《電子技術(shù)應(yīng)用》
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PLC的6大基本應(yīng)用

2017-05-16
關(guān)鍵詞: PLC 邏輯控制

  最初,,PLC主要用于開關(guān)量的邏輯控制,。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步,,它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,。如今,,PLC不僅用于開關(guān)量控制,,還用于模擬量及數(shù)字量的控制,,可采集與存儲數(shù)據(jù),,還可對控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控;還可聯(lián)網(wǎng),、通訊,,實現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理,。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個重要的角色,。

  1、用于開關(guān)量控制

  PLC控制開關(guān)量的能力是很強(qiáng)的,。所控制的入出點數(shù),,少的十幾點、幾十點,,多的可到幾百,、幾千,甚至幾萬點,。由于它能聯(lián)網(wǎng),,點數(shù)幾乎不受限制,不管多少點都能控制,。

  所控制的邏輯問題可以是多種多樣的:組合的,、時序的;即時的、延時的;不需計數(shù)的,,需要計數(shù)的;固定順序的,,隨機(jī)工作的;等等,都可進(jìn)行,。

  PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的,,軟件程序是可編的,,用于控制時,非常靈活,。必要時,,可編寫多套,或多組程序,,依需要調(diào)用,。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要,。

  用PLC進(jìn)行開關(guān)量控制實例是很多的,,冶金、機(jī)械,、輕工,、化工、紡織等等,,幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它,。目前,PLC首用的目標(biāo),,也是別的控制器無法與其比擬的,,就是它能方便并可靠地用于開關(guān)量的控制。

  2,、用于模擬量控制

  模擬量,,如電流、電壓,、溫度,、壓力等等,它的大小是連續(xù)變化的,。工業(yè)生產(chǎn),,特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程,常要對這些物理量進(jìn)行控制,。

  作為一種工業(yè)控制電子裝置,,PLC若不能對這些量進(jìn)行控制,那是一大不足,。為此,,各PLC廠家都在這方面進(jìn)行大量的開發(fā)。目前,,不僅大型、中型機(jī)可以進(jìn)行模擬量控制,,就是小型機(jī),,也能進(jìn)行這樣的控制,。

  PLC進(jìn)行模擬量控制,要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A/D,、D/A單元,。它也是I/O單元,不過是特殊的I/O單元,。

  A/D單元是把外電路的模擬量,,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,然后送入PLC,。D/A單元,,是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量,再送給外電路,。

  作為一種特殊的I/O單元,,它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離,,與輸入輸出繼電器(或內(nèi)部繼電器,,它也是PLC工作內(nèi)存的一個區(qū)??勺x寫)交換信息等等特點,。

  這里的A/D中的A,多為電流,,或電壓,,也有為溫度。D/A中的A,,多為電壓,,或電流。電壓,、電流變化范圍多為0~5V,,0~10V,4~20mA,。有的還可處理正負(fù)值的,。

  這里的D,小型機(jī)多為8位二進(jìn)制數(shù),,中,、大型多為12位二進(jìn)制數(shù)。

  A/D,、D/A有單路,,也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多,。

  有了A/D,、D/A單元,,余下的處理都是數(shù)字量,這對有信息處理能力的PLC并不難,。中,、大型PLC處理能力更強(qiáng),不僅可進(jìn)行數(shù)字的加,、減,、乘、除,,還可開方,,插值,還可進(jìn)行浮點運算,。有的還有PID指令,,可對偏差制量進(jìn)行比例、微分,、積分運算,,進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。計算機(jī)能算的它幾乎都能算,。

  這樣,,用PLC實現(xiàn)模擬量控制是完全可能的??刂频膯挝恢悼尚〉?12分之一的測量程值,,多數(shù)也是足夠的。

  PLC進(jìn)行模擬量控制,,還有A/D,、D/A組合在一起的單元,并可用PID或模糊控制算法實現(xiàn)控制,,可得到很高的控制質(zhì)量,。

  用PLC進(jìn)行模擬量控制的好處是,在進(jìn)行模擬量控制的同時,,開關(guān)量也可控制,。這個優(yōu)點是別的控制器所不具備的,或控制的實現(xiàn)不如PLC方便,。

  當(dāng)然,,若純?yōu)槟M量的系統(tǒng),用PLC可能在性能價格比上不如用調(diào)節(jié)器,。這也是應(yīng)當(dāng)看到的,。

  3、用于運動控制

  實際的物理量,除了開關(guān)量,、模擬量,,還有運動控制,。如機(jī)床部件的位移,,常以數(shù)字量表示。

  運動控制,,有效的辦法是NC,,即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國的基于計算機(jī)的控制技術(shù),。當(dāng)今已很普及,,并也很完善。目前,,先進(jìn)國家的金屬切削機(jī)床,,數(shù)控化的比率已超過40%~80%,有的甚至更高,。

  PLC也是基于計算機(jī)的技術(shù),,并日益完善。故它也完全可以用于數(shù)字量控制,。

  PLC可接收計數(shù)脈沖,,頻率可高達(dá)幾k到幾十k赫茲??捎枚喾N方式接收這脈沖,,還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能,,脈沖頻率也可達(dá)幾十k,。有了這兩種功能,加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運算能力,,若再配備相應(yīng)的傳感器(如旋轉(zhuǎn)編碼器)或脈沖伺服裝置(如環(huán)形分配器,、功放、步進(jìn)電機(jī)),,則完全可以依NC的原理實現(xiàn)種種控制,。

  高、中檔的PLC,,還開發(fā)有NC單元,,或運動單元,可實現(xiàn)點位控制,。運動單元還可實現(xiàn)曲線插補,,可控制曲線運動。所以,若PLC配置了這種單元,,則完全可以用NC的辦法,,進(jìn)行數(shù)字量的控制。

  新開發(fā)的運動單元,,甚至還發(fā)行了NC技術(shù)的編程語言,,為更好地用PLC進(jìn)行數(shù)字控制提供了方便。

  4,、用于數(shù)據(jù)采集

  隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,,其數(shù)據(jù)存儲區(qū)越來越大。如德維森公司的PLC,,其數(shù)據(jù)存儲區(qū)(DM區(qū))可達(dá)到9999個字,。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū),可以存儲大量數(shù)據(jù),。

  數(shù)據(jù)采集可以用計數(shù)器,,累計記錄采集到的脈沖數(shù),并定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去,。

  數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元,,當(dāng)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,再定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去,。

  PLC還可配置上小型打印機(jī),,定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來。

  PLC也可與計算機(jī)通訊,,由計算機(jī)把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出,,并由計算機(jī)再對這些數(shù)據(jù)作處理。這時,,PLC即成為計算機(jī)的數(shù)據(jù)終端,。

  電力用戶曾使用PLC,用以實時記錄用戶用電情況,,以實現(xiàn)不同用電時間,、不同計價的收費辦法,鼓勵用戶在用電低谷時多用電,,達(dá)到合理用電與節(jié)約用電的目的,。

  5、用于信號監(jiān)控

  PLC自檢信號很多,,內(nèi)部器件也很多,,多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。

  其實,,完全可利用它進(jìn)行PLC自身工作的監(jiān)控,,或?qū)刂茖ο筮M(jìn)行監(jiān)控。

  這里介紹一種用PLC定時器作看門狗,對控制對象工作情況進(jìn)行監(jiān)控的思路,。

  如用PLC控制某運動部件動作,,看施加控制后動作進(jìn)行了沒有,可用看門狗辦法實現(xiàn)監(jiān)控,。具體作法是在施加控制的同時,,令看門狗定時器計時。如在規(guī)定的時間內(nèi)動作完成,,即定時器未超過警戒值的情況下,,已收到動作完成信號,則說明控制對象工作正常,,無需報警。

  若超時,,說明不正常,,可作相應(yīng)處理。

  如果控制對象的各重要控制環(huán)節(jié),,都用這樣一些看門狗“看”著,,那系統(tǒng)的工作將了如指掌,出現(xiàn)了問題,,卡在什么環(huán)節(jié)上也很好查找,。

  還有其它一些監(jiān)控工作可做。對一個復(fù)雜的控制系統(tǒng),,特別是自動控制系統(tǒng),,監(jiān)控以至進(jìn)一步能自診斷是非常必要的。它可減少系統(tǒng)的故障,,出了故障也好查找,,可提高累計平均無故障運行時間,降低故障修復(fù)時間,,提高系統(tǒng)的可靠性,。

  6、用于聯(lián)網(wǎng),、通訊

  PLC聯(lián)網(wǎng),、通訊能力很強(qiáng),不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出,。

  PLC可與個人計算機(jī)相連接進(jìn)行通訊,,可用計算機(jī)參與編程及對PLC進(jìn)行控制的管理,使PLC用起來更方便,。

  為了充分發(fā)揮計算機(jī)的作用,,可實行一臺計算機(jī)控制與管理多臺PLC,多的可達(dá)32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計算機(jī)通訊,,交換信息,,以實現(xiàn)多地對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。

  PLC與PLC也可通訊,??梢粚σ籔LC通訊??蓭讉€PLC通訊,。可多到幾十,、幾百,。

  PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置(如變頻器),,也可聯(lián)網(wǎng)通訊,,交換數(shù)據(jù),相互操作,。

  可聯(lián)接成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),,系統(tǒng)范圍面可大到10公里或更大。

  可組成局部網(wǎng),,不僅PLC,,而且高檔計算機(jī)、各種智能裝置也都可進(jìn)網(wǎng),??捎每偩€網(wǎng),也可用環(huán)形網(wǎng),。網(wǎng)還可套網(wǎng),。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬的PLC,、計算機(jī),、智能裝置組織在一個網(wǎng)中。

  網(wǎng)間的結(jié)點可直接或間接地通訊,、交換信息,。

  聯(lián)網(wǎng)、通訊,,正適應(yīng)了當(dāng)今計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)及智能化工廠發(fā)展的需要,。它可使工業(yè)控制從點(Point)、到線((Line)再到面(Aero),,使設(shè)備級的控制,、生產(chǎn)線的控制,、工廠管理層的控制連成一個整體,進(jìn)而可創(chuàng)造更高的效益,。這個無限美好的前景,,已越來越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的面前。

  以上幾點應(yīng)用是著重從質(zhì)上講的,。從量上講,,PLC有大、有小,。所以,,它的控制范圍也可大、可小,。小的只控制一個設(shè)備,,甚至一個部件,一個站點;大的可控制多臺設(shè)備,,一條生產(chǎn)線,,以至于整個工廠??梢哉f,工業(yè)控制的大小場合,,都離不開PLC,。

  一般講,工業(yè)生產(chǎn)過程可分為兩種類型;連續(xù)型生產(chǎn)過程(如化學(xué)工業(yè))及非連續(xù)型,,即離散型生產(chǎn)過程(如機(jī)械制造業(yè)),。前者生產(chǎn)對象是連續(xù)的,分不出件的;后者為離散的,,一件件的,。由于PLC有上述幾個方面的應(yīng)用,而且,,控制的規(guī)模又可大,、可小,所以,,這兩種類型的生產(chǎn)過程都有其用武之地,。

  事實上,PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域,。從行業(yè)看,,冶金、機(jī)械,、化工,、輕工,、食品、建材等等,,幾乎沒有不用到它的,。不僅工業(yè)生產(chǎn)用它,一些非工業(yè)過程,,如樓宇自動化,、電梯控制也用到它。農(nóng)業(yè)的大棚環(huán)境參數(shù)調(diào)控,,水利灌溉也用到它,。

  PLC能有上述幾個范圍廣泛的應(yīng)用,是PLC自身特點決定的,,也是PLC技術(shù)不斷完善的結(jié)果,。


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