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摘 要: 可编程序控制器具有编程简单、功能完善、实用性强、可靠性高、抗干扰能力强、体积小、重量轻、功耗低等特点,目前广泛应用于工业电气控制中。本文阐述了可编程序控制器的工作过程、运作方式,分析了可编程序控制器在电气控制电路中的应用。
关键词: 可编程序控制器 电气控制电路 应用
可编程序控制器(简称PLC)是在计算机技术、自动控制技术和通讯技术基础上发展起来的自动控制装置,具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易编程等优点,广泛应用于机械制造、电力、交通、建筑等行业。近年来,可编程技术在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛,成为现代工业的三大支柱之一。
一、PLC的基本工作过程
设计PLC控制系统时,要根据被控对象的要求,通过到现场研究、收集资料、设计人员与操作人员的密切配合,共同拟订方案,提出存在的问题共同分析、解决,考虑到控制系统的简单性与经济性,以及后期的使用及维修因素,确保电气控制系统的安全性、稳定性[1]。PLC的基本工作过程如下:一是控制信号的输入。按照顺序对输入点进行扫描,并将输入点的状态读到输入继电器中。二是程序的执行。CPU按照从上到下、从左到右的顺序对程序进行扫描,结合输入的状态进行逻辑运算。三是控制信号的输出。将程序运行过程中产生是结果保存到输出状态寄存器,经过输出端向外输出,实现控制设备的功能。在整个过程执行完后,再重新开始,并反复执行,每执行一次过程称一个扫描周期。在实际应用中,多数机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作,而PLC的工作程序与其相似,所以PLC程序能够很好地与机器动作对应。
二、PLC内部运作方式
在绘制PLC梯形图时,经常会用到许多继电器、计时器与计数器,这些“器件”在PLC内部是不存在的,PLC内部实现的是程序的运行,将状态保存到存储器中,经过输出元件连接到外部机械装置。这种方法能够最大限度地减少控制器占用的空间。PLC扫描阶梯图的方式是先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU中并最后执行控制运作。整个的扫描过程分为三部分:一是输入状态检查。首先检查输入端元件连接的开关或传感器状态,将其状态写入内存中。二是程式执行。CPU逐行扫描梯形指令,将需要的输入点状态从内存中取出。三是输出状态更新。将程序运行结果输出,输出状态更新到PLC输出部接点,并重回步骤一。
这三个步骤称为PLC的扫描周期,完成扫描周期的时间称为PLC的反应时间,如果PLC输入信号的时间小于反应时间,那么有可能产生误读。所以在下一次程序执行前,输出与输入状态会被更新一次[2]。
三、PLC在电气控制电路中的应用
1.开关量和模拟量的控制。PLC控制技术替代了传统的继电器电路,实现顺序控制及逻辑控制,既适用于单台设备的控制,又适用于自动化流水线中,如生产线、组合机床、磨床等。在实际生产过程中,会出现很多连续变化的物理量,如温度、速度、流量等模拟量,这些模拟量通过数字量之间的D/A转换和A/D转换得以实现,确保编程器对模拟量进行处理[3]。
2.集中式控制系统。集中式控制系统主要采用一台功能较强大的PLC监视系统、对多台设备进行控制,不同设备之间的连锁、联络关系及运行顺序等都由中央PLC来统一完成。集中式控制系统与单机控制系统相比,成本低、经济实惠。如果改变一个控制对象的程序,就要停止中央PLC的控制,同时停止其他控制对象的运行。
3.分散控制系统。在分散控制系统中,每一个控制对象都设置一台PLC,每臺PLC之间能通过信号的传递产生内部响应或连锁等,或者由上位机通过数据通信总线实现通信任务。分散控制系统采取多台机械生产线控制方式,生产线之间都有数据相连接,因为每个控制对象都由自身的PLC来控制,所以如果某台PLC停止,其他PLC不会受到影响。
4.运动控制和数据处理。在控制机构的配置中,过去多采用直接应用于传感器及执行机构的配置,而现在可以采用专用的运动控制模块。例如伺服电机其单轴、可驱动步进电机等,PLC可广泛应用于机器人、机械、电梯等场合。
在数据处理过程中,PLC具备数据传送、数据转换、数学运算、查表、排序及操作等功能,能够实现对数据的采集、分析与处理。这些数据与存储器中的数据都具备参考价值并完成控制操作。另外,这些数据也可以实现通过通信功能传输到智能装置中。当前数据处理常应用于大型控制系统,如过程控制系统、柔性制造系统等[4]。
可编程序控制器(PLC)具有适应性强、可靠性高、使用方便等特点,加上性能高、价格相对合理,广泛应用于电气自动化控制领域。当前可编程序控制器的制造成本不断下降、功能不断加强,已成为工业企业电气控制中的首选设备。
参考文献:
[1]张希川.台达ES/EX/SS系列PLC应用技术[J].中国电力出版社,2009.
[2]金广业.可编程序控制器在我国的发展和应用[J].自动化博览,2004,3.
[3]陈新欣,邓锦炽.开放式可编程控制器的设计[J].微型机与应用,2011,5.
[4]廖常初.可编程序控制应用技术[M].重庆大学出版社,2002.
关键词: 可编程序控制器 电气控制电路 应用
可编程序控制器(简称PLC)是在计算机技术、自动控制技术和通讯技术基础上发展起来的自动控制装置,具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易编程等优点,广泛应用于机械制造、电力、交通、建筑等行业。近年来,可编程技术在工业自动化、机电一体化、传统产业技术改造等方面的应用越来越广泛,成为现代工业的三大支柱之一。
一、PLC的基本工作过程
设计PLC控制系统时,要根据被控对象的要求,通过到现场研究、收集资料、设计人员与操作人员的密切配合,共同拟订方案,提出存在的问题共同分析、解决,考虑到控制系统的简单性与经济性,以及后期的使用及维修因素,确保电气控制系统的安全性、稳定性[1]。PLC的基本工作过程如下:一是控制信号的输入。按照顺序对输入点进行扫描,并将输入点的状态读到输入继电器中。二是程序的执行。CPU按照从上到下、从左到右的顺序对程序进行扫描,结合输入的状态进行逻辑运算。三是控制信号的输出。将程序运行过程中产生是结果保存到输出状态寄存器,经过输出端向外输出,实现控制设备的功能。在整个过程执行完后,再重新开始,并反复执行,每执行一次过程称一个扫描周期。在实际应用中,多数机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作,而PLC的工作程序与其相似,所以PLC程序能够很好地与机器动作对应。
二、PLC内部运作方式
在绘制PLC梯形图时,经常会用到许多继电器、计时器与计数器,这些“器件”在PLC内部是不存在的,PLC内部实现的是程序的运行,将状态保存到存储器中,经过输出元件连接到外部机械装置。这种方法能够最大限度地减少控制器占用的空间。PLC扫描阶梯图的方式是先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU中并最后执行控制运作。整个的扫描过程分为三部分:一是输入状态检查。首先检查输入端元件连接的开关或传感器状态,将其状态写入内存中。二是程式执行。CPU逐行扫描梯形指令,将需要的输入点状态从内存中取出。三是输出状态更新。将程序运行结果输出,输出状态更新到PLC输出部接点,并重回步骤一。
这三个步骤称为PLC的扫描周期,完成扫描周期的时间称为PLC的反应时间,如果PLC输入信号的时间小于反应时间,那么有可能产生误读。所以在下一次程序执行前,输出与输入状态会被更新一次[2]。
三、PLC在电气控制电路中的应用
1.开关量和模拟量的控制。PLC控制技术替代了传统的继电器电路,实现顺序控制及逻辑控制,既适用于单台设备的控制,又适用于自动化流水线中,如生产线、组合机床、磨床等。在实际生产过程中,会出现很多连续变化的物理量,如温度、速度、流量等模拟量,这些模拟量通过数字量之间的D/A转换和A/D转换得以实现,确保编程器对模拟量进行处理[3]。
2.集中式控制系统。集中式控制系统主要采用一台功能较强大的PLC监视系统、对多台设备进行控制,不同设备之间的连锁、联络关系及运行顺序等都由中央PLC来统一完成。集中式控制系统与单机控制系统相比,成本低、经济实惠。如果改变一个控制对象的程序,就要停止中央PLC的控制,同时停止其他控制对象的运行。
3.分散控制系统。在分散控制系统中,每一个控制对象都设置一台PLC,每臺PLC之间能通过信号的传递产生内部响应或连锁等,或者由上位机通过数据通信总线实现通信任务。分散控制系统采取多台机械生产线控制方式,生产线之间都有数据相连接,因为每个控制对象都由自身的PLC来控制,所以如果某台PLC停止,其他PLC不会受到影响。
4.运动控制和数据处理。在控制机构的配置中,过去多采用直接应用于传感器及执行机构的配置,而现在可以采用专用的运动控制模块。例如伺服电机其单轴、可驱动步进电机等,PLC可广泛应用于机器人、机械、电梯等场合。
在数据处理过程中,PLC具备数据传送、数据转换、数学运算、查表、排序及操作等功能,能够实现对数据的采集、分析与处理。这些数据与存储器中的数据都具备参考价值并完成控制操作。另外,这些数据也可以实现通过通信功能传输到智能装置中。当前数据处理常应用于大型控制系统,如过程控制系统、柔性制造系统等[4]。
可编程序控制器(PLC)具有适应性强、可靠性高、使用方便等特点,加上性能高、价格相对合理,广泛应用于电气自动化控制领域。当前可编程序控制器的制造成本不断下降、功能不断加强,已成为工业企业电气控制中的首选设备。
参考文献:
[1]张希川.台达ES/EX/SS系列PLC应用技术[J].中国电力出版社,2009.
[2]金广业.可编程序控制器在我国的发展和应用[J].自动化博览,2004,3.
[3]陈新欣,邓锦炽.开放式可编程控制器的设计[J].微型机与应用,2011,5.
[4]廖常初.可编程序控制应用技术[M].重庆大学出版社,2002.