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PLC
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'''PLC'''又称为可编程逻辑控制器是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作 [[ 电子 ]] 系统。它采用一种可编程的存储器,在其内部存储执行 [[ 逻辑运算 ]] 、 [[ 顺序控制 ]] 、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。 <ref>[1https://edu.jiatuxueyuan.com/ plc教程O基础入门到精通_海量课程低至99元_plc是什么] </ref>
中文名 :可编程逻辑控制器
特 点 :工作可靠、可编程等
所属学科; [[ 计算机]]
=='''简介'''==
[[File:634698177171431250.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC&mode=1&did=13#did12 原图链接][https://www.gkzhan.com/Technology/Detail/12538.html 图片来源于智能制造网]]]
可编程 逻辑 序 控制器(Programmable Logic ,英文称Programmable Controller ,PLC) , 简称PC。但由于PC容易和个人[[计算机]](Personal Computer)混淆,故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是 一 种具有 个以 微处理器 的用于自动化控制 为核心 的数字运算 控制 操作的电子系统装置,专为在工业现场应用而设计,它采用可编程序的存储 器, 可 用 以 将控制指令随时载入 在其 内 部 存 进行 储 存与 执行 。可编程 逻辑运算、顺序 控制 器由CPU 、 定时/计数和算术运算等操作 指令 及 ,并通过 数 据内存、 字式或模拟式的 输入/ 、 输出接口 、电源、数字模拟转换等功能单元组成。早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能,所以被命名为可编程逻辑控制器,后来随着不断地发展 , 这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑 控制 、时序控制、模拟控制、多机通信等 各 种 类 功能,名称也改为可编程控制器(Programmable Controller),但是由于它 型 的 简写PC与个人电脑(Personal Computer)的简写相冲突,加上习惯的原因,人们还是经常使用可编 机械或生产过 程 逻辑控制器这一称呼,并仍使用PLC这一缩写 。 [2]
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学;调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。 <ref>[http://www.plc100.com/jiaocheng/what's%20PLC.htm 什么是PLC? PLC的的特点是什么?],PLC之家网,2019-11-13 </ref> 现在工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当或接近于一台紧凑型 [[ 电脑 ]] 的主机,其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于目前的各类工业控制领域。不管是在计算机直接控制系统还是集中分散式控制系统DCS,或者现场总线控制系统FCS中,总是有各类PLC控制器的大量使用。PLC的生产厂商很多,如 [[ 西门子 ]] 、施耐德、三菱、台达等,几乎涉及工业自动化领域的厂商都会有其PLC产品提供。 [2]
=='''发展历史'''==
[[File:324d715b-6448-46ea-b164-9656be04da92.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=PLC&src=tab_www&correct=PLC&ancestor=list&cmsid=dde01e820032a2d6c3ed0e69e20bd0c3&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=b4079710b2338aef943a9aad811f2621&currsn=0&ps=97&pc=97 原图链接][http://www.stonesm.com/News/details-8053.shtml 图片来源于中国石材网]]]
===起源===
[[美国]]汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生,20世纪60年代,美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时,发现[[继电器]]、[[接触器]]控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差,于是提出了著名的“通用十条”招标指标。
最初的目的是替代机械开关装置(继电模块)。然而,自从1968年以来,PLC的功能逐渐代替了继电器控制板,现代PLC具有更多的功能。其用途从单一过程控制延伸到整个制造系统的控制和监测。 [4]
===发展===
[[File:634885948521898778.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=PLC&src=tab_www&correct=PLC&ancestor=list&cmsid=dde01e820032a2d6c3ed0e69e20bd0c3&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=49d919fd054edf391b9e7433fc06c91c&currsn=0&ps=97&pc=97 原图链接][http://www.go007.com/Detail/985_1259813.htm 图片来源于呢图网]]]
=='''基本结构'''==
[[File:3139077 s1.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC&mode=1&did=8#did7 原图链接][http://china.herostart.com/sell/3139077.html 图片来源于环球贸易网]]]
1、主机
2、 中央处理单元:中央处理器(CPU)是PLC的控制中枢,也是PLC的核心部件,其性能决定了PLC的性能。 [6] 输入/输出(I/O)接口
3、 电源[[File:1657319b6a9f025.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC&mode=1&did=41#did40 原图链接][http://goods.jc001.cn/detail/4458120.html 图片来源于九正建材网]]][[电源]]是指为CPU、[[ 存储器 :存储器是具有记忆功能的半导体 ]]、I/O接口等内部电子 电路 ,它的 工 作 用是存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其他一些信息。其中系统程序是控制PLC实现各种功能 所配置 的 程序 直流开关稳压[[电源]] , 由PLC生产厂家编写,并固化到只读存储器(ROM)中,用户不能访问 通常也为输入设备提供直流电源 。 [6]
4、 输入单元:输入单元是PLC与被控设备相连的输入接口,是信号进入PLC的桥梁,它的作用是接收主令元件、检测元件传来的信号。输入的类型有直流输入、交流输入、交直流输入。 [6] 编程
3、输出刷新阶段:当所有指令执行完毕,输出状态[[寄存器]]的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式([[继电器]]、[[晶体管]]或[[晶闸管]])输出,驱动相应输出设备工作。<ref>[http://www.plc100.com/jiaocheng/gongzuoyuanli.htm PLC的工作原理],PLC之家网,2019-11-13 </ref>
=='''功能特点'''==
[[File:1啊啊啊.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=PLC&src=tab_www&correct=PLC&ancestor=list&cmsid=dde01e820032a2d6c3ed0e69e20bd0c3&cmran=0&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=50&fsn=130&adstar=0&clw=255#id=d35134f5474475d5190b53b38ebed716&currsn=0&ps=97&pc=97 原图链接][http://article.cechina.cn/Schneider_PLC_control_technology.htm 图片来源于控制工程网]]]
1、可靠性高。由于PLC大都采用单片微型[[计算机]],因而集成度高,再加上相应的保护电路及自诊断功能,提高了系统的可靠性。
=='''系统集成'''==[[File:201698111355.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC&mode=1&did=91#did90 原图链接][http://www.jdzj.com/cp_vlist/35-p171.html 近年 图片 来 ,微处理器的使用,特别是随着单片 源于 机 电之家网]]]在制造工业中存在 大量 采用,大大增强了PLC 的 能力 开关量为主的开环的顺序控制 , 并且使PLC 它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有 与 微型机 顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的 控制 系统之间 ;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量 的 差别 越 来越小 限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求 , 特别是高档PLC更是如此。 使PLC发展成了取代[[8继电器]] 线路和进行顺序控制为主的产品。
=='''选型规则'''==
[[File:24d09b02b2c572ef98c4d4183e71f949.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC&mode=1&did=96#did95 原图链接][http://www.c-c.com/sale/View-68537388.html 图片来源于制造交易网]]]
在可编程逻辑控制器系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是可编程逻辑控制器工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。可编程逻辑控制器及有关设备应是集成的、标准的,按照易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则选型所选用可编程逻辑控制器应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统,可编程逻辑控制器的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。
1、点数估算
I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加10%~20%的可扩展余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商可编程逻辑控制器的产品特点,对输入输出点数进行圆整。 [5]
2、存储器容量
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小,程序容量是 [[ 存储器 ]] 中用户应用项目使用的存储单元的大小,因此程序容量小于存储器容量。设计阶段,由于用户应用程序还未编制,因此,程序容量在设计阶段是未知的,需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算,通常采用存储器容量的估算来替代。 [5]
存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量I/O点数的10~15倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。 [5]
3、控制功能选择
该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 [5]
=='''选择型号'''==
[[File:1366178774.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC&mode=1&did=52#did51 原图链接][http://www.qy6.com/cpdq/showprod2329693.html 图片来源于企业录网]]]
PLC产品的种类繁多。PLC的型号不同,对应着其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等均各不相同,适用的场合也各有侧重。因此,合理选用PLC,对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。 [5]
1、PLC机型
PLC的选择主要应从PLC 的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。选择时应主要考虑到合理的结构型式,安装方式的选择,相应的功能要求,响应速度要求,系统可靠性的要求,机型尽量统一等因素。 [5]
2、结构型式
PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。 [5]
整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的便宜,且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中;而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O模块的种类等方面选择余地大,且维修方便,一般于较复杂的控制系统。 [5]
3、安装方式
[[File:20171116170000337.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC&mode=1&did=101#did100 原图链接][http://www.jdzj.com/cp_vlist2/35-p14.html 图片来源于机电之家网]]]
PLC系统的安装方式分为集中式、远程I/O式以及多台PLC联网的分布式。 [5] 集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低;远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设驱动器和远程I/O电源;多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通讯模块。 [5]
集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低;远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O可以分散安装在现场装置附近,连线短,但需要增设驱动器和远程I/O[[电源]];多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制,又要相互联系的场合,可以选用小型PLC,但必须要附加通讯模块。
4、功能要求
一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能,对于只需要开关量控制的设备都可满足。 [5]
对于以开关量控制为主,带少量模拟量控制的系统,可选用能带A/D和D/A转换单元,具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂,要求实现PID运算 、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及复杂程度,选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵,一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。 [5]
5、响应速度
PLC是为工业自动化设计的通用控制器,不同档次PLC的响应 [[ 速度 ]] 一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC,或者某些功能或信号有特殊的速度要求时,则应该慎重考虑PLC的响应速度,可选用具有高速I/O处理功能的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。 [5]
6、可靠性
[[File:1215755261700.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC%B5%C4%D0%CD%BA%C5&mode=1&did=6#did5 原图链接][http://goods.jc001.cn/detail/1249474.html 图片来源于九正建材网]]]
对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统,应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。 [5]
7、机型尽量统一
一个企业,应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题: [5]
1)机型统一,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。 [5]
2)机型统一,其功能和使用方法类似,有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 [5]
3)机型统一,其外部设备通用,资源可共享,易于联网通信,配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。 [5]
=='''应用概况'''==
[[File:114559299616966.jpg|缩略图|250px|[http://pic.sogou.com/d?query=PLC%B5%C4%D0%CD%BA%C5&mode=1&did=50#did49 原图链接][http://www.cn716.com/sellmarket/sell8904981.shtml 图片来源于中国企业链网]]]
1、开环控制
开关量的开环控制是PLC的最基本控制功能。PLC的指令系统具有强大的逻辑运算能力,很容易实现定时、计数、顺序(步进)等各种逻辑控制方式。大部分PLC就是用来取代传统的继电 [[ 接触器 ]] 控制系统。 [9]
2、模拟量闭环
对于模拟量的闭环控制系统,除了要有开关量的输入输出外,还要有模拟量的输入输出点,以便采样输入和调节输出实现对 [[ 温度 ]] 、流量、 [[ 压力 ]] 、 [[ 位移 ]] 、 [[ 速度 ]] 等参数的连续调节与控制。目前的PLC不但大型、中型机具有这种功能外,还有些小型机也具有这种功能。 [9]
3、数字量控制
控制系统具有旋转 [[ 编码器 ]] 和脉冲伺服装置(如 [[ 步进电动机]])时,可利用PLC实现接收和输出高速 [[ 脉冲 ]] 的功能,实现数字量控制,较为先进的PLC还专门开发了数字控制模块,可实现曲线插补功能,近来又推出了新型运动单元模块,还能提供数字量控制技术的编程语言,使PLC实现数字量控制更加简单。 [9]
4、数据采集监控
[[Category:400 由于PLC主要 應 用 于现场控制,所以采集现场数据是十分必要的功能,在此基础上将PLC与上位计算机或触摸屏相连接,既可以观察这些数据的当前值,又能及时进行统计分析,有的PLC具有数据记录单元,可以用一般个人电脑的存储卡插入到该单元中保存采集到的数据。PLC的另一个特点是自检信号多.利用这个特点,PLC控制系统可以实现白诊断式监控,减少系统的故障,提高系统的可靠性。 [9科學總論]]