淺談可編程控制器的特點(diǎn)

曹廷好 王 瑜

[摘 要]作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),近40年來,可編程控制器從無到有,其功能從弱到強(qiáng),其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備,在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。概述了可編程控制器的特點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]可編程控制器;工業(yè)控制;繼電器;特點(diǎn)

可編程控制器是一種替代繼電器控制系統(tǒng)的新型的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置,由于它體積小,功能強(qiáng),可靠性高,操作簡(jiǎn)單,維修方便等優(yōu)點(diǎn),使它在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,它是今后實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的主要手段,因此當(dāng)今的電氣自動(dòng)化技術(shù)人員熟悉它的基本原理,性能特點(diǎn),掌握它在工業(yè)電氣控制中的使用方法,是非常必要的。本文介紹可編程序控制器的主要特點(diǎn)。

1.編程方法齊全,簡(jiǎn)單易學(xué)。PLC的編程語言一般有梯形語言,指令程序,邏輯功能圖,順序功能圖,高級(jí)語言(如BASIC、C語言、Graphcet、FORTRAN語言等),最常用的是梯形圖編程語言。它是以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)構(gòu)成人們慣用的繼電器模型,形成一套獨(dú)具風(fēng)格的以及電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言。梯形圖符號(hào)的定義與常規(guī)繼電器展開圖完全一致,電氣操作人員使用起來得心應(yīng)手,不存在計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)電器控制技術(shù)之間的專業(yè)“鴻溝”。在了解PLC簡(jiǎn)要的工作原理和它的編程技術(shù)之后,就可結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì),進(jìn)而將PLC用于實(shí)際控制系統(tǒng)中。它的電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖十分相似,直觀易懂。電器技術(shù)人員通過閱讀PLC的使用手冊(cè)或接受短期培訓(xùn),只需幾天時(shí)間就可以掌握它,而不需要了解計(jì)算機(jī)原理和電子路線,所以深受電器技術(shù)人員的歡迎。這也是PLC近年來迅速普及的主要原因之一。

梯形圖語言配合順序功能圖,既可以寫成指令程序由編程器輸入,又可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),直接在計(jì)算機(jī)上編程。它實(shí)際上是一種面向控制過程和操作者的“自然語言”,比任何一種計(jì)算機(jī)語言都好學(xué)易懂。

2.使用和維護(hù)方便。硬件配置方面:PLC的硬件都是專門產(chǎn)生廠家按一定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格生產(chǎn)的,硬件可按實(shí)際需要配置,到市場(chǎng)上可方便地買到;安裝方便:內(nèi)部不需要接線和焊接,只要編寫程序即可;使用方便:接點(diǎn)的使用不受次數(shù)限制,內(nèi)部器件可多到使用戶不感到有什么限制。只需考慮輸入、輸出點(diǎn)個(gè)數(shù),這可由各種類型的PLC來提供;維護(hù)方便:PLC配備有很多監(jiān)控提示信號(hào),能檢查出自身的故障,并隨時(shí)顯示給操作人員,能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況,為現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試和維護(hù)提供了方便,而且接線少,維修時(shí)只需更換插入式模塊,維護(hù)方便。

3. 功能完善,應(yīng)用靈活。PLC除基本的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算等功能外,配合各種擴(kuò)展單元、智能單元和特殊功能模塊,可以方便、靈活的組合成各種不同的規(guī)模和要求的控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)位置控制,PID運(yùn)算,模擬量控制,遠(yuǎn)程控制等等,它的適用性極強(qiáng),既可控制單臺(tái)設(shè)備,又可組成多級(jí)控制系統(tǒng),既可用于現(xiàn)場(chǎng)控制,又可用于遠(yuǎn)程控制。由于PLC的系列化和規(guī)模化,各種硬件裝置配套齊全,相當(dāng)靈活,可以組成能滿足系統(tǒng)大小不同及功能繁簡(jiǎn)各異的控制系統(tǒng)要求。用戶只需將輸入、輸出設(shè)備和PLC相應(yīng)的輸入、輸出端子相連接即可,安裝簡(jiǎn)單,工作量少。當(dāng)控制要求改變時(shí),不必更改PLC硬件設(shè)備,因?yàn)檐浖旧砭哂锌尚薷男?所以只需修改用戶程序就可以達(dá)到更改控制任務(wù)的目的,PLC靈活的在線修改功能使它具有很強(qiáng)的“柔性”。

4.可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)。PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的,在設(shè)計(jì)和制造過程中采取多層次抗干擾和精選原件措施,可在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作,運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性較高。保證PLC的高可靠性的主要措施有:良好的綜合設(shè)計(jì)(綜合考慮整體的可靠性);選用優(yōu)質(zhì)元器件;采用隔離、濾波、屏蔽等抗干擾技術(shù)及采用先進(jìn)的電源技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)和故障診斷技術(shù)等。PLC是以集成電路為基本元件的電子設(shè)備,內(nèi)部處理不依賴于接點(diǎn),元件的壽命幾乎不用考慮。目前PLC的整機(jī)平均無故障工作時(shí)間一般可達(dá)2萬～5萬小時(shí),甚至更高。

PLC用軟件編程取代了繼電器系統(tǒng)中容易出現(xiàn)故障的大量觸點(diǎn)和接線,這是PLC具有高可靠性的主要原因之一。除此之外,PLC在軟件、硬件方面還采取了一系列抗干擾措施以提高可靠性。PLC的檢測(cè)與診斷系統(tǒng)的硬件、鋰電池電壓、交流電源、電源電壓的范圍、傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行檢測(cè),還可以檢查用戶程序的語法錯(cuò)誤等,一旦發(fā)現(xiàn)問題,PLC自動(dòng)做出反應(yīng),如報(bào)警、封鎖輸出等。

5.設(shè)計(jì)施工周期短,安裝方便。各個(gè)PLC的生產(chǎn)廠家都有各種系列化產(chǎn)品,各種模塊供用戶選擇。用戶可根據(jù)控制對(duì)象的規(guī)模和控制要求,選擇合適的PLC產(chǎn)品,組成所需要的控制系統(tǒng)。在進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí),一般不需要用戶制作其他任何附加裝置,從而使設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)化。使用PLC完成一項(xiàng)控制工程,在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后,現(xiàn)場(chǎng)施工和PLC程序設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行,周期短,而且程序的調(diào)試和修改都很方便。由于PLC的體積小,易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部,還可制成占地很小的電氣控制柜,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。PLC體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊,便于安裝。

綜上所述,可編程序控制器在性能上均優(yōu)越于電器邏輯控制,與微型計(jì)算機(jī)、單板機(jī)相比,它也是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的理想工具,因而廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、機(jī)械、治金、化工、汽車、輕工業(yè)等行業(yè)中。

(編輯/穆楊)