert, kan bare fungere på stigen over den til neste skannesyklus.
3. Output oppdateringsfase
Når brukerprogramskanningen er ferdig, går PLS inn i utgangsoppdateringsfasen. I løpet av denne perioden oppdaterer CPU i samsvar med den tilsvarende tilstanden til I / O -bildeområdet og data -oppdatering av all utgangslåskretsen, og deretter gjennom utgangskretsen for å drive den tilsvarende perifere. På dette tidspunktet er den virkelige produksjonen fra PLS.
Input / output Lag -fenomen
Fra arbeidsprosessen med PLC kan følgende konklusjoner oppsummeres:
1, for å skanne måten å utføre programmet, er det logiske forholdet mellom inngangs- / utgangssignalene det er et prinsipp om hysterese. Jo lengre skanningssyklus, jo mer alvorlig hysterese.
2 inkluderer skanningssyklusen tiden okkupert av de tre hovedarbeidsfasene, nemlig inngangsprøvetakingsfase, utførelsesfase for brukerprogram og utgangsfriskende fase, i tillegg til tiden som er okkupert av systemstyringsoperasjonen. Blant dem er tiden for programutførelse relatert til programmets lengde og kompleksiteten i kommandooperasjonen, mens andre i utgangspunktet forblir uendret. Skanningsperioden er generelt i rekkefølgen på millisekunder.
3, NTH -skanningen for å utføre programmet, basert på inngangsdataene er skanningssyklusen i prøvetakingsfasen av skanneverdien x basert på utgangsdataene har utgangsverdien til den siste skanningen y (n -1), men også utgangsverdien til strømmen; n sendt til utgangsterminalen til signalet, det vil si implementering av alle beregningene av det endelige resultatet av YN.
4, Input/Output Response Hysteresis er ikke bare relatert til skanningsmetoden, men også med programdesignarrangementene.