PLC特點(diǎn)及原理4400字【（論文）】

PLC特點(diǎn)及原理簡述目錄TOC\o"1-2"\h\u3438一、PLC發(fā)展 115084二、PLC定義 15902三、PLC特點(diǎn) 3136321.人機(jī)界面更加人性化 3249792.網(wǎng)絡(luò)通訊能力的提高 3112183.開放性和兼容性取得了長足的進(jìn)步 329600四、PLC結(jié)構(gòu)組成 411270五、PLC原理 42319PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間 6一、PLC發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的時(shí)候，很多開關(guān)都是在統(tǒng)一的控制之下。相比之前是由電氣控制或氣動(dòng)控制不同。它們是根據(jù)邏輯條件，來實(shí)現(xiàn)順序操作。根據(jù)邏輯關(guān)系控制鏈，來實(shí)現(xiàn)保護(hù)操作。另外，還會(huì)收集很多離散的數(shù)據(jù)。1968年至1969年，以美國和通用汽車公司為例，一個(gè)作為供應(yīng)商，一個(gè)作為消費(fèi)商，完成了由提供電氣控制設(shè)備的替代品到提供電氣控制設(shè)備的過程。主要是因?yàn)槊绹囊患覕?shù)字公司研發(fā)了一種控制裝置，完美結(jié)合了電路技術(shù)和電子技術(shù)[1]。隨著科技的快速發(fā)展，可編程控制器的性能已經(jīng)極大的超過了順序控制的范圍。在過去的一段時(shí)間里PLC被人們簡稱為PC，省略了logic，但是遇到一個(gè)問題PersonalComputer的簡稱也是PC，這無疑會(huì)引起不必要的誤會(huì)，所以為了更好區(qū)分個(gè)人計(jì)算器和可編程控制器，又被人們改為可編程邏輯控制器（Programmable

logic

Controller）[2]。在上個(gè)世紀(jì)末，PLC發(fā)展的勢頭是最為迅猛的，平均每年以30%-40%的速度在增長。也是在這個(gè)時(shí)候，充分優(yōu)化了人機(jī)界面功能、PLC的處理模擬量、數(shù)字計(jì)算功能以及網(wǎng)絡(luò)功能等。隨著時(shí)間不斷推移PLC的應(yīng)用面也不斷擴(kuò)展到控制領(lǐng)域，甚至取代了以前的散裝控制系統(tǒng)（DCS），現(xiàn)如今在控制領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用[3]。二、PLC定義可編程控制器可以翻譯為Programmable

logic

Controller，進(jìn)一步縮寫成PLC，自1982年起國際電工委員會(huì)陸續(xù)發(fā)布了三稿關(guān)于PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案。其中，最后一稿中對PLC的界定是：將PLC定義為一種數(shù)字操作電子系統(tǒng)，作用是能夠在工業(yè)自動(dòng)化中進(jìn)行運(yùn)用。特別是PLC中plc儲(chǔ)存指令能夠執(zhí)行內(nèi)部邏輯、算術(shù)操作，相比較而言是相對先進(jìn)的內(nèi)部存儲(chǔ)器，除此之外，PLC還能夠借助數(shù)字或者是模擬進(jìn)行程序的輸入和輸出，進(jìn)而對工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行各項(xiàng)控制[4]。PLC在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中擁有著舉足輕重的作用，下面是PLC在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中運(yùn)用到的經(jīng)典例子。在第一層和第二層的X000和X001總線旁邊，存在一些由PLC外部按鈕SB2和SB3控制的斷開觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)在收到斷開信號后，相關(guān)的X000或X001總線就會(huì)被關(guān)閉。Y000或Y001是輸出電器，通過第一級或第二級相應(yīng)電路的串聯(lián)連接閉合。在輸出繼電器線圈呈現(xiàn)閉合狀態(tài)時(shí)，把它和Y000或Y001進(jìn)行連接。一次關(guān)閉會(huì)創(chuàng)建出一種關(guān)系，這種關(guān)系叫做自我保險(xiǎn)關(guān)系。連接上輸出繼電器外圍設(shè)備的相關(guān)接觸器，就可以使電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行工作。停止SB1外部按鈕上的控制，該按鈕斷開常閉觸點(diǎn)X002的連接，該常閉觸點(diǎn)連接到第一級和第二級時(shí)，就可以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)（前部或后部）。通過外部FR提供熱保護(hù)，該外部FR斷開連接到第一級和第二級上的常閉觸點(diǎn)X003時(shí)，也可以導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的停止。以此來確保第一級和第二級中的常閉觸點(diǎn)Y001和Y000的功能，在旋轉(zhuǎn)過程中停止反向旋轉(zhuǎn)。類似地，在反向旋轉(zhuǎn)期間發(fā)生反向旋轉(zhuǎn)，這只是其中的一種類型。它在狀態(tài)操作中的本質(zhì)是相互聯(lián)系的。在此特別要注意：由于PLC的運(yùn)行速度非?？?，如果在前后控制位置不需要外圍鎖定，則會(huì)導(dǎo)致短路。所以必須記住的是，僅通過鎖定PLC內(nèi)部是不會(huì)達(dá)到效果的[5]。三、PLC特點(diǎn)1.人機(jī)界面更加人性化隨著軟件行業(yè)的蓬勃發(fā)展，PLC制造商所能運(yùn)用的到的軟件水平也顯著提升。最明顯的是許許多多多PLC品牌建立了自有開發(fā)平臺(tái)，這一舉措也提升了系統(tǒng)的總體性能。并且，這種組合方式可以減少系統(tǒng)的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)成本，它促進(jìn)了人類車輛系統(tǒng)的出現(xiàn)。如今，在人類生產(chǎn)、生活中對于PLC+網(wǎng)絡(luò)+IPC+CRT的模型使用很普遍，在便利我們生活的同時(shí)，也能提高生產(chǎn)力[6]。2.網(wǎng)絡(luò)通訊能力的提高在初始的中央控制器模板提供的RS232/422/485接口的基礎(chǔ)上，PLC生產(chǎn)商不斷革新技術(shù)，對各類通信接口進(jìn)行改進(jìn)，以此來創(chuàng)建完備的通訊網(wǎng)絡(luò)。在通信技術(shù)得以不斷提高的同時(shí)，用戶提高了對開源的使用需求，也進(jìn)一步優(yōu)化了以太網(wǎng)技術(shù)。以羅克韋爾AB為例，其所倡導(dǎo)的主三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要是SiemensProfibus-DP、Profibus-FMS、EtherNet，ControlNet，DeviceNet網(wǎng)絡(luò)[7]。3.開放性和兼容性取得了長足的進(jìn)步在設(shè)計(jì)PLC時(shí)，為了壟斷和擴(kuò)展各自的市場，每個(gè)PLC制造商都占據(jù)統(tǒng)治地位，每個(gè)人都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，兼容性差，不僅給客戶帶去不好的體驗(yàn)，還增加了他們的使用成本。開放性能夠帶來持續(xù)的折衷和競爭，并可以解決前述的這些問題，所以得到了很多制造商的認(rèn)可[8]。開放過程具體表現(xiàn)為：第一，IEC設(shè)定了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)共有8個(gè)。雖然有人說在這8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，有些不能稱之為“標(biāo)準(zhǔn)”，但這是爭辯后達(dá)成的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在達(dá)成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)后，制造商也只能根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的新產(chǎn)品開發(fā)[9]。國際電工委員會(huì)在以Windows的基礎(chǔ)上研發(fā)了IEC61131-3，在標(biāo)準(zhǔn)化文件中，基于數(shù)字技術(shù)的可編程邏輯控制設(shè)備將具有高度的開放性。雖然PLC開發(fā)工具并不是最重要的，但基于此用戶可以在使用過程中根據(jù)自身需求，對不同品牌的產(chǎn)品進(jìn)行選擇[10]。OPC基金會(huì)引進(jìn)了OLE過程控制標(biāo)準(zhǔn)，其可以使得軟件和硬件快速交互。一些產(chǎn)品在經(jīng)過OPC的資格測試之后，可以很快地、不間斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?，F(xiàn)今，很多的PLC軟件產(chǎn)品、開發(fā)工具、執(zhí)行器和其他設(shè)備都擁有OPC功能[11]。四、PLC結(jié)構(gòu)組成看其元素能否組成成一個(gè)較為完整的整體，如果無法組成一個(gè)完整的整體，則稱之為固定式PLC，相反如果其中的元素能根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則組合成成合理的配置，那么就成為組合式PLC（也可稱為模式化PLC）。我們所熟知的電源、顯示板、處理器板、存儲(chǔ)塊等元素就屬于固定式的PLC。另外I/0模塊、內(nèi)存，CPU模塊、機(jī)架等元素均屬于組合式的PLC[12]。我們知道不同PLC設(shè)備中I/0點(diǎn)數(shù)是不同的，一般而言小型PLC、中型PLC、大型PLC點(diǎn)數(shù)分別是小于128、處于256—1024之間、大于1024。小型PLC不僅具有I/0切換功能，還可以與模擬I/0相連以及其他功能。小型PLC可進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、發(fā)出程序指令等；中型PLC與上文提及的組合式PLC相結(jié)合，在掃描過程中其處理方法包括兩類：一類是一般的PLC掃描處理方法；另一類被稱為直接處理方法，直接處理方法能對用戶程序輸入直接讀取，并且能對用戶程序進(jìn)行更新。中型PLC的內(nèi)存較為豐富，掃描速率也相應(yīng)更高；一般而言大型PLC比起前兩種類型PLC不論是軟件功能還是硬件功能都更具優(yōu)越性，不僅是內(nèi)存和掃描效率方面優(yōu)化，而且具有更多的程序指令系統(tǒng)可操作，同時(shí)強(qiáng)化了通信網(wǎng)絡(luò)功能。大型PLC能進(jìn)行自我診斷，具有較大的自動(dòng)化管理工廠。因?yàn)榇笮蚉LC可以同時(shí)采用三個(gè)中央處理器合成一個(gè)投票系統(tǒng)，所以能讓設(shè)備具有更高的可靠性[13]。五、PLC原理繼電器接觸器是最原始的控制設(shè)備，最初設(shè)計(jì)PLC是為了優(yōu)化繼電器接觸器，但是PLC與繼電器接觸器的運(yùn)行原理不盡相同，繼電器接觸器使用并執(zhí)行的是固態(tài)邏輯換言之,倘若沒有接通電源或是沒有接通繼電器接觸器的開關(guān)，那么繼電器所控制電路都是處于開放狀態(tài)；然而與繼電器接觸器不同，PLC所采用、執(zhí)行的程序都是一致的模式：邏輯掃描用戶程序，換言之，輸出線圈和邏輯線圈是處于開啟狀態(tài)還是處關(guān)閉狀態(tài),不論線圈接觸是開放接觸點(diǎn)還是常閉觸點(diǎn)都會(huì)馬上見效,不會(huì)進(jìn)行掃描[14]?；赑LC與繼電器接觸器的工作原理不同，在自動(dòng)化過程中，為防止二者之間的差異，PLC和繼電器控制觸點(diǎn)工作時(shí)間也不同，繼電器控制觸點(diǎn)的時(shí)長超過100ms，PLC掃描時(shí)長短不超過100ms?？梢姡谝蟛桓叩那闆r下，PLC與繼電器接觸器的加工結(jié)果就不會(huì)不同[15]。掃描技術(shù)在我們的主角PLC正常實(shí)行掃描技術(shù)的時(shí)候，它有三個(gè)步驟來完成操作，第一個(gè)步驟為信息的輸入，第二部為用戶程序的進(jìn)行，第三部為輸出通過掃描得到的結(jié)果，把這三個(gè)步驟進(jìn)行完算一個(gè)掃描周期，在這一掃描過程中，PLC的處理器會(huì)以某一速度反復(fù)的進(jìn)行這三個(gè)階段。當(dāng)PLC進(jìn)行第一個(gè)步驟即信息的輸入的時(shí)候，所有的信息以及信息的格式會(huì)被PLC統(tǒng)一的識(shí)別，并統(tǒng)一的將這些數(shù)據(jù)記憶在I/O圖像區(qū)域的某一單元模塊中。當(dāng)PLC進(jìn)行完第一個(gè)步驟之后，就會(huì)接著進(jìn)行用戶的程序步驟和輸出步驟，在進(jìn)行第二步和第三步的時(shí)候，就算是輸入的信息或格式發(fā)生了變化，第一步記憶在I/O圖像區(qū)域中的信息也不會(huì)跟著改變。所以，當(dāng)我們輸入PLC中的信息是脈沖的時(shí)候，為了能夠很好讓PLC進(jìn)行識(shí)別這一信息，輸入的脈沖信息的寬度必須超過完成以上三個(gè)步驟的時(shí)間（剛好為plc的一個(gè)掃描周期）[16]。PLC的掃描結(jié)果呈現(xiàn)梯形圖形式，掃描方向是從上到下，在執(zhí)行第二個(gè)步驟用戶程序的進(jìn)行階段就是采取此種掃描形式。在PLC進(jìn)行掃描的過程中，PLC一定是以梯形圖中左邊觸點(diǎn)生成控制電路，并且運(yùn)用邏輯運(yùn)算的方式在梯形圖上進(jìn)行操作，從而產(chǎn)生四個(gè)觸點(diǎn)即上下，前后各一個(gè)。接著，PLC就會(huì)依照內(nèi)部運(yùn)算的結(jié)論，在內(nèi)部存儲(chǔ)中進(jìn)行存儲(chǔ)。然后在I/O的圖像區(qū)域顯示出狀態(tài)結(jié)果，或是在梯形圖中顯示特別的罕見的功能分析。用另外一種方式說，在PLC進(jìn)行第二步進(jìn)行用戶程序操作的時(shí)候，只有輸入的信息或信息格式被存儲(chǔ)在I/O圖像區(qū)域中才不會(huì)在后面的運(yùn)行中發(fā)生改變，而其他輸出信息位于軟件設(shè)備中，信息或信息的格式有可能會(huì)發(fā)生改變[17]。PLC在執(zhí)行完第一個(gè)步驟和第二個(gè)步驟之后，就進(jìn)入了第三個(gè)步驟即輸出結(jié)果信息，當(dāng)PLC掃描進(jìn)入到了這一階段，中央處理器會(huì)根據(jù)I/O圖像區(qū)域反映的對輸出鎖存電路進(jìn)行細(xì)致、全面地更新，最后根據(jù)相應(yīng)的的可視設(shè)備顯示數(shù)據(jù)、數(shù)值，這就是掃描得到的結(jié)果。PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間PLC系統(tǒng)里之所以每個(gè)開關(guān)端子的成分中都含有光伏絕緣。目的就是為增強(qiáng)其可靠性，提高其抵抗干擾能力。之所以采取固態(tài)并聯(lián)電路，是為了實(shí)現(xiàn)繼電器控制電路。PLC從通用微型計(jì)算機(jī)獲取用于各種目的（掃描技術(shù)）的樣本。PLC開光端子采用光伏絕緣并用微型計(jì)算器獲取樣本的目的是為了讓PLCI/O響應(yīng)比普通（僅由通用微型計(jì)算器組成的）工業(yè)管理系統(tǒng)更具完善性。然而有得必有失，受PLC系統(tǒng)工作邏輯的制約，它的響應(yīng)時(shí)間大于或等于一個(gè)掃描周期，一般處于大于情況。一般所說的I/O響應(yīng)時(shí)間是指將一些輸入信號從可編程控制器（PLC）傳到對應(yīng)輸出信號需要耗費(fèi)的時(shí)間[18]。參考文獻(xiàn)：[1]董吉成.工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展漫談[J].電子世界,2014(01):19-20.[2]謝春杰.嵌入式軟PLC的研究與設(shè)計(jì)[D].南京理工大學(xué),2014.[3]朱璐.MCGS組態(tài)軟件在自動(dòng)加藥機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].湖南大學(xué),2012.[4]沈建培.基于PLC的智能飼喂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].杭州電子科技大學(xué),2014.[5]舒愛軍.熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)上料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].東南大學(xué),2015.[6]彭旭.基于WinCCflexible組態(tài)軟件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[D].太原科技大學(xué),2015.[7]周志杰.基于遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京理工大學(xué),2009.[8]王吉龍.美制大型三輥卷板機(jī)液壓及電氣控制系統(tǒng)的改造研究[D].蘭州理工大學(xué),2011.[9]施峰.基于Web的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)研究[D].南京理工大學(xué),2006.[10]丁金水.基于PLC＆交流伺服混合控制的自動(dòng)化制造系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].東南大學(xué),2005.[11]于立華,劉軍.PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用的探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2016(01):22.[12]王影川.PLC控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用探析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2020(17):93-94.[13]趙乾,李喜鴿.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[J].信息記錄材料,2017,18(2):2.[14]劉鍇,周海.深入淺出西門子