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  • 1 # 大牽牛

    什麼是PLC ?

    PLC : Programmable Logic Controller (可編程式控制器)

    1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association)美國國家電氣協會正式命名為

    Programmable Logic Controller,PLC),其定義為一種電子裝置,主要將外部的輸入裝置如:按鍵、感應器、開關及脈衝等的狀態讀取後,依據這些輸入訊號的狀態或數值並根據內部儲存預先編寫的程式,以微處理機執行邏輯、順序、計時、計數及算式運算,產生相對應的輸出訊號到輸出裝置如:繼電器(Relay)的開關、電磁閥及馬達驅動器,控制機械或程式的操作,達到機械控制自動化或加工程式之目的。並藉其外圍的裝置(個人計算機 /程式書寫器 )輕易地編輯 /修改程式及監控裝置狀態,進行現場程式的維護及試機調整。而普遍使用於 PLC程式設計的語言,即是梯形圖 (Ladder Diagram)程式語言。

    1985年,國際電工委員會(IEC)對可程式設計程式控制器作出如下定義:可程式設計控制器是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境下應用而設計。它採用可程式設計序的儲存器,用來在其內部儲存執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令,並透過數字式、模擬式的輸入和輸出,控制各種型別的機械或生產過程。可編程式控制器及其有關裝置,都應按易於使工業控制系統形成一個整體,易於擴充其功能的原則設計。

    起源:

    在PLC問世之前,在工業控制領域中繼電器控制一直佔據主導地位。但是繼電器控制系統卻有著十分明顯的缺點:

    體積大耗電多可靠性差壽命短執行速度慢適應性差當生產工藝發生變化時,就必須重新設計、重新安裝,造成時間和資金的嚴重浪費

    1968年,美國通用汽車公司(General Motors Corporation,GM)根據市場形勢與生產發展的需要,為了適應汽車型號不斷更新的要求,以在激烈的競爭的汽車工業中佔有優勢,提出了“多品種、小批次、不斷翻新汽車品牌型號”的戰略。提出取代繼電器控制裝置的要求對外招標

    軟連線代替硬接線硬體維護方便最好是外掛式結構可靠性高於繼電器控制櫃體積小於繼電器控制櫃成本低於繼電器控制櫃具有資料通訊功能輸入電壓:115V可在惡劣環境下工作擴充套件時,原系統變更要少使用者程式儲存容量可擴充套件到4K以上

    1969 年,美國數字裝置公司(Digital Equipment Corporation,簡稱DEC) 根據GM的招標要求研製出了第一臺PLC ( PDP—14 ), 並在美國通用汽車公司的汽車生產線上試用成功。

    Modicon 084 是世界上第一種投入生產的PLC

    Modicon 084

    1971年,日本研製出第一臺DCS-8

    1973年,德國西門子公司(SIEMENS)研製出歐洲第一臺PLC,型號: SIMATIC S4

    1974年,中國研製出第一臺PLC,1977年開始工業應用

    PLC的應用領域

    目前,PLC在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業

    使用情況主要分為如下幾類:

    1.開關量邏輯控制

    取代傳統的繼電器電路,實現邏輯控制、順序控制,既可用於單臺裝置的控制,也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

    2.工業過程控制

    在工業生產過程當中,存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量(即模擬量),PLC採用相應的A/D和D/A轉換模組及各種各樣的控制演算法程式來處理模擬量,完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

    3.運動控制

    PLC可以用於圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模組,如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模組,廣泛用於各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

    4.資料處理

    PLC具有數學運算(含矩陣運算、函式運算、邏輯運算)、資料傳送、資料轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成資料的採集、分析及處理。資料處理一般用於如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

    5.通訊及聯網

    PLC通訊含PLC間的通訊及PLC與其它智慧裝置間的通訊。隨著工廠自動化網路的發展,現在的PLC都具有通訊介面,通訊非常方便。

    發展

    20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可程式設計控制器,使PLC增加了運算、資料傳送及處理等功能,完成了真正具有計算機特徵的工業控制裝置。此時的PLC為微機技術和繼電器常規控制概念相結合的產物。個人計算機發展起來後,為了方便和反映可程式設計控制器的功能特點,可編程式控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。

    20世紀70年代中末期,可程式設計控制器進入實用化發展階段,計算機技術已全面引入可程式設計控制器中,使其功能發生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的價效比奠定了它在現代工業中的地位。

    20世紀80年代初,可程式設計控制器在先進工業國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可程式設計控制器的國家日益增多,產量日益上升。這標誌著可程式設計控制器已步入成熟階段。

    20世紀80年代至90年代中期,是PLC發展最快的時期,年增長率一直保持為30~40%。在這時期,PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機介面能力和網路能力得到大幅度提高,PLC逐漸進入過程控制領域,在某些應用上取代了在過程控制領域處於統治地位的DCS系統。

    20世紀末期,可程式設計控制器的發展特點是更加適應於現代工業的需要。這個時期發展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機介面單元、通訊單元,使應用可程式設計控制器的工業控制裝置的配套更加容易。

    PLC的優點

    1.可靠性高,抗干擾能力強

    在傳統的繼電器控制系統中,使用了大量的中間繼電器、時間繼電器,由於元器件本身固有的一些諸如元器件老化、接觸不良、觸點抖動等缺點,大大地降低了系統的可靠性。而PLC控制系統中大量的開/關動作是由無觸點的半導體電路完成,因此故障大大減少。

    此外,PLC在硬體方面,所有的I/O介面採用光電隔離

    PLC在軟體方面,具有良好的自診斷功能,

    2.配套齊全,功能完善,適用性強

    3.程式簡單易學,系統開發設計、調試周期短

    4.安裝簡單,維護方便

    5.模組化結構、體積小,重量輕,能耗低

    繼電器系統與PLC系統比較PLC的發展趨勢

    1.向高效能、高速度、大容量方向發展

    2.向超大型、超小型兩個方向發展

    3.網路化,強化網路通訊能力

    4.提高程式設計軟體的功能

    5.程式語言多樣化

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