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2022-07-18
老狗科技透明工厂方案助力中山广盛打造数字化车间

数采严选+透明工厂,从数据采集到数据应用!

2022-07-15
PLC的功能丰富体现在什么地方

PLC的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。它的指令多达几十条、几百条,可进行各式各样的逻辑问题的处理,还可进行各种类型数据的运算。凡普通计算机能做到的,它也都可以做到。


它的内部器件,即内存中的数据存储区,种类繁多,容量宏大。I/O继电器,可以用以存储入、出点信息的,少的几十、几百,多的可达几千、几万,以至10几万。这意味着它可进行这么多I/O点的入出信息变换,进行这么大规模的控制。


PLC的功能丰富体现在什么地方


它的内部种种继电器,相当于中间继电器,数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电器,怎么不多!它的计数器、定时器也很多,是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块,其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字,再加一些标志位,即可成为定时器、计数器,所以才那么多。


而且,这些内部器件还可设置成丢电保持的,或丢电不保持的,即上电后予以清零的。以满足不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。


它的数据存储区还可用以存储大量数据,几百、几千、几万字的信息都可以存,而且,掉电后还不丢失。PLC还有丰富的外部设备,可建立友好的人机界面,以进行信息交换。可送入程序,送入数据,可读出程序,读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后,可转储,可打印。数据送入可键入,可以读卡入,等等。


PLC还具有通讯接口,可与计算机链接或联网,与计算机交换信息。自身也可联网,以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。


PLC还有强大的自检功能,可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度,提供了方便。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能,同时,也为工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。像PLC这样集丰富功能于一身,是别的电控制器所没有的;更是传统的继电控制电路所无法比拟的。

2022-07-13
为什么说用PLC实现对系统的控制是非常可靠的

用PLC实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为PLC在硬件与软件两个方面都采取了很多措施,确保它能可靠工作。事实上,如果PLC工作不可靠,就无法在工业环境下运用,也就不称其为PLC了。


1·在硬件方面:

PLC的输入输出电路与内部CPU是电隔离。其信息靠光耦器件或电磁器件传递。而且,CPU板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保PLC程序的运行不受外界的电与磁干扰,能正常地工作。


PLC使用的元器件多为无触点的,而且为高度集成的,数量并不太多,也为其可靠工作提供了物质基础。


为什么说用PLC实现对系统的控制是非常可靠的


在机械结构设计与制造工艺上,为使PLC能安全可靠地工作,也采取了很多措施,可确保PLC耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏50多度,有的PLC可高达80--90度。


有的PLC的模块可热备,一个主机工作,另一个主机也运转,但不参与控制,仅作备份。一旦工作主机出现故障,热备的可自动接替其工作。


还有更进一步冗余的,采用三取一的设计,CPU、I/O模块、电源模块都冗余或其中的部分冗余。三套同时工作,最终输出取决于三者中的多数决定的结果。这可使系统出故障的机率几乎为零,做到万无一失。当然,这样的系统成本是很高的,只用于特别重要的场合,如铁路车站的道叉控制系统。


2.在软件方面:

PLC的工作方式为扫描加中断,这既可保证它能有序地工作,避免继电控制系统常出现的'冒险竞争',其控制结果总是确定的;而且又能应急处理急于处理的控制,保证了PLC对应急情况的及时响应,使PLC能可靠地工作。


为监控PLC运行程序是否正常,PLC系统都设置了'看门狗'(Watchingdog)监控程序。运行用户程序开始时,先清'看门狗'定时器,并开始计时。当用户程序一个循环运行完了,则查看定时器的计时值。若超时(一般不超过100ms),则报警。严重超时,还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时,则重复起始的过程,PLC将正常工作。显然,有了这个'看门狗'监控程序,可保证PLC用户程序的正常运行,可避免出现'死循环'而影响其工作的可靠性。


PLC还有很多防止及检测故障的指令,以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序,对PLC的工作状况,以及PLC所控制的系统进行监控,以确保其可靠工作。

PLC每次上电后,还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的,用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。


正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施,才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上,出了故障平均修复时间也很短,几小时以至于几分钟即可。


曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中,多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因,即把PLC能可靠工作,作为它的首选指标。

2022-07-13
PLC在安装和维护时应注意的问题

1、PLC的安装


PLC适用于大多数工业现场,但它对使用场合、环境温度等还是有一定要求。控制PLC的工作环境,可以有效地提高它的工作效率和寿命。在安装PLC时,要避开下列场所:

(1)环境温度超过0 ~ 50℃的范围;

(2)相对湿度超过85%或者存在露水凝聚(由温度突变或其他因素所引起的);

(3)太阳光直接照射;

(4)有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等;

(5)有打量铁屑及灰尘;

(6)频繁或连续的振动,振动频率为10 ~ 55Hz、幅度为0.5mm(峰-峰);

(7)超过10g(重力加速度)的冲击。


小型可编程控制器外壳的4个角上,均有安装孔。有两种安装方法,一是用螺钉固定,不同的单元有不同的安装尺寸;另一种是DIN(德国共和标准)轨道固定。DIN轨道配套使用的安装夹板,左右各一对。在轨道上,先装好左右夹板,装上PLC,然后拧紧螺钉。为了使控制系统工作可*,通常把可编程控制器安装在有保护外壳的控制柜中,以防止灰尘、油污、水溅。


PLC在安装和维护时应注意的问题


为了保证可编程控制器在工作状态下其温度保持在规定环境温度范围内,安装机器应有足够的通风空间,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔。如果周围环境超过55C,要安装电风扇通风。


为了避免其他外围设备的电干扰,可编程控制器应尽可能远离高压电源线和高压设备,可编程控制器与高压设备和电源线之间应留出至少200mm的距离。


当可编程控制器垂直安装时,要严防导线头、铁屑等从通风窗掉入可编程控制器内部,造成印刷电路板短路,使其不能正常工作甚至永久损坏。


2、电源接线

PLC供电电源为50Hz、220V±10%的交流电。

FX系列可编程控制器有直流24V输出接线端。该接线端可为输入传感(如光电开关或接近开关)提供直流24V电源。


如果电源发生故障,中断时间少于10ms,PLC工作不受影响。若电源中断超过10ms或电源下降超过允许值,则PLC停止工作,所有的输出点均同时断开。当电源恢复时,若RUN输入接通,则操作自动进行。


对于电源线来的干扰,PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰特别严重,可以安装一个变比为1:1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。


3、接地

良好的接地是保证PLC可工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接,基本单元接地。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。


为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰,应给可编程控制器接上专用地线,接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能*近PLC。


4、直流24V接线端

使用无源触点的输入器件时,PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。

PLC上的24V接线端子,还可以向外部传感器(如接近开关或光电开关)提供电流。24V端子作传感器电源时,COM端子是直流24V地端。如果采用扩展船员,则应将基本单元和扩展单元的24V端连接起来。另外,任何外部电源不能接到这个端子。


如果发生过载现象,电压将自动跌落,该点输入对可编程控制器不起作用。

每种型号的PLC的输入点数量是有规定的。对每一个尚未使用的输入点,它不耗电,因此在这种情况下,24V电源端子向外供电流的能力可以增加。


5 输入接线

PLC一般接受行程开关、限位开关等输入的开关量信号。输入接线端子是PLC与外部传感器负载转换信号的端口。输入接线,一般指外部传感器与输入端口的接线。


输入器件可以是任何无源的触点或集电极开路的NPN管。输入器件接通时,输入端接通,输入线路闭合,同时输入指示的发光二极管亮。


输入端的一次电路与二次电路之间,采用光电耦合隔离。二次电路带RC滤波器,以防止由于输入触点抖动或从输入线路串入的电噪声引起PLC误动作。


若在输入触点电路串联二极管,在串联二极管上的电压应小于4V。若使用带发光二极管的舌簧开关,串联二极管的数目不能超过两只。


另外,输入接线还应特别注意以下几点:

(1)输入接线一般不要超过30m。但如果环境干扰较小,电压降不大时,输入接线可适当长些。

(2)输入、输出线不能用同一根电缆,输入、输出线要分开。

(3)可编程控制器所能接受的脉冲信号的宽度,应大于扫描周期的时间。


6 输出接线

(1)可编程控制器有继电器输出、晶闸管输出、晶体管输出3种形式。


(2)输出端接线分为独立输出和公共输出。当PLC的输出继电器或晶闸管动作时,同一号码的两个输出端接通。在不同组中,可采用不同类型和电压等级的输出电压。但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。


(3)由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上,并且连接至端子板,若将连接输出元件的负载短路,将烧毁印制电路板,因此,应用熔丝保护输出元件。


(4)采用继电器输出时,承受的电感性负载大小影响到继电器的工作寿命,因此继电器工作寿命要求长。


(5)PLC的输出负载可能产生噪声干扰,因此要采取措施加以控制。


此外,对于能使用户造成伤害的危险负载,除了在控制程序中加以考虑之外,还应设计外部紧急停车电路,使得可编程控制器发生故障时,能将引起伤害的负载电源切断。


交流输出线和直流输出线不要用同一本电缆,输出线应尽量远离高压线和动力线,避免并行。

2022-07-12
PLC的应用与发展

作为通用工业控制计算机,30年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用。


1. 可编程控制器的定义

可编程控制器,简称PLC(Programmable logic Controller),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:

“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”


2. PLC的特点

2.1可靠性高,抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。


一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。


在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。


2.2配套齐全,功能完善,适用性强

PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。


近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。


2.3易学易用,深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。


梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。


2.4系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。


2.5体积小,重量轻,能耗低

以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。


PLC的应用与发展


3. PLC的应用领域

目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。


3.1开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。


3.2模拟量控制

在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。


3.3运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。


3.4过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。


PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。


3.5数据处理

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。


这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。


3.6通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。


4. PLC的国内外状况

世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司(DEC)研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。

20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。


为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用,可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。


20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。


20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。


20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说,诞生了各种各样的特殊功能单元,用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说,生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。


目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。


我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。


5. PLC未来展望

21世纪,PLC会有更大的发展。从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全。


完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS(Distributed Control System)中已有大量的可编程控制器应用。


伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

2022-07-11
PLC的性能指标有哪些?可编程序控制器的主要性能指标?

1.存储容量

存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大,可以编制出复杂的程序。一般来说,小型PLC的用户存储器容量为几千字,而大型机的用户存储器容量为几万字。

2.I/O点数

输入/输出(I/O)点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和,是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多,外部可接的输入设备和输出设备就越多,控制规模就越大。


PLC的性能指标有哪些?可编程序控制器的主要性能指标?


3.扫描速度

扫描速度是指PLC执行用户程序的速度,是衡量PLC性能的重要指标。一般以扫描1K字用户程序所需的时间来衡量扫描速度,通常以ms/K字为单位。PLC用户手册一般给出执行各条指令所用的时间,可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间,来衡量扫描速度的快慢。

4.指令的功能与数量

指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多,PLC的处理能力和控制能力也越强,用户编程也越简单和方便,越容易完成复杂的控制任务。

5.内部元件的种类与数量

在编制PLC程序时,需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多,表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。

6.特殊功能单元

特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发,特殊功能单元种类日益增多,功能越来越强,使PLC的控制功能日益扩大

7.可扩展能力

PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时,经常需要考虑PLC的可扩展能力。


2022-07-11
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2022-07-09
PLC的基本性能指标

1、工作速度

工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是PLC工作的基础。速度高了,才可能通过运行程序实现控制,才可能不断扩大控制规模,才可能发挥PLC的多种多样的作用。


PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的条数也不同。少的几十条,多的几百条。指令不同,执行的时间也不同。但各种PLC总有一些基本指令,而且各种的PLC都有这些基本指令,故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。这个时间当然越短越好,已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着微处理器技术的进步,这个时间还在缩短。 


执行时间短可加快PLC对一般输入信号的响应速度。从讨论PLC的工作原理知,从对PLC加入输入信号,到PLC产生输出,最理想的情况也要延迟一个PLC运行程序的周期。因为PLC监测到输入信号,经运行程序后产生的输出,才是对输入信号的响应。 不理想时,还要多延长一个周期。当输入信号送入PLC时,PLC的输入刷新正好结束,就是这种情况。这时,要多等待一个周期,PLC的输入映射区才能接受到这个新的输入信号。对一般的输入信号,这个延迟虽可以接受,但对急需响应的输入信号,就不能接受了。对急需处理的输人信号延迟多长时间PLC能予以响应,要另作要求。 


为了处理急需响应的输入信号,PLC有种种措施。不同的PLC措施也不完全相同,提高响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断,然后再输出即时刷新,即中断程序运行后,有关的输出点立即刷新,而不等到整个程序运行结束后再刷新。


这个效果可从两个方面来衡量:一是能否对几个输入信号作快速响应;二是快速响应的速度有多快。多数PLC都可对一个或多个输入点作快速响应,快速响应时间仅几个毫秒。性能高的、大型的PLC响应点数更多。


工作速度关系到PLC对输入信号的响应速度,是PLC对系统控制是否及时的前提。控制不及时,就不可能准确与可靠,特别是对一些需作快速响应的系统。这就是把工作速度作为PLC第一指标的原因。


2、控制规模

控制规模代表PLC控制能力,看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。

控制规模与速度有关。因为规模大了,用户程序也长,执行指令的速度不快,势必延长PLC循环的时间,也必然会延长PLC对输入信号的响应。为了避免这个情况,PLC的工作速度就要快。所以,大型PLC的工作速度总是比小的要快。


控制规模还与内存区的大小有关。规模大,用户程序长,要求有更大的用户存储区。同时点数多,系统的存储器输入、输出的信号区(输入输出继电器区或称输入、输出映射区)也大。这个区大,相应地内部器件(解释见后)也要增多,这些都要求有更大的系统存储区。


控制规模还与输入、输出电路数有关。如控制规模为1024点,那就得有1024条I/O电路。这些电路集成于I/O模块中,而每个模块有多少路的I/O点总是有数的。所以,规模大,所使用的模块也多。


控制规模还与PLC指令系统有关。规模大的PLC指令条数多,指令的功能也强,才能应付对点数多的系统进行控制的需要。控制规模是对PLC其它性能指标起着制约作用的指标;也是PLC划分为微、小、中、大和特大型。


PLC的基本性能指标


3、组成模块

PLC的结构虽有箱体及模块式之分,但从质上看,箱体也是模块,只是它集成了更多的功能。在此,不妨把PLC的模块组成当作所有PLC的结构性能。


这个性能含义是指某型号PLC具有多少种模块,各种模块都有什么规格,并各具什么特点。

一般讲,规模大的PLC,档次高的PLC模块的种类也多,规格也多,反映它的特点的性能指标也高。但模块的功能则单一些。相反,小型PLC、档次低的PLC模块种类也少,规格也少,指标也低。但功能则多样些,以至于集成为箱体。


组成PLC的模块是PLC的硬件基础,只有弄清所选用的PLC都具有那些模块及其特点,才能正确选用模块,去组成一台完整的PLC,以满足控制系统对PLC的要求。


常见的PLC模块有:

CPU模块,它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能,如速度、规模都由它的性能来体现。

电源模块,它为PLC运行提供内部工作电源,而且,有的还可为输入信号提供电源。


I/O模块,它包括I/O电路,并依点数及电路类型划分为不同规格的模块。

内存模块,它主要存储用户程序,有的还为系统提供辅加的工作内存。在结构上内存模块都是附加于CPU模块之中。


底板、机架模块,它为PLC各模块的安装提供基板,并为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模块,有的用总线接口。不同厂家或同一厂家但不同类型的PLC都不大相同。


箱体式的小型PLC的主箱体就是把上述几种模块集成在一个箱体内的,并依可能提供I/O点数的多少,划分为不同的规格。


箱体式的PLC还有I/O扩展箱体,它不含CPU,仅有电源及I/O单元的功能。扩展箱体也依I/O点数的多少划分有不同的规格。


除上述模块,PLC还有特殊的或称智能或称功能模块。如A/D(模入)模块、D/A(模出)模块、高速计数模块、位控模块、温度模块等等。这些模块有自己的CPU,可对信号作预处理或后处理,以简化PLC的CPU对复杂的程控制量的控制。智能模块的种类、特性也大不相同,性能好的PLC,这些模块种类多,性能也好。


通讯模块,它接人PLC后,可使PLC与计算机,或PLC与PLC进行通讯,有的还可实现与其它控制部件,如变频器、温控器通讯,或组成局部网络。通讯模块代表PLC的组网能力,代表着当今PLC性能的重要方面。


掌握PLC性能,一定要了解它的模块,并通过了解模块的性能,去弄清楚PLC的性能。

除了模块,PLC还有外部设备。


尽管用PLC实现对系统的控制可不用外部设备,配置好合适的模块就行了。然而,要对PLC编程,要监控PLC及其所控制的系统的工作状况,以及存储用户程序、打印数据等,就得使用PLC的外部设备。故一种PLC的性能如何,与这种PLC所具外部设备丰富与否,外部设备好用与否直接相关。


PLC的外部设备有四大类:

编程设备:简单的为简易编程器,多只接受助记将编程,个别的也可用图形编程(如日本东芝公司的EX型可编程控制器)。复杂一点的有图形编程器,可用梯形图语编程。有的还有专用的计算机,可用其它高级语编程。编程器除了用于编程,还可对系统作一些设定,以确定PLC控制方式,或工作方式。编程器还可监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,以进行PLC用户程序的调试。


监控设备:小的有数据监视器,可监视数据;大的还可能有图形监视器,可通过画面监视数据。除了不能改变PLC的用户程序,编程器能做的它都能做,是使用PLC很好的界面。性能好的PLC,这种外部设备已越来越丰富。


存储设备:它用于永久性地存储用户数据,使用户程序不丢失。这些设备,如存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器。而为实现这些存储,相应的就有存卡器、磁带机、软驱或ROM写入器,以及相应的接口部件。各种PLC大体都有这方面的配套设施。


输入输出设备:它用以接收信号或输出信号,便于与PLC进行人机对话。输入的有条码读入器,输入模拟量的电位器等。输出的有打印机、编程器、监控器虽也可对PLC输入信息,从PLC输出信息,但输入输出设备实现人机对话更方便,可在现场条件下实现,并便于使用。随着技术进步,这种设备将更加丰富。


外部设备已发展成为PLC系统的不可分割的一个部分。它的情况,当然是选用PLC必须了解的重要方面,所以也应把它列为PLC性能的重要内容。


4、内存容量

PLC内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序,个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与CPU配置在一起的。CPU既要具备访问这些内存的能力,还应提供相应的存储介质。


用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大,可存储的程序量大,也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看,内存容量总是在不断增大着。大型PLC的内存容量可达几十k,以至于一百多k。系统内存对于用户,主要体现在PLC能提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件,仅仅为RAM。但通过运行程序进行使用时,给使用者提供的却实实在在有这些器件。


内存器件种类越多,数量越多,越便于PLC进行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表 PLC性能的重要指标。


PLC内部器件有:

I/O继电器,或称映射区。它与PLC所能控制的I/O点数及模拟量的路数直接相关。

内部继电器数,有的称为标志位数,代表着PLC的内部继电器数。它与I/O继电器区相联系着,有时与后者相联系进行处理。内部继电器多,便于PLC建立复杂的时序关系,以实现多种多样的控制要求。一般讲,内部继电器数比I/O继电器要多得多。


有的内部继电器还可丢电保持,即它的状态(ON或OFF)、PLC丢电后,靠内部电池仍予以保持。再上电后可继续丢电前的状态。保持继电器可增强PLC控制能力,特别对记录故障,故障排除后恢复运行,更显得有用。


定时器,可进行定时控制。定时值可任意设定。定时器有多少,设定范围有多大,设定值的分辨率又是多少,这些都代表定时器件的性能。


计数器,可进行计数,到达某设定计数值可发送相应信号。可进行什么样的计数,计数范围多大,怎么设定,有多少计数器,则是PLC计数器性能的代表指标。


数据存储区,用以存储工作数据。多以字、两字或多字为单位予以使用,是PLC进行模拟量控制,或记录数据所必不可少的。这个存储区的大小代表PLC的性能也是越大越好。趋势也是越来越大。小型机也如此。如日本OMRON公司的CQM1机,其DM区就有6k字。而过去同是小型机的C60P的DM区才64个字。大型机的DM可达10K以至几十K。


此外还有其它一些内部器件,了解某PLC性能时,也都必须掌握它。

内部器件也是PLC指令的操作数,不弄清楚是无法编程的。


5、指令系统

PLC有多少条指令,各条指令又具有什么功能,是了解与使用PLC的重要方面。你不懂PLC指令怎么编程,没有程序,PLC又怎么工作?


PLC的指令越来越多,越来越丰富。功能很强的指令,综合多种作用的指令日见增多。

PLC的指令繁多,但主要的有这么几种类型:

基本逻辑指令,用于处理逻辑关系,以实现逻辑控制。这类指令不管什么样的PLC都总是有的。


数据处理指令,用于处理数据,如译码,编码,传送、移位等等。


数据运算指令,用于进数据的运算,如十、一、X、/等,可进行整形数计算,有的还可浮点数运算;也可进行逻辑量运算,等等。


流程控制指令,用以控制程序运行流程。PLC的用户程序一般是从零地址的指令开始执行,按顺序推进。但遇到流程控制指令也可作相应改变。流程控制指令也较多,运用得好,可使程序简练,并便于调试与阅读。


状态监控指令,用以监视及记录PLC及其控制系统的工作状态,对提高PLC控制系统的工作可靠性大有帮助。


当然,并不是所有的PLC都有上述那么多类的指令,也不是有的PLC仅有上述几类指令。以上只是指出几个例子,说明要从哪几个方面了解PLC指令,从中也可大致看出指令的多少及功能将怎样影响PLC的性能。


除了指令,为进行通讯,PLC还有相应的协议与通讯指令或命令,这些也反映了PLC的性能。


6、支持软件

为了便于编制PLC程序,多数PLC厂家都开发有关计算机支持软件。

从本质上讲,PLC所能识别的只是机器语言。它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言,以至高级语言,全靠为使用这些语言而开发的种种软件。


助记符语言是最基本也是最简单的PLC语言。它类似计算机的汇编语言,PLC的指令系统就是用这种语言表达的。这种语言仅使用文字符号,所使用的编程工具简单,用简易编程器即可。所以,多数PLC都配备有这种语言。


梯形图语言是图形语言,它用类似于继电器电路图的符号表达PLC实现控制的逻辑关系。这种语言与符号语言有对应关系,很容易互相转换,并便于电气工程师了解与熟悉,故用得很普遍,几乎所有的PLC都开发有这种语言。由于它是用图形表达,小的编程器不好使用它,得有较大的液晶画面的编程器,才能使用它。多数是在计算机对PLC编程时,才使用这种语言。


流程图语言,它也是图形语言,不过所用的符号不与电气元件符号相似,而与计算机用的流程图符号相似,便干计算机工作人员了解与熟悉。流程图语言与符号语言也有一一对应关系,只是它对应的符号语言与梯形图的对应不一样。熟悉计算机而又未从事过一般电气工作的人员,乐于用这种语言对PLC编程。日本OMRON公司开发的F系列机就是使用这种语言。


梯形图与流程图混合语言。这种语言,梯形图与流程图两者兼用,可使PLC程序结构化。它用流程图把PLC程序划分成若干结构块,并规范块间的逻辑联系。用梯形图再确定块中的种种量间的逻辑关系。这种混合语言有不同的实现方法,而且多用于大型的PLC的编程高级语言,PLC编程也可以使用高级语言,如BASIC、C语言等。可以在DOS,也可在WINDOWS平台上运行。关键在于要把用高级语言编写的程序转换成助记符语言,或直接转换成PLC所能识别的机器语言。从根本上讲,只要能实现这个转换的,什么高级语言都可以。而编写这个转换的软件工作量很大,当然应由有关厂家开发与提供。当前不少PLC厂家已有提供。如GE-FANAC的PLC就提供有可用C语言编程的软件。


再前进一步,从理论上讲使用自然语言编程也是完全可能的。只是要下力气去开发,以及市场有这个需要。


支持软件不仅编制PLC程序需要,监控PLC运行,特别是监视PLC所控制的系统的工作状况也需要。所以,多数支持编程的软件,也具有监视PLC工作的功能。


此外,也有专用于监控PLC工作的软件,它多与PLC的监视终端连用。

有的PLC厂家或第三方厂家还开发了使用PLC的组态软件,用以实现计算机对PLC控制系统监控,以及与PLC交换数据。


PLC的用户也可基于DOS或WINDOWS平台开发用于PLC控制系统的应用软件,以提高PLC系统自动化及智能化水平。这方面的软件已日益受到重视。


总之,为了用好PLC,PLC的支持软件越来越丰富,性能也越来越好,其界面也越来越友好,也因此,它的情况如何,已成为评判PLC性能的指标之一。


7、可靠控制

为使PLC能可靠工作,在硬件与软件两个方面PLC厂家都采取了很多措施,对一些特殊可靠要求的PLC,还有相应的特殊的措施,如热备、冗余等等。这在介绍PLC的特点时已作了叙述。可靠措施的目的是增加PLC平均故障间隔时间、MTBF(MeanTimeBetweenFailure)及减少PLC的平均修复时间、MTTR(MeanTimeToRepair),以提高PLC的有效度A(Availability)。

A=MTBF/(MTBF+MTTR)

式中A--有效率

MTBF--平均故障间隔时间

MTTR--平均修复时间

当然,A值越大越好,它可使PLC系统得到充分的利用,是为什么要使用PLC的重要指标。而从上式可知,MTBF越大,MTTR越小,则A越大。所以,PLC的可靠措施都是围绕提高MTBF及MTTR值进行的。


鉴于可靠工作是PLC的重要特点,至关重要,故有关提高MTBF及降低MTTR的措施如何,以及PLC的MTBF与MTTR值也成为PLC性能的重要指标。


8、经济指标

以上七条讲的都是PLC的技术性能。其实,使用PLC,还要考虑经济指标。经济是基础,经济上不合算,不能带来经济效益,使用PLC也就没有基础。所以,这个指标也是重要的。经济指标最简单的就是看价格。


一般讲,同样技术性能的PLC,价格低其经济指标就好,此外,还要看供货情况,供货不及时,影响使用,价格即使低,也不一定就好;看技术服务,资料不全,用户出现问题得不到技术支持也不好。

2022-07-08