1982年,美国国际电工委员会(International E1ectrical Committee)颁布了可编程序控制器标准草案,1985年提交了第二版,1987年的第三版对可编程序控控制器做了如下定义:
可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。
上述定义表明,可编程序控制器是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置,它有与其他顺序控制装置不同的特点。
1.2 可编程序控制器系统的技术指标、特点及应用
1.2.1 可编程序控制器系统的技术指标
PLC的技术指标很多,主要有5个基本技术指标,即CPU类型、存储器容量、编程语言、扫描速度和I/O点数。
(1)存储器容量通常用KW或KB、位来表示,这里1KB=1024B。有的PLC以所能存放用户程序的多少衡量。在PLC中,程序指令是按“步”存放的(一条指令往往不止一“步”),一“步”占用一个地址单元,一个地址单元一般占两个字节。例如,一个内存容量为1000步的PLC,可推知其内存为2KB。一般小型机的内存为1KB到几KB,大型机内存为几十KB,甚至可达几十MB。
(2)扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量,故单位为ms/KB,有时也以执行一步指令的时间计,如μs/步。目前比较慢的为2.2ms/KB逻辑运算程序,60ms/KB数字运算程序;较快的为1ms/KB逻辑运算程序,10ms/KB数字运算程序;快的为0.75ms/KB逻辑运算程序。
(3)I/O点数指PLC外部输入/输出端子总数,这是PLC重要的一项技术指标。一般小型机在256点以下(无模拟量),中型机在256~2048点之间,(模拟量64~128路),大型机在2048点以上(模拟量128~512路)。
(4)编程语言。不同的PLC编程语言不同,互不兼容,但具有互相转换的可移植性。编程语言的指令条数是衡量PLC软件功能强弱的主要指标。指令越多,编程功能越强。
此外,PLC内部有许多寄存器用来存放变量、中间结果、数据等,还有许多辅助寄存器可供用户使用,因此寄存器的配置也是衡量PLC功能的一项指标。
PLC除了主控模块外,还可配接实现各种特殊功能的高功能模块,如A/D模块、D/A模块、高速计数模块、远程通信模块等。
1.2.2 可编程序控制器系统的特点
可编程序控制器能如此迅速发展的原因是由于它具有通用计算机所不及的一些特点。下面是可编程序控制器的主要特点。1.可靠性
对可以维修的产品,可靠性包括产品的有效性和可维修性。可编程序控制器的可靠性高,具体表现在下列方面。
1)与继电器逻辑控制系统比较
与继电器逻辑控制系统比较,可编程序控制器可靠性提高的主要原因如下。
(1)可编程序控制器不需要大量的活动部件和电子元件,它的接线也大大减少,与此同时,系统维修简单,维修时间缩短,从而可靠性得到提高。
(2)可编程序控制器采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如,冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等,使可靠性得到提高。
(3)可编程序控制器有较强的易操作性,它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点,因此,对操作和维修人员的技能要求降低,操作和维修人员容易学习和掌握,不容易发生操作失误,从而可靠性得到提高。
2)与通用的计算机控制系统比较
与通用的计算机控制系统比较,可编程序控制器可靠性提高的主要原因如下。
(1)可编程序控制器是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置,它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了经简化的编程语言,编程的出错率大大降低,而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高,因此可编程序控制器的可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高。
(2)在可编程序控制器的硬件设计方面,采用了一系列提高可靠性的措施。例如,采用可靠性高的元件;采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的掉电保护;对存储器内容的保护;采用看门狗和其他自诊断措施;便于维修的设计等。
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