Med utvecklingen av datateknik började lagringslogiken komma in i det industriella kontrollfältet. Programmerbar logikstyrenhet (programmerbar logikstyrenhet, PLC) som en allmän industriell kontrolldator, är de representativa resultaten av lagringslogik i industriella applikationer.
Sedan 1969 utvecklades den första PLC framgångsrikt och tillämpades på biltillverkning av automatisk monteringslinje, PLC har ständigt uppdaterats. Speciellt under de senaste två decennierna spelar den snabba utvecklingen av programmerbar kontrollteknik, alltmer kraftfull, allmänt använd i produktionsprocessen, eftersom en av de tre pelarna inom industriell automatiseringsteknik spelar en allt viktigare roll inom det ekonomiska området.
PLC är baserad på den traditionella sekvensstyrenheten, syntetiserad datateknik, mikroelektronikteknik, automatisk kontrollteknologi, digital teknik och kommunikationsnätverksteknologi och bildandet av en ny typ av allmän industriell automatisk kontrollenhet, är en viktig pelare i modern industriell kontroll. Detta avsnitt introducerar huvudsakligen användning, egenskaper, klassificering och prestationsindikatorer för PLC.
Applications of PLC
Under det senaste decenniet, med mikroprocessorchipet och relaterade komponenter har priserna sjunkit dramatiskt, priset på PLC har också sjunkit, men funktionen har förbättrats kraftigt, kan lösa komplexa datorproblem och kommunikationsproblem, så PLC används mer och mer.
För närvarande har PLC använts allmänt hemma och utomlands i stål, gruvdrift, cement, petroleum, kemisk, elkraft, maskinstillverkning, fordon, lastning och lossning, papper, textil, miljöskydd och underhållningsindustri.
PLC: s tillämpningsområde kan vanligtvis delas upp i följande fem kategorier
1) sekvenskontroll
Sekvenskontroll är det mest använda fältet i PLC, och det är också det mest lämpliga fältet för PLC att spela sina specialiteter. PLC -sekvenskontroll används för att ersätta den traditionella relä -sekvensstyrningen.
PLC: er används i enstaka maskinstyrning, gruppkontroll med flera nivåer och automatisk produktionslinjekontroll, såsom formsprutmaskiner, tryckmaskiner, häftmaskiner, förpackningsmaskiner, pappersskärmmaskiner, kombinerade maskinverktyg, slipmaskiner, monteringslinjer, plätering linjer och hisskontroll.
2) Rörelsekontroll
PLC-tillverkare erbjuder nu enstaka eller multi-axel positionskontrollmoduler för stegmotorer eller servomotorer. I de flesta fall skickar PLC data som beskriver målpositionen till kontrollmodulen, och dess utgång flyttar en eller flera axlar för att nå målpositionen. När varje axel rör sig upprätthåller positionskontrollmodulen rätt hastighet och acceleration för att säkerställa smidig rörelse.
Jämförelsevis är positionskontrollmodulen mindre, billigare, snabbare och enklare att använda än en datornummerkontroll (CNC) -enhet.
3) Processkontroll
PLC kan också övervaka ett stort antal fysiska parametrar, såsom temperatur, tryck, flöde, nivå och hastighet. Proportionell - integrerad - differentiell (proportionintegrationsdifferentiering, PID) -modul gör att PLC har en stängd slingkontrollfunktion, det vill säga en PLC med PID -kontrollfunktioner kan användas för processkontroll. När en variabel i processkontrollen avviker beräknar PID -kontrollalgoritmen rätt kontrollmängd för att hålla utgången till inställningsvärdet.
4) Databehandling
Vid bearbetning används PLC: er i CNC -system som huvudkontroll- och hanteringssystem och kan utföra en stor mängd databehandling.
5) Kommunikationsnätverk
PLC -kommunikation inkluderar kommunikation mellan värden och fjärrkontrollen I/O, kommunikation mellan flera PLC: er och kommunikation mellan PLC: er och andra intelligenta styrenheter (som datorer, inverterare, numeriska styrenheter etc.) PLC: er, tillsammans med andra intelligenta styrenheter, kan användas för att bilda ett distribuerat kontrollsystem med "centraliserad hantering och decentraliserad kontroll".
PLC -funktioner
1) Hög tillförlitlighet, stark anti-inblandningsförmåga
För att uppfylla kraven i industriell produktion på säkerheten och tillförlitligheten för kontrollutrustning använder PLC mikroelektronikteknik, ett stort antal växlingsåtgärder genomförs av halvledarkretsar som inte är kontakt, i strukturen för industriproduktionsmiljön för att ta full redogörelse för temperaturen, fuktigheten, damm, vibrationer och andra aspekter av påverkan: i hårdvaran som används isolerat, filtrering, skärmning, jordning och andra mått mot interferens; I programvaran som används vid feldiagnosen, dataskydd och andra åtgärder. Dessa tekniker gör att PLC har en hög anti-interferensförmåga.
För närvarande är PLC som producerats av olika tillverkare, den genomsnittliga felfria tiden är mycket mer än den internationella elektrotekniska kommissionen (International Electrotechnical Commission, IEC) föreskriver 100, 000 timmar, och vissa har till och med nått hundratusentals av elektrotekniska kommissionen timmar.
2) Universal och flexibel
PLC -produkter har serialiserat produktion, en mängd strukturella former, det finns mycket utrymme för val i modellen. Dessutom kan PLC- och perifera modulsorter, användaren kan baseras på kraven i olika uppgifter, välj olika komponenter för att flexibelt kombinera till en kontrollenhet med olika hårdvarustruktur.
Ännu viktigare är att huvudfunktionen för PLC -kontrollsystemet realiseras genom programmet, så i behovet av att ändra enhetens styrfunktion behöver bara modifiera programmet och en liten mängd ledningar är arbetsbelastningen mycket liten och Detta är ett allmänt stafettkontrollsystem är svårt att göra.
3) Programmering är enkel och bekväm
PLC -applikationsprogram är mycket enkelt att förbereda. Programmering kan användas med stafettkontaktretsstyrkretsen är mycket lik stegespråket, denna programmeringsspråkiga bild intuitiva, lätt att förstå, även utan datorkunskap är också mycket lätt att behärska. Sekvensfunktionsdiagrammet (sekventiell funktionsdiagram, SFC) är ett strukturblockkontrollflödesschema, som kan göra programmering enklare och bekväm.
4) Funktionalitet är perfekta, starka expansionsfunktioner
PLC: s ingångs- / utgångssystem är funktionellt perfekt, pålitlig prestanda, kan anpassa sig till olika former och naturen hos växling och analog ingång / utgång.
PLC -funktionsenhet kan enkelt realisera D / A, A / D -konvertering och PID -drift, processkontroll, digital kontroll och andra funktioner. Det kan också användas med andra datorsystem och kontrollutrustning för att bilda ett distribuerat eller decentraliserat kontrollsystem, som väl kan tillgodose behoven hos olika kontroller. Offentligt nummer "Mechanical Engineering Literature", ingenjörens bensinstation!
5) Kort cykel av design, konstruktion och idrifttagning, enkelt underhåll
Reläkontaktorstyrningssystem i mellanliggande relä, tidsrelä, räknare och andra elektriska komponenter i PLC -kontrollsystemet är en "mjuk komponent" -form och programmet istället för hårda ledningar, så att installationen och ledningsarbetet är litet; Personalen kan också vara i förväg enligt de specifika kontrollkraven i PLC innan programmeringens ankomst, vilket minskar byggbelastningen kraftigt. Personal kan också programmera PLC i förväg enligt de specifika kontrollkraven före ankomsten av PLC, som i hög grad förkortar byggperioden.
PLC är liten i storlek, ljus i vikt och lätt att installera; PLC har perfekta självdiagnostiska och övervakningsfunktioner, såsom att visa dess interna arbetsstatus, kommunikationsstatus, I/O-punktstatus, onormal status och kraftförsörjningsstatus. Personalen kan ta reda på orsaken till felet genom det, så att det är lätt att hantera det snabbt.
På grund av ovanstående egenskaper hos PLC har PLC ett brett utbud av applikationer kan det sägas att så länge det finns fabriker kommer det att finnas PLC -applikationer för kontrollkrav.
Klassificering av PLC
PLC produceras som svar på moderniserad produktionsbehov, och klassificeringen av PLC måste vara i linje med behoven hos moderniserad produktion. Generellt sett kan PLC kategoriseras från tre perspektiv, nämligen kontrollskala, kontrollprestanda, strukturella egenskaper.
1, enligt Plc Control Scale Classification
PLC enligt kontrollskalan kan delas upp i små PLC, medelstora PLC och stor PLC.
1) Liten PLC
Small PLC hänvisar i allmänhet till PLC med mindre än 256 ingångs-/utgångspunkter (I/O -poäng), en enda CPU (8- bit eller 16- bit) och ett användarprogramminne på mindre än 4KB, Huvudsakligen för växlingskontroll.
På grund av begränsningen av antalet kontrollpunkter har dess kontrollfunktion vissa begränsningar. Små PLC små, flexibla, kan emellertid installeras direkt i det elektriska kontrollskåpet, mycket lämpligt för fristående kontroll eller liten systemkontroll.
S 7-200 och S 7-1200 -serien från Siemens, Tyskland och FX -serien från Mitsubishi, Japan, är små PLC: er.
2) medelstora PLC
Medelstora PLC hänvisar i allmänhet till PLC med 256 ~ 2048 I/O-punkter, dubbla CPU: er eller flera CPU: er och ett användarprogramminne på 2 ~ 8KB eller större, med switching och analoga kontrollfunktioner och starkare digitala beräkningsfunktioner.
Eftersom medelstora PLC: er har fler kontrollpunkter och starka kontrollfunktioner kan de användas för direkt kontroll av utrustning och övervakning av flera lägre nivåer och är lämpliga för kontroll av medelstora eller stora kontrollsystem.
Siemens S 7-300 -serien, Japans Omron C200H-serie, Japans Mitsubishi Q-serie av vissa modeller tillhör den medelstora PLC.
3) Stor PLC
Stor PLC hänvisar generellt till PLC med mer än 2048 I/O -poäng, dubbla CPU: er eller flera CPU: er (16- bit eller 32- bit) och ett användarprogramminne för 8-16 kb eller större , som inte bara kan utföra komplexa aritmetiska operationer utan också komplexa matrisoperationer på grund av det stora antalet kontrollpunkter, starka kontrollfunktioner och starka beräkningsmöjligheter.
Stora PLC kan inte bara användas för direkt kontroll av utrustning, utan också för övervakning och kontroll av flera PLC: er på lägre nivå för att bilda ett centraliserat produktionsprocesskontrollsystem. Stora PLC: er är lämpliga för automatiseringsprocesser för utrustning, processautomatiseringskontroll och processövervakningssystem.
Siemens S 7-400 -serien, Japans Omron CVM1- och CS1 -serie, Japans Mitsubishi Q -serie av några av modellerna är stora PLC.
2, enligt PLC Control Performance Classification
PLC: er kan kategoriseras i lågklassiga, medelklass och högklassiga maskiner enligt deras kontrollprestanda.
1) Lågkvalitetsmaskin
Denna typ av PLC har grundläggande kontrollfunktioner och allmän aritmetisk förmåga, låg driftshastighet och stöder färre siffror och typer av ingångs- och utgångsmoduler.
Dessa PLC: er är lämpliga för enkel kontroll i liten skala och är i allmänhet lämpliga för användning som slavstation i ett nätverk. Till exempel tillhör Siemens S 7-200 -serien denna kategori.
2) mellanklass
Denna typ av PLC har stark kontrollfunktion och stark beräkningsförmåga, som inte bara kan fullborda allmän logikoperation, utan också kan fullborda mer komplex trigonometrisk drift, exponentiell drift och PID -drift, med snabbare arbetshastighet, mer inmatnings- och utgångsmoduler och mer Typer av ingångs- och utgångsmoduler.
Denna typ av PLC kan inte bara utföra småskaliga kontrolluppgifter, utan också större kontrolluppgifter och kan användas som slavstation eller masterstation i nätverk. Till exempel tillhör Siemens S 7-300 -serien denna kategori.
3) Högklassig maskin
Denna typ av PLC har kraftfulla kontrollfunktioner och stark aritmetisk förmåga, kan inte bara slutföra logikoperationen, trigonometrisk funktion, exponentiell drift och PID -drift, utan kan också utföra komplex matrisberäkning, arbetshastighet är mycket snabb och den kan driva Ett stort antal ingångs- och utgångsmoduler och typerna är omfattande. Det offentliga numret "Mechanical Engineering Literature", bensinstationen för ingenjörer!
Denna typ av PLC kan inte bara slutföra medelstora kontrolluppgifter, utan kan också slutföra en mycket stor skala kontrolluppgifter, i nätverket används vanligtvis som huvudstation. Till exempel tillhör Siemens S 7-400 -serien denna kategori.
PLC kan kategoriseras i två typer enligt strukturen: integrerad typ och kombinerad typ.
3, kategoriserad efter PLC -struktur
1) Integrerad typ
Integrerad struktur för PLC -strömförsörjning, CPU, minne, I / O -systemet är kompakt installerat i en standardhölje, som helhet, som utgör Bas -enheten för PLC.
En basenhet är en komplett PLC som kan förverkliga olika kontroller. När antalet kontrollpunkter inte uppfyller behoven kan det anslutas till en expansionsenhet, som inte har en CPU, och basenheten och ett antal expansionsenheter kan bilda ett större system.
Fördelarna med den övergripande strukturen är mycket kompakta, liten storlek, låg kostnad, lätt att installera, nackdelen är att antalet ingångs- och utgångspunkter har ett begränsat förhållande. Liten PLC mestadels för den övergripande strukturen. Till exempel är Siemens S 7-200 -serien och Japans Mitsubishi FX -serie PLC den övergripande strukturen.
2) Kombinationstyp
Combination PLC är en PLC -systemkomponenter är funktionellt uppdelade i ett antal moduler, såsom CPU -moduler, ingångsmoduler, utgångsmoduler, strömförsörjningsmoduler etc., och dessa moduler kan sättas in i ramen eller substratet för att bilda en fullständig kontroll system. Även om funktionen för varje modul är relativt singel, men typerna av moduler blir allt mer rika.
Till exempel, en del PLC Förutom de grundläggande I/O -modulerna finns det några specialfunktionsmoduler, såsom temperaturdetekteringsmodul, positionsdetekteringsmodul, PID -kontrollmodul, kommunikationsmodul och så vidare. PLC: er i den modulära strukturen använder en byggstensmetod för att bilda ett system genom att infoga de nödvändiga modulerna på ett underlag.
Egenskaperna hos PLC för kombinerad struktur är att CPU, ingång och utgång är oberoende moduler, enhetlig modulstorlek, enkel installation, fritt val av I/O -moduler (enligt antalet punkter) och bekväm installation, felsökning, expansion och underhåll .
Medelstora och storstora maskiner är mestadels av kombinerad struktur, till exempel S 7-300 -serier och S 7-400 -serien Siemens och Q-serien plc av Mitsubishi.
Kompositionen för den kombinerade PLC visas i figuren nedan, och modulerna är anslutna till varandra genom bussen på basplattan, och avståndet mellan CPU och expansionsmodulerna bör inte överstiga 10 m om de är anslutna med kablar.
Tekniska specifikationer för PLC
De tekniska indikatorerna för PLC inkluderar hårdvaruindikatorer och programvaruindikatorer.
1, hårdvaruindikatorer
Hårdvaruindikatorer inkluderar allmänna indikatorer, inmatningsegenskaper och utgångsegenskaper.
Allmänna indikatorer återspeglas huvudsakligen i omgivningstemperaturen, omgivningsfuktigheten, vibrationer, chock, brus, störningar och spänningsmotstånd och annan prestanda.
Inmatningsegenskaper återspeglas huvudsakligen i graden av isolering av ingångskretsen, ingångskänsligheten, responstiden och den erforderliga strömförsörjningsprestanda.
Utgångsegenskaper återspeglas huvudsakligen i kretskompositionen (här avser reläutgången, transistorutgången eller tyristorutgången), kretsisolering, maximal belastning, minimibelastning, responstid och extern strömförsörjning.
2, programvaruindex
Programvaruindex inkluderar huvudsakligen programkapacitet, programmeringsspråk, kommunikationsfunktion, körhastighet, instruktionstyp, typ och antal komponenter. Offentligt nummer "Mechanical Engineering Literature", bensinstationen för ingenjörer!
Programkapacitet hänvisar till storleken på PLC: s minne och externa minne, vanligtvis från flera kilobyte till flera megabyte. Typerna av minne är i allmänhet RAM, EPROM och EEPROM.
Programmeringsspråk är det språk som används av PLC för att skriva användarprogrammet. Det finns många programmeringsspråk som kan användas av PLC, såsom stege -diagram, uttalande tabeller, sekventiella funktionsdiagram och funktionsblockdiagram. Varje ytterligare programmeringsspråk kommer att göra förberedelserna för användarprogram snabbare och bekvämare.
Kommunikationsfunktion hänvisar till huruvida PLC har kommunikationsförmåga eller vilken typ av kommunikationsförmåga den har. Generellt kan det kategoriseras i fjärrkontrollen av I/O-kommunikation, datakommunikation, punkt-till-punkt-kommunikation, höghastighetsbuss, kartnätverk och så vidare. För närvarande är kommunikationsförmåga en viktig indikator på PLC -prestanda.
Körhastighet avser längden på driftsbehandlingstiden, som kan mätas med exekveringstiden för den grundläggande instruktionen, desto kortare desto bättre, vanligtvis under mikrosekundnivån. Ju starkare instruktionens funktion, desto bättre är PLC: s prestanda.
Antalet typer och antal komponenter återspeglar inte bara PLC: s prestanda utan indikerar också storleken på PLC. Antalet I/O -komponenter indikerar ingångs-/utgångsförmågan för PLC; Antalet typer av I/O-komponenter (DC, AC, analog, höghastighetsräkning, positionering, PID) indikerar PLC: s prestanda.
3, de viktigaste resultatindikatorerna
1) Minneskapacitet
Lagringskapaciteten hänvisar till kapaciteten för användarprogramminnet. Lagringskapaciteten bestämmer storleken på användarprogrammet som PLC kan rymma och beräknas vanligtvis i byteenheter. Varje 1024 byte är 1 kB. Lagringskapaciteten för medelstora och små PLC: er är i allmänhet under 8KB, medan lagringskapaciteten för stora PLC: er kan nå 256 kb ~ 2MB. Vissa PLC: er använder antalet användarprogramkommandon för att ange kapaciteten, och antalet kommandon som lagras i en medelstor eller liten PLC är i allmänhet 2, 000 -kommandon.
2) Antal ingång/utgång (I/O) -poäng
Antalet I/O -punkter avser summan av antalet ingångspunkter och antalet utgångspunkter, desto mer I/O -punkter, desto mer extern åtkomst till inmatningsenheter och utgångsenheter, desto större kontrollskala, kontroll, kontroll, Så antalet I/O -poäng är ett mått på storleken på PLC -indexet. Den internationella populariteten för det totala antalet I/O -poäng i 64 poäng och under PLC kallas Micro PLC; 64 ~ 256 poäng kallas en liten PLC; 256 ~ 2048 poäng kallas en medelstor PLC; 2048 poäng eller mer kallas en stor PLC.
3) Skanningshastighet
Skanningshastighet avser hastigheten med vilken en PLC kör ett program. I allmänhet mäts skanningshastigheten när den tar att utföra 1KB. Hastigheten för att utföra instruktioner för olika funktioner varierar mycket, och för närvarande används hastigheten för att utföra booleska instruktioner också för att karakterisera hastigheten för PLC -drift. Vissa märken av PLC: er ger den tid som används för att utföra olika instruktioner i användarmanualen, och hastigheten för PLC -drift kan mätas genom att jämföra den tid som används av olika PLC: er för att utföra liknande operationer.
4) Funktion och antal instruktioner
Funktionens styrka och antalet instruktioner återspeglar styrkan i PLC: s kapacitet. Generellt sett, ju fler typer och antal programmeringsinstruktioner, desto starkare är behandlings- och kontrollfunktioner och desto lättare är det att förbereda användarprogram.
5) Typer och antal interna komponenter
Vid programmering av ett program krävs ett stort antal interna komponenter för att lagra variabler, mellanliggande resultat, tidpunkt och räkna information, modulinställningsparametrar och olika flaggbitar. Ju större antal och typ av sådana komponenter, desto större är PLC: s informationsbehandling.
6) Antal intelligenta enheter
För att utföra vissa speciella kontrolluppgifter har PLC -tillverkare utformat speciella intelligenta enheter för sina produkter, till exempel analoga kontrollenheter, positionering av kontrollenheter, hastighetskontrollenheter och kommunikationsenheter. Antalet typer av intelligenta enheter och funktionens styrka är en viktig indikator på nivån på PLC -produkter.
7) Expansionsförmåga
Expansionsförmågan för PLC inkluderar utvidgningen av antalet I/O -punkter, utvidgningen av lagringskapacitet, utvidgningen av nätverksfunktioner och utvidgningen av anslutningen mellan olika moduler. De flesta av PLC: erna kan utöka antalet I/O -punkter med I/O -expansionsenheter; Vissa PLC: er kan utvidgas med olika funktionsmoduler. Det finns emellertid alltid en gräns för PLC: s expansionsfunktion.
När du har förstått de olika indexen för PLC kan du välja en lämplig produkt från ett stort antal PLC enligt kraven i specifika kontrollprojekt.