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三菱FX西门子S7200欧姆龙CP系列
中型机:
西门子S7300三菱Q系列
大型机:
ABControlLogix西门子S7400
各个行业厂商占领率不合.
不合国度的企业也不合亚洲企业三菱欧姆龙LG比较多.欧洲企业西门子AB施耐德比较多.
作为一个及格电气
●成长汗青
来源
年美国通用汽车公司提出代替继电器控制装配的请求;
1969年,美国数字装备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP—14,在美国通用汽车公司的临盆线上试用成功,初次采取程序化的手腕运用于电气控制,这是第一代可编程逻辑控制器,称ProgrammableLogicController,简称PLC,是世界上公认的第一台PLC.
1969年,美国研制出世界第一台PDP14;
1971年,日本研制出第一台DCS8;
1973年,德国西门子公司(SIEMENS)研制出欧洲第一台PLC,型号为SIMATICS4;
1974年,中国研制出第一台PLC,1977年开端工业运用.
成长
20世纪70年月初消失了微处理器.人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使可编程逻辑控制器增长了运算.数据传送及处理等功效,完成了真正具有盘算机特点的工业控制装配.此时的可编程逻辑控制器为微机技巧和继电器通例控制概念相联合的产品.小我盘算机成长起来后,为了便利和反应可编程控制器的功效特色,可编程逻辑控制器命名为ProgrammableLogicController(PLC).
20世纪70年月中末期,可编程逻辑控制器进入实用化成长阶段,盘算机技巧已周全引入可编程控制器中,使其功效产生了飞跃.更高的运算速度.超小型体积.更靠得住的工业抗干扰设计.模仿量运算.PID功效及极高的性价比奠基了它在现代工业中的地位.
20世纪80年月初,可编程逻辑控制器在先辈工业国度中已获得普遍运用.世界上临盆可编程控制器的国度日益增多,产量日益上升.这标记住可编程控制器已步入成熟阶段.
20世纪80年月至90年月中期,是可编程逻辑控制器成长最快的时代,年增长率一向保持为30~40%.在这时代,PLC在处理模仿量才能.数字运算才能.人机接口才能和收集才能得到大幅度进步,可编程逻辑控制器逐渐进入进程控制范畴,在某些运用上代替了在进程控制范畴处于统治地位的DCS体系.
20世纪末期,可编程逻辑控制器的成长特色是加倍顺应于现代工业的须要.这个时代成长了大型机和超小型机.诞生了各类各样的特别功效单元.临盆了各类人机界面单元.通信单元,使运用可编程逻辑控制器的工业控制装备的配套加倍轻易.
●根本构造
可编程逻辑控制器本质是一种专用于工业控制的盘算机,
可编程逻辑控制器
其硬件构造根本上与微型盘算机雷同,根本构成为:
一.电源
可编程逻辑控制器的电源在全部体系中起着十分重要的感化.假如没有一个优越的.靠得住的电源体系是无法正常工作的,是以,可编程逻辑控制器的制作商对电源的设计和制作也十分看重.一般交换电压摇动在+10%(+15%)范围内,可以不采纳其它措施而将PLC直接衔接到交换电网上去
二.中心处理单元(CPU)
中心处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢.它按照可编程逻辑控制器体系程序付与的功效吸收并存储从编程器键入的用户程序和数据;
检讨电源.存储器.I/O以及警惕准时器的状况,并能诊断用户程序中的语法错误.当可编程逻辑控制器投入运行时,起首它以扫描的方法吸收现场各输入装配的状况和数据,并分离存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经由敕令说明后按指令的划定履行逻辑或算数运算的成果送入I/O映象区或数据存放器内.等所有的用户程序履行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状况或输出存放器内的数据传送到响应的输出装配,如斯轮回运行,直到停滞运行.
为了进一步进步可编程逻辑控制器的靠得住性,对大型可编程逻辑控制器还采取双CPU构成冗余体系,或采取三CPU的表决式体系.如许,即使某个CPU消失故障,全部体系仍能正常运行.
三.存储器
存放体系软件的存储器称为体系程序存储器.
存放运用软件的存储器称为用户程序存储器.
四.输入输出接口电路
1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,感化是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道.
2.现场输出接口电路由输出数据存放器.选通电路和中止请求电路集成,感化可编程逻辑控制器经由过程现场输出接口电路向现场的履行部件输出响应的控制旌旗灯号.
五.功效模块
如计数.定位等功效模块.
六.通信模块[1]
工作道理
当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作进程一般分为三个阶段,即输入采样.用户程序履行和输出刷新三个阶段.完成上述三个阶段称作一个扫描周期.在全部运行时代,可编程逻辑控制器的CPU以必定的扫描速度反复履行上述三个阶段.
一.输入采样阶段
在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方法依次地读入所有输入状况和数据,并将它们存入I/O映象区中的响应的单元内.输入采样停滞后,转入用户程序履行和输出刷新阶段.在这两个阶段中,即使输入状况和数据产生变更,I/O映象区中的响应单元的状况和数据也不会转变.是以,假如输入是脉冲旌旗灯号,则该脉冲旌旗灯号的宽度必须大于一个扫描周期,才干包管在任何情形下,该输入均能被读入.
二.用户程序履行阶段
在用户程序履行阶段,可编程逻辑控制器老是按由上而下的次序依次地扫描用户程序(梯形图).在扫描每一条梯形图时,又老是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右.先上后下的次序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的成果,刷新该逻辑线圈在体系RAM存储区中对应位的状况;
或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状况;
或者肯定是否要履行该梯形图所划定的特别功效指令.
即,在用户程序履行进程中,只有输入点在I/O映象区内的状况和数据不会产生变更,而其他输出点和软装备在I/O映象区或体系RAM存储区内的状况和数据都有可能产生变更,并且排在上面的梯形图,其程序履行成果会对排鄙人面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起感化;
相反,排鄙人面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状况或数据只能到下一个扫描周期才干对排在其上面的程序起感化.
在程序履行的进程中假如运用立刻I/O指令则可以直接存取I/O点.即运用I/O指令的话,输入进程影像存放器的值不会被更新,程序直接从I/O模块取值,输出进程影像存放器会被立刻更新,这跟立刻输入有些差别.
三.输出刷新阶段
当扫描用户程序停滞后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段.在此时代,CPU按照I/O映象区内对应的状况和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动响应的外设.这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出.
功效特色
可编程逻辑控制器具有以下光鲜的特色.
1.运用便利,编程简略
采取简明的梯形图.逻辑图或语句表等编程说话,而无需盘算机常识,是以体系开辟周期短,现场调试轻易.别的,可在线修正程序,转变控制计划而不拆动硬件.
2.功效强,机能价钱比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户运用的编程元件,有很强的功效,可以实现异常庞杂的控制功效.它与雷同功效的继电器体系比拟,具有很高的机能价钱比.PLC可以经由过程通信联网,实现疏散控制,分散治理.
3.硬件配套齐备,用户运用便利,顺应性强
PLC产品已经尺度化.系列化.模块化,配备有品种齐备的各类硬件装配供用户选用,用户能灵巧便利地进行体系设置装备摆设,构成不合功效.不合范围的体系.PLC的装配接线也很便利,一般用接线端子衔接外部接线.PLC有较强的带负载才能,可以直接驱动一般的电磁阀和小型交换接触器.
硬件设置装备摆设肯定后,可以经由过程修正用户程序,便利快速地顺应工艺前提的变更.
4.靠得住性高,抗干扰才能强
传统的继电器控制体系运用了大量的中心继电器.时光继电器,因为触点接触不良,轻易消失故障.PLC用软件代替大量的中心继电器和时光继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可削减到继电器控制体系的1/101/100,因触点接触不良造成的故障大为削减.
PLC采纳了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰才能,平均无故障时光达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业临盆现场,PLC已被宽大用户公以为最靠得住的工业控制装备之一.
5.体系的设计.装配.调试工作量少
PLC用软件功效代替了继电器控制体系中大量的中心继电器.时光继电器.计数器等器件,使控制柜的设计.装配.接线工作量大大削减.
PLC的梯形图程序一般采取次序控制设计法来设计.这种编程办法很有纪律,很轻易控制.对于庞杂的控制体系,设计梯形图的时光比设计雷同功效的继电器体系电路图的时光要少得多.
PLC的用户程序可以在试验室模仿调试,输入旌旗灯号用小开关来模仿,经由过程PLC上的发光二极管可不雅察输出旌旗灯号的状况.完成了体系的装配和接线后,在现场的统调进程中发明的问题一般经由过程修正程序就可以解决,体系的调试时光比继电器体系少得多.
6.维修工作量小,维修便利
PLC的故障率很低,且有完美的自诊断和显示功效.PLC或外部的输入装配和履行机构产生故障时,可以根据PLC上的发光二极管或编程器供给的信息敏捷地查明故障的原因,用改换模块的办法可以敏捷地消除故
体系集成
在制作工业中消失大量的开关量为主的开环的次序控制,它按照逻辑前提进行次序动作号按照时序动作;
别的还有与次序.时序无关的按照逻辑关系进行连锁呵护动作的控制;
以及大量的开关量.脉冲量.计时.计数器.模仿量的越限报警等状况量为主的—离散量的数据收集监督.因为这些控制和监督的请求,使PLC成长成了代替继电器线路和进行次序控制为主的产品.PLC厂家在本来CPU模板上提逐渐增长了各类通信接口,现场总线技巧及以太网技巧也同步成长,使PLC的运用范围越来越普遍.PLC具有稳固靠得住.价钱便宜.功效齐备.运用灵巧便利.操纵保护便利的长处,这是它能持久的占领市场的根来源基础因.
PLC控制器本身的硬件采取积木式构造,有母板,数字I/O模板,模仿I/O模板,还有特别的定位模板,条形码辨认模板等模块,用户可以根据须要采取在母板上扩大或者运用总线技巧配备长途I/O从站的办法来得到想要的I/O数量.
PLC在实现各类数量的I/O控制的同时,还具备输出模仿电压和数字脉冲的才能,使得它可以控制各类能吸收这些旌旗灯号的伺服电机,步进电机,变频电机等,加上触摸屏的人机界面支撑,施耐德的PLC可以知足您在进程控制中任何层次上的需求.
选型规矩
在可编程逻辑控制器体系设计时,起首应肯定控制计划,下一步工作就是可编程逻辑控制器工程设计选型.工艺流程的特色和运用请求是设计选型的重要根据.可编程逻辑控制器及有关装备应是集成的.尺度的,按照易于与工业控制体系形成一个整体,易于扩充其功效的原则选型所选用可编程逻辑控制器应是在相干工业范畴有投运事迹.成熟靠得住的体系,可编程逻辑控制器的体系硬件.软件设置装备摆设及功效应与装配范围和控制请求相顺应.熟习可编程序控制器.功效表图及有关的编程说话有利于缩短编程时光,是以,工程设计选型和估算时,应具体剖析工艺进程的特色.控制请求,明白控制义务和范围肯定所需的操纵和动作,然后根据控制请求,估算输入输出点数.所需存储器容量.肯定可编程逻辑控制器的功效.外部装备特点等,最后选择有较高机能价钱比的可编程逻辑控制器和设计响应的控制体系.
一.输入输出(I/O)点数的估算
I/O点数估算时应斟酌恰当的余量,平日根据统计的输入输出点数,再增长10%~20%的可扩大余量后,作为输入输出点数估算数据.现实订货时,还需根据制作厂商可编程逻辑控制器的产品特色,对输入输出点数进行圆整.
二.存储器容量的估算
存储器容量是可编程序控制器本身能供给的硬件存储单元大小,程序容量是存储器顶用户运用项目运用的存储单元的大小,是以程序容量小于存储器容量.设计阶段,因为用户运用程序还未编制,是以,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必定估算,平日采取存储器容量的估算来替代.
存储器内存容量的估算没有固定的公式,很多文献资估中给出了不合公式,大体上都是按数字量I/O点数的10~15倍,加上模仿I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个字),别的再按此数的25%斟酌余量.
三.控制功效的选择
该选择包含运算功效.控制功效.通信功效.编程功效.诊断功效和处理速度等特点的选择.
1.运算功效
简略可编程逻辑控制器的运算功效包含逻辑运算.计时和计数功效;
通俗可编程逻辑控制器的运算功效还包含数据移位.比较等运算功效;
较庞杂运算功效有代数运算.数据传送等;
大型可编程逻辑控制器中还有模仿量的PID运算和其他高等运算功效.跟着凋谢体系的消失,在可编程逻辑控制器中都已具有通信功效,有些产品具有与下位机的通信,有些产品具有与同位机或上位机的通信,有些产品还具有与工场或企业网进行数据通信的功效.设计选型时应从现实运用的请求动身,合理选用所需的运算功效.大多半运用处合,只须要逻辑运算和计时计数功效,有些运用须要数据传送和比较,当用于模仿量检测和控制时,才运用代数运算,数值转换和PID运算等.要显示数据时须要译码和编码等运算.
2.控制功效
控制功效包含PID控制运算.前馈抵偿控制运算.比值控制运算等,应根据控制请求肯定.可编程逻辑控制器重要用于次序逻辑控制,是以,大多半场合常采取单回路或多回路控制器解决模仿量的控制,有时也采取专用的智能输入输出单元完成所需的控制功效,进步可编程逻辑控制器的处理速度和节俭存储器容量.例如采取PID控制单元.高速计数器.带速度抵偿的模仿单元.ASC码转换单元等.
3.通信功效
大中型可编程逻辑控制器体系应支撑多种现场总线和尺度通信协定(如TCP/IP),须要时应能与工场治理网(TCP/IP)相衔接.通信协定应相符ISO/IEEE通信尺度,应是凋谢的通信收集.
可编程逻辑控制器体系的通信接口应包含串行和并行通信接口.RIO通信口.经常运用DCS接口等;
大中型可编程逻辑控制器通信总线(含接口装备和电缆)应1:
1冗余设置装备摆设,通信总线应相符国际尺度,通信距离应知足装配现实请求.
可编程逻辑控制器体系的通信收分散,上级的收集通信速度应大于1Mbps,通信负荷不大于60%.可编程逻辑控制器体系的通信收集重要情势有下列几种情势:
1).PC为主站,多台同型号可编程逻辑控制器为从站,构成简略单纯可编程逻辑控制器收集;
2).1台可编程逻辑控制器为主站,其他同型号可编程逻辑控制器为从站,构成主从式可编程逻辑控制器收集;
3).可编程逻辑控制器收集经由过程特定收集接口衔接到大型DCS中作为DCS的子网;
4).专用可编程逻辑控制器收集(各厂商的专用可编程逻辑控制器通信收集).
为减轻CPU通信义务,根据收集构成的现实须要,应选择具有不合通信功效的(如点对点.现场总线.)通信处理器.
4.编程功效
离线编程方法:
可编程逻辑控制器和编程器公用一个CPU,编程器在编程模式时,CPU只为编程器供给办事,不合错误现场装备进行控制.完成编程后,编程器切换到运行模式,CPU对现场装备进行控制,不克不及进行编程.离线编程方法可下降体系成本,但运用和调试不便利.在线编程方法:
CPU和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场控制,并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期,主机就根据新收到的程序运行.这种方法成本较高,但体系调试和操纵便利,在大中型可编程逻辑控制器中常采取.
五种尺度化编程说话:
次序功效图(SFC).梯形图(LD).功效模块图(FBD)三种图形化说话和语句表(IL).构造文本(ST)两种文本说话.选用的编程说话应遵照其尺度(IEC6113123),同时,还应支撑多种说话编程情势,如C,Basic等,以知足特别控制场合的控制请求.
5.诊断功效
可编程逻辑控制器的诊断功效包含硬件和软件的诊断.硬件诊断经由过程硬件的逻辑断定肯定硬件的故障地位,软件诊断分内诊断和外诊断.经由过程软件对PLC内部的机能和功效进行诊断是内诊断,经由过程软件对可编程逻辑控制器的CPU与外部输入输出等部件信息交换功效进行诊断是外诊断.
可编程逻辑控制器的诊断功效的强弱,直接影响对操纵和保护人员技巧才能的请求,并影响平均维修时光.
6.处理速度
可编程逻辑控制器采取扫描方法工作.从及时性请求来看,处理速度应越快越好,假如旌旗灯号中断时光小于扫描时光,则可编程逻辑控制器将扫描不到该旌旗灯号,造成旌旗灯号数据的丧掉.
处理速度与用户程序的长度.CPU处理速度.软件质量等有关.可编程逻辑控制器接点的响应快.速度高,每条二进制指令履行时光约0.2~0.4Ls,是以能顺应控制请求高.响应请求快的运用须要.扫描周期(处理器扫描周期)应知足:
小型可编程逻辑控制器的扫描时光不大于0.5ms/K;
大中型可编程逻辑控制器的扫描时光不大于0.2ms/K.
四.可编程逻辑控制器的类型
可编程逻辑控制器按构造分为整体型和模块型两类,按运用情形分为现场装配和控制室装配两类;
按CPU字长分为1位.4位.8位.16位.32位.64位等.从运用角度动身,平日可按控制功效或输入输出点数选型.
整体型可编程逻辑控制器的I/O点数固定,是以用户选择的余地较小,用于小型控制体系;
模块型可编程逻辑控制器供给多种I/O卡件或插卡,是以用户可较合理地选择和设置装备摆设控制体系的I/O点数,功效扩大便利灵巧,一般用于大中型控制体系.
五PLC输入/输出类型
开关量
开关量重要指开入量和开出量,是指一个装配所带的帮助点,譬如变压器的温控器所带的继电器的帮助点(变压器超温后变位).阀门凸轮开关所带的帮助点(阀门开关后变位),接触器所带的帮助点(接触器动作后变位).热继电器(热继电器动作后变位),这些点一般都传给PLC或综保装配,电源一般是由PLC或综保装配供给的,本身本身不带电源,所以叫无源接点,也叫PLC或综保装配的开入量.
1.数字量
在时光上和数量上都是离散的物理量称为数字量.把暗示数字量的旌旗灯号叫数字旌旗灯号.把工作在数字旌旗灯号下的电子电路叫数字电路.
例如:
用电子电路记载从主动临盆线上输出的零件数量时,每送出一个零件便给电子电路一个旌旗灯号,使之记1,而日常平凡没有零件送出时加给电子电路的旌旗灯号是0,地点为记数.可见,零件数量这个旌旗灯号无论在时光上照样在数量上都是不中断的,是以他是一个数字旌旗灯号.最小的数量单位就是1个.
2.模仿量
在时光上或数值上都是中断的物理量称为模仿量.把暗示模仿量的旌旗灯号叫模仿旌旗灯号.把工作在模仿旌旗灯号下的电子电路叫模仿电路.
热电偶在工作时输出的电压旌旗灯号就属于模仿旌旗灯号,因为在任何情形下被测温度都不成能产生突跳,所以测得的电压旌旗灯号无论在时光上照样在数量上都是中断的.并且,这个电压旌旗灯号在中断变更进程中的任何一个取值都是具体的物理意义,即暗示一个响应的温度.
六转换道理
1.数模转换器是将数字旌旗灯号转换为模仿旌旗灯号的体系,一般用低通滤波即可以实现.数字旌旗灯号先辈行解码,即把数字码转换成与之对应的电平,形成阶梯状旌旗灯号,然落后行低通滤波.
根据旌旗灯号与体系的理论,数字阶梯状旌旗灯号可以看作幻想冲激采样旌旗灯号和矩形脉冲旌旗灯号的卷积,那么由卷积定理,数字旌旗灯号的频谱就是冲激采样旌旗灯号的频谱与矩形脉冲频谱(即Sa函数)的乘积.如许,用Sa函数的倒数作为频谱特点抵偿,由数字旌旗灯号即可恢复为采样旌旗灯号.由采样定理,采样旌旗灯号的频谱司幻想低通滤波便得到本来模仿旌旗灯号的频谱.
一般实现时,不是直接根据这些道理,因为尖利的采样旌旗灯号很难获得,是以,这两次滤波(Sa函数和幻想低通)可以归并(级联),并且因为这各体系的滤波特点是物理不成实现的,所以在真实的体系中只能近似完成.
2.模数转换器是将模仿旌旗灯号转换成数字旌旗灯号的体系,是一个滤波.采样保持和编码的进程.
模仿旌旗灯号经带限滤波,采样保持电路,变成阶梯外形旌旗灯号,然后经由过程编码器,使得阶梯状旌旗灯号中的各个电平变成二进制码.
选择型号
PLC产品的种类繁多.PLC的型号不合,对应着其构造情势.机能.容量.指令体系.编程方法.价钱等均各不雷同,实用的场合也各有侧重.是以,合理选用PLC,对于进步PLC控制体系的技巧经济指标有侧重要意义.
PLC机型的选择
PLC的选择重要应从PLC的机型.容量.I/O模块.电源模块.特别功效模块.通信联网才能等方面加以分解斟酌.PLC机型选择的基来源基础则是在知足功效请求及包管靠得住.保护便利的前提下,力争最佳的机能价钱比.选择时应重要斟酌到合理的构造型式,装配方法的选择,响应的功效请求,响应速度请求,体系靠得住性的请求,机型尽量同一等身分.
一.合理的构造型式
PLC重要有整体式和模块式两种构造型式.
整体式PLC的每一个I/O点的平均价钱比模块式的便宜,且体积
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