自動(dòng)控制PLC技術(shù)論文.doc

1PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Pro?鄄grammable Controller(PC)。個(gè)人計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱PC)發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Pro?鄄grammable Logic Controller(PLC)，現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。PLC的概念有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。上世紀(jì)8090年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來(lái)，是無(wú)法取代的。2PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。3CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來(lái)，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。4I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入(DI)，開關(guān)量輸出(DO)，模擬量輸入(AI)，模擬量輸出(AO)等模塊。開關(guān)量是指只有開和關(guān)(或1和0)兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。摘要在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備。對(duì)PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識(shí)作一概述。關(guān)鍵詞自動(dòng)化控制PLC技術(shù)CPU在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，PLC是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車(23%)、糧食加工(16.4%)、化學(xué)/制藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿/造紙(11.3%)等行業(yè)。本文對(duì)PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識(shí)作一概述。n lang=EN-USI/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10詳細(xì)參考資料：/swlw/dzsjlw/525759.html詳細(xì)參考資料：/swlw/dzsjlw/525759.html詳細(xì)參考資料：/swlw/dzsjlw/525759.html-10V)等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。5電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源(220VAC或110VAC)，直流電源(常用的為24VAC)。6底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。7PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備(1)編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)(運(yùn)行編程軟件)充當(dāng)編程器。(2)人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。(3)輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。8PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”的觀點(diǎn)說(shuō)法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，PLC各廠家均有采用。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程(特別是中大規(guī)?？刂葡到y(tǒng))來(lái)講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來(lái)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適用性等具體問(wèn)題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。9新的PLC產(chǎn)品不斷出現(xiàn)HOLLiAS-PLC是和利時(shí)公司和利時(shí)公司PLC產(chǎn)品的一個(gè)系列產(chǎn)品，是和利時(shí)公司集多年來(lái)在自動(dòng)化產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)推出的適應(yīng)離散過(guò)程控制系統(tǒng)的可編程控制器。其總體設(shè)計(jì)汲取了當(dāng)今科技發(fā)展的最新成果，在網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、I/O信號(hào)處理技術(shù)、CPU實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)等方面結(jié)合國(guó)際先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了獨(dú)特的設(shè)計(jì)，硬件生產(chǎn)全部在德國(guó)完成。HOLLiAS-PLC是目前國(guó)內(nèi)工業(yè)控制市場(chǎng)上性能價(jià)格比高、支持多種通訊方式、擴(kuò)展靈活的PLC系統(tǒng)，是低成本自動(dòng)化解決方案的首選控制產(chǎn)品。HOLLiAS-PLC的單CPU控制能力達(dá)到DI/O:1024點(diǎn)，AI/O:256點(diǎn)，編程語(yǔ)言采用符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的STEP7，內(nèi)部集成了豐富的功能算法和指令集。CPU運(yùn)行速度達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同等規(guī)模的PLC系統(tǒng)，獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得I/O模塊的功能得到擴(kuò)展，減少用戶的備件儲(chǔ)存量(詳見以下說(shuō)明)。除邏輯控制功能外，還可以完成回路控制、運(yùn)動(dòng)控制等高級(jí)算法。新一代S7400 PLC西門子隆重推出新一代 SIMATIC S7400可編程控制器是一次重要的CPU硬件平臺(tái)升級(jí)，在以下幾方面進(jìn)行了重要革新：處理速度顯著提高： CPU處理速度比同型號(hào)整體提高370倍，417型CPU最快高達(dá)0.03 =EN-US/位指令。執(zhí)行復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算的速度最高提高到原來(lái)的70倍。CPU的資源裕量顯著增加：工作內(nèi)存加倍，最高達(dá)20 MB S7定時(shí)器和計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)提高8倍，達(dá)到2048個(gè)。CPU通信性能顯著增強(qiáng)由于等時(shí)模式工作中循環(huán)周期更短，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通訊連接性能有了顯著提高，特別是與驅(qū)動(dòng)裝置的通訊能力進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸速率加倍，垂直集成通訊及PLC-PLC的通信響應(yīng)時(shí)間縮短一半。 硬件冗余CPU同步速率更快，同步光纜最高可達(dá)10公里。在兼容性上,新一代S7400與現(xiàn)有產(chǎn)品是零部件兼容的，并繼續(xù)使用現(xiàn)詳細(xì)參考資料：.c