计算机与PLC之间,以及各个PLC之间的互连和通信能力的不断增强,使工业网络可以有效地节省资源、降低成本、提高系统可靠性和灵活性,使网络的应用更加普遍化。工业控制中普遍采用金字塔结构的多级网络。与可编程序控制器硬件技术的发展相适应,工业软件的发展非常迅速,它使系统应用更加简单易行,大大方便了PLC系统的开发人员和操作使用人员。
**PLC具有强大的控制功能和极强的运算能力。它不仅能完成逻辑运算、三角函数运算、指数运算和PID运算,还能进行复杂的矩阵运算。其工作速度很快,能带的输入和输出模块的数量很多,输入和输出模块的种类也很全面。这类可编程序控制器可以完成规模很大的控制任务,在网络中一般做主站使用,如西门子公司的S7-400。
PLC的发展趋势
PLC能迅速发展的原因,除工业自动化的客观需要外,还因为它有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。综合起来,PLC具有以下主要特点。1.可靠性高,抗干扰能力强
高可靠性是PLC*突出的特点之一。由于工业生产过程大多数是连续的,一般的生产装置要几个月、甚至几年才大修一次,这对用于工业生产过程的控制器提出了高可靠性的要求。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于触点接触不良,容易出现故障。PLC采用了微电子技术,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件,接线可减少到继电接触器控制系统的1/10~1/100,因触点接触不良造成的故障大大减少。此外,PLC还采取了屏蔽、滤波、隔离、故障检测与诊断等抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC已被广大用户认为是*可靠的工业控制设备之一。2.编程、操作简易方便,程序修改灵活
PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程,容易掌握。例如,目前PLC大多数采用的梯形图语言编程方式,既继承了传统控制线路的清晰直观感,又考虑到大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平,很容易被技术人员所接受,易于编程,程序改变时也易于修改。近几年发展起来的其他编程语言(如功能图语言、汇编语言和结构化文本等计算机通用语言)也都使编程更加方便,并且适用于不同层次的技术人员。3.硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强
PLC产品大部分已经标准化、系列化、模块化,配备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。PLC具有丰富的I/O接口,对不同的工业现场信号(如交流、直流、电压、电流、开关量、模拟量、脉冲等)有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备(如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、电动机启动器、控制阀等)直接连接。另外,有些PLC还有通信模块、特殊功能模块等。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC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、快速地适应工艺条件的变化。4.易于设计、安装、调试和维修
从PLC的功能来分,PLC的应用领域如下。1.开关量逻辑控制
这是PLC*基本、*广泛的应用领域,它完全取代了传统的继电器、接触器等顺序控制装置。开关量逻辑控制可以代替继电器完成组合逻辑控制、定时与顺序逻辑控制,它既可用于单机控制,又可用于多机**制,以及生产线的自动控制,并且广泛应用于电力、机械制造、钢铁、石油、化工、采矿、汽车、造纸、纺织等各行各业,如机床电气控制、包装机械控制、输送带与电梯控制、汽车装配生产线及自动生产线中各种泵和电磁阀控制等。2.运动控制
利用PLC的专用智能模块,可以对步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴系统实现位置控制。在多数情况下,PLC把描述目标位置的数据传送给模块,模块驱动轴到目标位置。当每个轴转动时,位置控制模块使其保持适当的速度和加速度,确保运动平滑。例如,对具有多轴的机器人进行控制,自动地处理它的机械运动。随着工厂自动化网络的形成,使用机器人的领域将越来越广
随着控制技术的发展,PLC的结构和功能得到了不断改进,各生产厂家不断推出功能更强的PLC产品,平均3~5年更新换代一次。PLC的发展可归纳为以下几个方面。1.小型化、专用化、低成本
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随着微电子技术的发展,新型电子器件的广泛应用,PLC的功能大幅度地提高,而成本大幅度地降低。PLC的功能不断加强,将原来大、中型PLC才有的功能移植到小型PLC上。PLC结构更加紧凑、小巧,体积更小,安装和操作使用十分简便。由于PLC价格不断下降,使其真正成为继电器控制系统的替代产品。2.系列化、标准化、模块化
每个生产PLC的厂家都有自己的系列产品,同一系列的产品指令及使用向上兼容,以满足新机型的推广和使用。为了推动技术标准化的进程,一些国际性组织,如国际电工委员会(IEC),不断为PLC的发展制定一些新的标准,对各种类型的产品做一定的归纳或定义,对PLC未来的发展制定一种方向(或框架)。模块式结构使系统的构成更加灵活、方便;功能明确化、专用化的复杂功能由专门模块来完成。一般的PLC可分为主模块、扩展模块、I/O模块及各种高性能模块等,每种模块的体积都较小,相互连接方便,使用更简单,通用性更强。主机仅通过通信设备向模块发布命令和测试状态,这样使得PLC的系统功能进一步增强,控制系统设计进一步简化。3.高速化、大容量化和高性能化
大型PLC采用多微处理器系统,如有的采用了32位微处理器,可同时进行多任务操作,处理速度提高,存储容量大大增加。PLC的功能进一步加强,以适应各种控制的需要,使计算、处理功能进一步完善,特别是增强了过程控制和数据处理的功能。另外,PLC可以代替计算机进行管理、监控。智能I/O组件也将进一步发展,用来完成各种专门的任务(如位置控制、PID调节、远程通信等)。