1.PLC是什么
PLC又叫可编程序控制器,是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计 。
它采用了可编程序的存储器,用来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指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程 。
可编程序控制器及其有关的外围设备,都应按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设计 。
2.PLC的分类
PLC产品种类繁多,其规格和性能也各不相同 。对于PLC,通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类 。
2.1.按结构形式分类
根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类 。
(1)整体式PLC
整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,如图所示 。具有结构紧凑、体积小、价格低的特点 。小型PLC一般采用这种整体式结构 。
整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成,基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等;扩展单元内只有I/O和电源等,而没有CPU 。
基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接 。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功能得以扩展 。
(2)模块式PLC
【电气人口中的plc是什么意思?在电气行业有什么用?】模块式PLC将PLC的各组成部分分别做成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块 。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上 , 如图所示 。
这种模块式PLC的特点是配置灵活 , 可根据需要选配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修 。大、中型PLC一般采用模块式结构 。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓的叠装式PLC 。
叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行连接的 , 并且各模块可以一层层地叠装 。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧 。
2.2.按功能分类
根据PLC的功能不同 , 可将PLC分为低档、中档、高档三类 。
(1)低档PLC
低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较及通信等功能,主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统 。
(2)中档PLC
中档PLC除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序及通信联网等功能;有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂的控制系统 。
(3)高档PLC
高档PLC除具有中档PLC的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等 。
高档PLC具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统 , 进而实现工厂自动化 。
2.3.按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数多少,可将PLC分为小型、中型和大型三类 。
(1)小型PLC
小型PLC的I/O点数小于256,具有单CPU及8位或16位处理器 , 用户存储器容量为4KB以下 。例如:三菱FX0S系列 。
(2)中型PLC
中型PLC的I/O点数在256~2048 , 具有双CPU,用户存储器容量为2~8KB 。
(3)大型PLC
大型PLC的I/O点数大于2048,具有多CPU及16位或32位处理器,用户存储器容量为8~16KB 。
世界上,PLC产品可按地域分成三大流派 , 一个流派是美国产品,一个流派是欧洲产品 , 一个流派是日本产品 。
美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的,因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性 。
而日本的PLC技术是由美国引进的 , 对美国的PLC产品有一定的继承性,但日本的主推产品定位在小型PLC上 。美国和欧洲以大中型PLC而闻名,而日本则以小型PLC著称 。
常见的PLC如表所示:
在发达的工业国家,PLC已经广泛地应用在所有的工业部门,随着PLC的性能价格比不断提高,过去许多使用专用计算机的场合也可以使用PLC 。PLC的应用范围不断的扩大,主要有以下几个方面:
1、开关量逻辑控制
这是PLC最基本最广泛的应用 , PLC的输入信号和输出信号都是只有通/断状态的开关量信号,这种控制与继电器控制最为接近,可以用价格较低 , 仅有开关量控制功能的PLC作为继电器控制系统的替代物 。开关量逻辑控制可以用于单台设备,也可以用于自动生产线 , 如各种继电控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制,电梯的控制,化工系统中各种泵和电磁阀的控制,冶金系统的高炉上料系统,轧机 , 连铸机、飞剪的控制,电镀生产线、啤酒灌装生产线、汽车装配生产线、电视机和收音机生产线的控制等 。
2、运动控制
PLC可用于对直线运动或圆周运动的控制 。早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构 , 现在一般使拥有专用的运动控制模块,世界上各主要PLC厂家生产的PLC几乎都有运动控制功能 。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械 , 如金属切削机床,金属成型机械、装配机械、机器人、电梯等 。
3、闭环过程控制
过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制 。PLC通过模拟量I/O模块,实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换 。并对模拟量实行闭环PID控制 。现代的大中型PLC一般都有PID闭环控制功能,这一功能可以用专用的智能PID模块PID子程序来实现,也可以设计PID子程序来完成 , 更多的使用专用PID功能指令来完成 。PLC的模拟量PID控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备,以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业 。
4、数据处理
现代的PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据运算、转换、排序和查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析和处理 。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较,也可以用通信功能传到别的智能装置 , 或者将他们打印制表,数据处理一般用于大型控制系统,如无人柔性制造系统 , 也可以用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统 。
5、通信
PLC的通信包括可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备的通信 。随着计算机控制的发展,近年来国外工厂自动化通信网络发展的很快,各著名的PLC生产厂商都推出了PLC之间的网络系统 。
并不是所有的PLC都有上述全部功能,有些小型可编程序控制器只具有上述的部分功能,但是价格较低 。