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    PLC维修之PLC基本应用及工作过程
    发布者: 发布时间:2013-11-25 17:21:47 点击次数:127

     

    一、PLC的基本应用
        
        最初意甲联赛下注,PLC主要用于开关量的逻辑控制意甲联赛下注。随着PLC技术的进步意甲联赛下注,它的应用领域不断扩大。
    如今,PLC不仅用于开关量控制,还用于模拟量及数字量的控制,可采集与存储数据,还可对控制系统进行监控意甲联赛下注;还可联网、通讯,实现大范围意甲联赛下注、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。。
    3.1用于开关量控制
    PLC控制开关量的能力是很强的意甲联赛下注。所控制的入出点数意甲联赛下注,少的十几点意甲联赛下注、几十点,多的可到几百、几千意甲联赛下注,甚至几万点。由于它能联网,点数几乎不受限制意甲联赛下注,不管多少点都能控制意甲联赛下注。
    所控制的逻辑问题可以是多种多样的:组合的、时序的意甲联赛下注;即时的意甲联赛下注、延时的;不需计数的,需要计数的;固定顺序的意甲联赛下注意甲联赛下注,随机工作的;等等,都可进行。
    PLC的硬件结构是可变的,软件程序是可编的,用于控制时意甲联赛下注,非常灵活。必要时,可编写多套,或多组程序,依需要调用。它很适应于工业现场多工况意甲联赛下注、多状态变换的需要。
    用PLC进行开关量控制实例是很多的,冶金意甲联赛下注、机械、轻工意甲联赛下注、化工、纺织等等,几乎所有工业行业都需要用到它。目前意甲联赛下注,PLC首用的目标,也是别的控制器无法与其比拟的意甲联赛下注,就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。
    3.2用于模拟量控制
    模拟量,如电流、电压、温度、压力等等,它的大小是连续变化的。工业生产,特别是连续型生产过程,常要对这些物理量进行控制。
    作为一种工业控制电子装置,PLC若不能对这些量进行控制意甲联赛下注,那是一大不足。为此意甲联赛下注,各PLC厂家都在这方面进行大量的开发意甲联赛下注。目前意甲联赛下注意甲联赛下注,不仅大型、中型机可以进行模拟量控制意甲联赛下注,就是小型机,也能进行这样的控制。
    PLC进行模拟量控制,要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是I/O单元,不过是特殊的I/O单元意甲联赛下注。
    A/D单元是把外电路的模拟量意甲联赛下注,转换成数字量,然后送入PLC。D/A单元,是把PLC的数字量转换成模拟量,再送给外电路。
    作为一种特殊的I/O单元,它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离意甲联赛下注,与输入输出继电器(或内部继电器,它也是PLC工作内存的一个区??啥列矗┙换恍畔⒌鹊忍氐?。
    这里的A/D中的A,多为电流意甲联赛下注,或电压意甲联赛下注,也有为温度。D/A中的A,多为电压,或电流。电压、电流变化范围多为0~5V,0~10V,4~20mA意甲联赛下注。有的还可处理正负值的意甲联赛下注。
    这里的D,小型机多为8位二进制数,中、大型多为12位二进制数。
    A/D、D/A有单路,也有多路。多路占的输入输出继电器多。
    有了A/D意甲联赛下注、D/A单元意甲联赛下注,余下的处理都是数字量,这对有信息处理能力的PLC并不难意甲联赛下注意甲联赛下注。中、大型PLC处理能力更强意甲联赛下注,不仅可进行数字的加、减、乘、除,还可开方,插值,还可进行浮点运算。有的还有PID指令,可对偏差制量进行比例、微分、积分运算,进而产生相应的输出意甲联赛下注。计算机能算的它几乎都能算。
    这样意甲联赛下注,用PLC实现模拟量控制是完全可能的??刂频牡ノ恢悼尚〉?12分之一的测量程值,多数也是足够的。
    PLC进行模拟量控制,还有A/D意甲联赛下注、D/A组合在一起的单元,并可用PID或模糊控制算法实现控制,可得到很高的控制质量意甲联赛下注。
    用PLC进行模拟量控制的好处是,在进行模拟量控制的同时意甲联赛下注,开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的意甲联赛下注,或控制的实现不如PLC方便。
    当然,若纯为模拟量的系统意甲联赛下注,用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。
    3.3用于运动控制
    实际的物理量意甲联赛下注,除了开关量、模拟量,还有运动控制。如机床部件的位移,常以数字量表示。
    运动控制,有效的办法是NC意甲联赛下注,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及,并也很完善意甲联赛下注。目前,先进国家的金属切削机床,数控化的比率已超过40%~80%,有的甚至更高。
    PLC也是基于计算机的技术,并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。
    PLC可接收计数脉冲意甲联赛下注,频率可高达几k到几十k赫兹??捎枚嘀址绞浇邮照饴龀?,还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k意甲联赛下注。有了这两种功能意甲联赛下注,加上PLC有数据处理及运算能力,若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放意甲联赛下注、步进电机)意甲联赛下注,则完全可以依NC的原理实现种种控制。
    高、中档的PLC,还开发有NC单元,或运动单元,可实现点位控制意甲联赛下注。运动单元还可实现曲线插补,可控制曲线运动。所以,若PLC配置了这种单元,则完全可以用NC的办法,进行数字量的控制。
    新开发的运动单元意甲联赛下注,甚至还发行了NC技术的编程语言,为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。
    3.4用于数据采集
    随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。如德维森公司的PLC,其数据存储区(DM区)可达到9999个字。这样庞大的数据存储区意甲联赛下注,可以存储大量数据。
    数据采集可以用计数器,累计记录采集到的脉冲数,并定时地转存到DM区中去意甲联赛下注。
    数据采集也可用A/D单元,当模拟量转换成数字量后意甲联赛下注,再定时地转存到DM区中去意甲联赛下注。
    PLC还可配置上小型打印机意甲联赛下注,定期把DM区的数据打出来意甲联赛下注。
    PLC也可与计算机通讯,由计算机把DM区的数据读出,并由计算机再对这些数据作处理。这时,PLC即成为计算机的数据终端意甲联赛下注。
    电力用户曾使用PLC,用以实时记录用户用电情况,以实现不同用电时间、不同计价的收费办法,鼓励用户在用电低谷时多用电,达到合理用电与节约用电的目的意甲联赛下注。
    3.5用于信号监控
    PLC自检信号很多,内部器件也很多,多数使用者未充分发挥其作用。
    其实意甲联赛下注,完全可利用它进行PLC自身工作的监控,或对控制对象进行监控意甲联赛下注。
    这里介绍一种用PLC定时器作看门狗,对控制对象工作情况进行监控的思路意甲联赛下注。
    如用PLC控制某运动部件动作意甲联赛下注,看施加控制后动作进行了没有,可用看门狗办法实现监控。具体作法是在施加控制的同时意甲联赛下注,令看门狗定时器计时。如在规定的时间内动作完成,即定时器未超过警戒值的情况下,已收到动作完成信号,则说明控制对象工作正常,无需报警。
    若超时,说明不正常,可作相应处理。
    如果控制对象的各重要控制环节,都用这样一些看门狗"看"着,那系统的工作将了如指掌,出现了问题,卡在什么环节上也很好查找。
    还有其它一些监控工作可做。对一个复杂的控制系统,特别是自动控制系统,监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障意甲联赛下注,出了故障也好查找,可提高累计平均无故障运行时间,降低故障修复时间,提高系统的可靠性意甲联赛下注。
    3.6用于联网、通讯
    PLC联网、通讯能力很强,不断有新的联网的结构推出。
    PLC可与个人计算机相连接进行通讯,可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理,使PLC用起来更方便。
    为了充分发挥计算机的作用,可实行一台计算机控制与管理多台PLC意甲联赛下注,多的可达32台。也可一台PLC与两台或更多的计算机通讯,交换信息意甲联赛下注,以实现多地对PLC控制系统的监控意甲联赛下注。
    PLC与PLC也可通讯∫饧琢伦??梢欢砸籔LC通讯??杉父鯬LC通讯?意甲联赛下注?啥嗟郊甘?、几百。
    PLC与智能仪表意甲联赛下注、智能执行装置(如变频器),也可联网通讯,交换数据,相互操作。
    可联接成远程控制系统,系统范围面可大到10公里或更大。
    可组成局部网,不仅PLC,而且高档计算机、各种智能装置也都可进网??捎米芟咄?,也可用环形网意甲联赛下注。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的PLC、计算机、智能装置组织在一个网中意甲联赛下注。
    网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。
    联网、通讯,正适应了当今计算机集成制造系统(CIMS)及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点(Point)、到线((Line)再到面(Aero)意甲联赛下注,使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体,进而可创造更高的效益意甲联赛下注。这个无限美好的前景意甲联赛下注,已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。
    以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲,PLC有大、有小意甲联赛下注。所以,它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备,甚至一个部件,一个站点;大的可控制多台设备,一条生产线意甲联赛下注,以至于整个工厂意甲联赛下注??梢运狄饧琢伦?,工业控制的大小场合,都离不开PLC。
    一般讲,工业生产过程可分为两种类型;连续型生产过程(如化学工业)及非连续型,即离散型生产过程(如机械制造业)意甲联赛下注。前者生产对象是连续的,分不出件的;后者为离散的,一件件的意甲联赛下注。由于PLC有上述几个方面的应用意甲联赛下注,而且,控制的规模又可大、可小,所以,这两种类型的生产过程都有其用武之地意甲联赛下注。
    事实上,PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看,冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等意甲联赛下注,几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它,一些非工业过程意甲联赛下注,如楼宇自动化意甲联赛下注、电梯控制也用到它。农业的大棚环境参数调控,水利灌溉也用到它。
    PLC能有上述几个范围广泛的应用,是PLC自身特点决定的意甲联赛下注,也是PLC技术不断完善的结果
    二意甲联赛下注、PLC的用户程序执行过程简介
         对于用户来说,在编写用户程序或选择设备时,必须清楚下面介绍的三个阶段,即用户程序执行过程的原理。
    PLC采用集中处理的方法,即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。
    (1)输入扫描  在这一阶段中意甲联赛下注意甲联赛下注,PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号,并将输入信号存入输入映像区,输入映像存储器被刷新。在程序执行阶段和输出刷新阶段中,输入映像存储器与外界隔离,其内容保持不变意甲联赛下注,直至下一个扫描周期的输入扫描阶段,才被重新读入的输入信号刷新??杉?意甲联赛下注,PLC在执行程序和处理数据时,不直接使用现场当时的输入信号意甲联赛下注,而使用本次采样时输入到映像区中的数据。如果输入设备能使PLC输入端形成闭合回路,对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“1”,即相当于继电器线圈导通。在程序执行过程中,该编号对应的触点动作;如果输入设备能使输入开路,则对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“0”,即相当于继电器线圈没导通意甲联赛下注,在程序执行过程中,该编号对应的触点不动作。如果在PLC处于非输入扫描的阶段,PLC外的输入设备状态发生了变化,内部输入继电器也不会发生变化意甲联赛下注,要等到下一个输入扫描阶段才能根据此时的输入状态来刷新。所以,对于少于十几毫秒的输入信号,经常采集不到意甲联赛下注。
    (2)执行程序  在执行用户程序过程中,PLC按梯形图程序顺序自上而下、从左至右逐个扫描执行意甲联赛下注,即按助记符指令表的先后顺序执行。但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中,PLC从输入映像区中取出输入变量的当前状态,然后进行由程序确定的逻辑运算或其他运算,根据程序指令将运算结果存入相应的内部继电器中,包括输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等。输出继电器的信号存放在输出映像区,即输出继电器与PLC外部的同编号的输出点对应意甲联赛下注。
    在程序执行过程中,同一周期内意甲联赛下注,前面的逻辑结果影响后面的触点,即后执行的程序可能用到前面的最新中间运算结果;但同一周期内,后面的运算结果不影响前面的逻辑关系。该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的最终状态(导通与否),将影响下一个扫描周期各触点的开与闭。
    (3)输出刷新  程序执行阶段的运算结果被存入输出映像区,而不送到输出端口上。在输出刷新阶段,PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器,然后由锁存器通过输出??椴局芷诘目刂剖涑?。如果内部输出继电器的状态为“1”,则输出继电器触点闭合意甲联赛下注。全部输出设备的
    三、可编程控制器的扫描周期及工作过程
       
    状态要保持一个扫描周期意甲联赛下注。
     可编程控制器的工作过程包括两部分:自诊断及通信响应的固定过程和用户程序执行过程,如图1所示。PLC在每次执行用户程序之前意甲联赛下注,都先执行故障自诊断程序意甲联赛下注、复位、监视意甲联赛下注、定时等内部固定程序,若自诊断正常,继续向下扫描意甲联赛下注,然后PLC检查是否有与编程器、计算机等的通信请求。如果有与计算机等的通信请求,则进行相应处理。当PLC处于停止(STOP)状态时,只循环进行前两个过程意甲联赛下注。而在PLC处于运行(RUN)状态时意甲联赛下注,PLC从内部处理、通信操作意甲联赛下注、输入扫描意甲联赛下注、执行用户程序、输出刷新五个工作阶段循环工作。每完成一次以上五个阶段所需要的时间称为一个扫描周期意甲联赛下注意甲联赛下注。
    扫描周期是PLC的一个重要指标,小型PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描周期长短取决于扫描速度和用户程序的长短意甲联赛下注。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是允许的意甲联赛下注,PLC对输入的短暂滞后也是允许的。但对某些I/O快速响应的设备,则应采取相应的处理措施。如选择高速CPU,提高扫描速度;选择快速响应???、高速计数?意甲联赛下注?橐约安煌闹卸洗淼却胧┘跎僦秃笫奔?。对于用户来说意甲联赛下注,要提高编程能力,尽可能优化程序;而在编写大型设备的控制程序时,尽量减少程序长度意甲联赛下注,选择分支或跳步程序等意甲联赛下注,都可以减少用户程序执行时间。

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