可编程控制器的介绍.pdf

第 3 2 卷第 4 期 2 01 2 年 1 2月 黑 龙 江 冶 金 H e i l o n g j i a n g Me t a l l u r g y 1． v。 1 ． 3 2．N0_ 4 De c e mb e r 2 01 2 可编程控 制器 的介绍 毛 纪 文 黑龙江省冶金设计规划院，哈尔滨 1 5 0 0 4 0 摘要 本文重点介绍了可编程控制器 P I c 的特点及可编程控制器的应用领域。 关键词 P L C ；特点； 应用领域 On P r o g r a mma b l e Co n t r o l l e r Ma o J i we n He i l o n g j i a n g Me t a l l u r g i c a l I n s t i t u t e o f D e s i g n a n d P l a n n i n g ，H a r b i n 1 5 0 0 4 0 C h i n a Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e i s f o c u s e d o n f e a t u r e a n d a p p l i c a t i o n fie l d o f p r o g r a mma bl e c o n t r o l l e r 。 Ke y W o r d s p r o g r a mma b l e c o n t r o l l e r ；f e a t u r e ；a p p l i c a t i o n fi e l d 可编程 控制器 P r o g r a m m a b l e C o n t r o l e r简称 P C ， 早期 称为可 编程逻辑控 制器 P r o g r a mm a b l e L o g i c C o n t r o l e r ， 简称 P L C ， 是专门为工业 自动控 制而设计的一种控制装置 。为 了避免和个人计算 机 的代名词 P c混淆 ， 一般仍将 P L C作为可编程控 制器的简称。 1 可编程控制器的特点 1 ． 1 功能强， 性价比高。一台小型可编号控制器 内有成百上千个可供用户使用 的编 程元件 ， 有很 强的功能 ， 可以实现非常复杂 的控制 功能。与相 同功能的继 电器系统 相 比， 具 有很高 的性价 比。 可编程控制器可以通过通信联网， 实现分散控制， 集中管理 。 1 ． 2硬件配 套齐全 ， 用户使 用方便 ， 适应性 强。 可编程控制器产 品已经标 准化 、 系列化 、 模块化 、 配备有品种齐全的各种硬件装置供 用户选用 ， 用 户能灵活方便地进行系统配置 ， 组成不 同功能 、 不 同规模 的系统。 可编程控制器 的安装接线也很方便 ， 一般用 接线端子连接外部接线。可编程控制器有较强 的 带负载能力 、 可 以直接驱 动一般的电磁 阀和交流 接触器。 硬件配置确定后 ， 可 以通过修改用户程序 ， 方 便快速的适应工艺条件的变化。 1 ． 3 可靠性高 ， 抗干扰能力强。传统 的继电器控 制系统 中使用了大量 的中间继 电器。由于触点接 触不 良， 容易 出现故 障。可编程控制器用软件代 替大量的中问继 电器 和时间继 电器， 仅剩下与输 人和输 出有关 的少量 硬件 ， 接线可减少到继电器 控制系统的 1 ／ 1 0～1 ／ 1 0 0， 因触点接触不 良造成 的 故障大为减少。 可编程控制器采取了一系列硬件和软件抗干 扰措施 ， 具有很强的抗于扰能力 ， 平均无故障时间 达到数万小 时以上 ， 可以直接用于有强烈干扰的 工业生产现场 ， 可编程控制器 已被广大用户公认 为最可靠的工业控制设备之一。 1 ． 4 系统 的设 计 、 安装 、 调试量少。可编程控制 器用软件功能取代了继电器控制系统 中在量 的中 间继电器 、 时间继 电器 、 计数器 等器件 ， 使控制柜 的设计 、 安装、 接线工作量大大减少。 可编程控制器的梯形图程序一般采用顺序设 计方法。这种 编程方 法很有 规律 ， 很容 易撑握 。 对于复杂的控制 系统 ， 梯形图的 没计时间 比设计 继电器系统 电路图的时间要少得多。 。 收稿 日期 2 0 1 1 一O 83 1 作者简介 毛纪文， 毕业于哈尔滨科技大学， 机电一体化专业 ， 高级工程师。 2 7 黑龙江冶金 第 3 2卷 可编程控制器的用户程序可以在实验室模拟 调试 ， 输入信号用小开关来模拟 ， 通过可编程控制 器上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成 了系统的安装和接线后， 在现场的统调过程中发 现的问题一般通过修改程序就可以解决， 系统的 调试时间比继电器系统少得多。 1 ． 5 维修工作量小， 维修方便。可编程控制器的 故障率很低， 且有完善的自诊断和显示功能。可 编程控制器或外部的输入装置和执行机构发生故 障时， 可以根据可编程控制器上的发光二极管或 编程器提供的信息迅速地查明故障的原因， 用更 换模块的方法可以迅速地排除故障。 1 ． 6 体积小， 能耗低。P L C的体积小， 质量轻， 可 装在控制柜里， 在控制点数较少时 ， 微小型 P L C即 可满足要求 ， 如 S I E ME N S公司的 s 7 2 2 1的外形 只有 9 0 m m 8 0 m m 6 2 m m， 质量为 2 7 0 g ， 功耗仅 为4 W。 2 可编程控 制器 的应用领域 在发达的工业国家 ， 可编程控制器 已经广泛地 应用在所有的工业部门。随着其性价比的不断提 高， 应用范围也不断扩大， 主要有以下几个方面。 2 ． 1 数字量逻辑控制。可编程控制器具有“ 与” 、 “ 或” 、 “ 非” 等逻辑指令， 可以实现触点与电路的 串、 并联， 代替继电器进行组合逻辑控制、 定时控 制和顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单 台设备， 也可以用于自动生产线， 其应用领域已遍 布各行各业 ， 甚至深入到家庭。 2 ． 2 闭环过程控制 。过程控制是 指对温度 、 压 力、 流量等连续变化的模拟量的闭环控制。可编 程控制器通过模拟量 I ／ O模块 ， 实现模拟量 A n a l o g 和数字量 D ig i ta 1 之间的A ／ D转换和 D ／ A转 换， 并对模拟量实行闭环 P I D控制 比例一积分一 微分 控制。现代的大中型可编程控制器一般都 有 P I D闭环控制功能， 这一功能可以用 P I D子程 序或专用的 P I D模块来实现。其 P I D闭环控制功 能已经广泛地应用于塑料挤压成形机、 加热炉、 热 处理炉、 锅炉等设备， 以及轻工、 化工、 机械、 冶金、 电力、 建材等行业。 2 ． 3 数据处理。现代的可编程控制器具有数学 运算、 数据传送、 转换、 排序和查表、 位操作等功 2 8 能 ， 可以完成数据的采集 、 分析和处理。这此数据 可以和储存在存储器中的参考值进行比较， 也可 以用通信功能传送到别 的智能装置 ， 或者将 它们 打印制表。数据处理_般用于大型控制 系统 ， 如 无人柔性制造系统 ， 也可 以用 于过程控制系统 ， 如 造纸、 冶金、 食品工业中的一些大型控制系统。 3 西 门子公 司 的 s 7 2 o o系列可 编 程控制器 介绍 3 ． 1 西 门子公司的 S I MA T I C s 7 0 0系列属 于 小型可编程 控制器 ， 可 用于代替继 电器 的简单控 制场合， 也可以用于复杂的自动化控制系统。由 于它有极强的通信 功能， 在大型网络控制系统 中 也能充分发挥其作用。 s 7 _2 0 o的可靠性高， 可用梯形图、 语句表和 功能块图三种语言来编程。它的指令丰富， 指令 功能强， 易于撑握、 操作方便。内置有高速计数 器、 高速输 出、 P I D控制器、 4 8 5通信／ 编程接 口、 P P I 通信协议、 M P I 通信协议和 自由方式通信功 能 ， I ／ O端子排可以很容易地拆卸。最大可扩展到 2 4 8点数字量 I ／ O或 3 5路模拟量 I ／ O ， 最多有 2 6 K B程序和数据存储空间。 3 ． 2 S 7 --2 0 0 C P U存储器型号的选择原则， 首选 应估计需要的 P L C规模的大小 ， 选择功能和容量 满足要求的 P L C。 3 ． 2 ． 1 P L C规模的估算 为完成预定的控制任务所需要的 P L C规模， 主要取决于设备对输人输 出点的需求量和控制过 程的难易程度。因此估计 P L C需要的各种类型的 输入 、 输 出点数 ， 并据此估算出 C P U的存储容量是 系统设计 的重要环节 。 3 ． 2 ． 2 I ／ O点数的估算 I ／ O点数是 P L C的一项重要指标。合理选择 I／ O点数既可使系统满足控制要求， 又可使系统总 投资最低。为了准确地统计出被控设备对输入、 输出点的总需求量， 把被控设备的信号源一一列 出， 并分析输入、 输出点的信号类型。一般一个输 入／ 输出元件要占用输入／ 输出点。在要求 P L C的 控制器具有较强控制功能时， 可用梯形图、 S T L 、 F B D等语言来编程。具有指令丰富， 指令功能强， 易于撑握， 操作方便的特点。