文档介绍：第10章可编程序控制器及应用
PLC的发展概况和主要特点
PLC的基本结构与工作原理
PLC的指令与编程
编程技巧
* OMRON PLC的计算机辅助编程
思考题与习题
PLC的发展概况和主要特点
可编程序控制器的产生和现状
第一台PLC是美国数字设备公司研制生产的,并成功地应用到美国通用汽车公司(GM)的生产线上。它既具有继电控制系统的外部特性,又具有计算机的可编程性、通用性和灵活性, 并开创了自动控制设备的新局面。
20世纪70年代中期, 随着大规模集成电路和微型计算机技术的发展,美国、日本、德国等把微处理器引入PLC,使可编程序逻辑控制器具有更多的计算机功能,不仅用软件编程取代了硬连线逻辑,还增加了数字运算、数据处理和数据通信功能,并且做到了小型化。在编程方面采用了面向生产、面向用户的语言,使广大工程技术人员以及具有电工知识的人员乐于接受和应用,因此得到了迅速而广泛的推广。20世纪80年代, 国外工业界把引进了微处理器的可编程序逻辑控制器正式命名为可编程序控制器(programmable controller,简称PC)。在我国,一部分技术人员为了将其与个人计算机(puter,简称PC)区别开来,仍把可编程序控制器简称为PLC, 本书中为了叙述方便也称其为PLC。
1985年1月, 国际电工委员会对可编程序控制器给出如下定义:“可编程序控制器是一种数字运算的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在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,并通过数字式、模拟式的输入和输出, 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设备, 都应按易于与工业控制系统连成一个整体,易于扩充的原则设计”。
可编程序控制器的发展相当迅速,在发达国家的应用几乎覆盖所有工业企业。PLC的销售额年增长率在20%以上,PLC品种已多达数百种,世界上几十家著名的电气工厂都在生产PLC装置。目前,美国处于领先地位,著名的生产厂家有德州公司、通用电气公司、歌德公司、数字设备公司等。日本自1971年引进PLC技术后,发展也非常快,三菱公司、日立公司和立石公司是日本最大的三家PLC生产厂家。德国的西门子公司、荷兰的飞利浦公司及英国、法国等都生产自己的PLC。
可编程序控制器的特点和应用
可编程序控制器专为在工业环境下应用而设计,以用户需要为主,又采用了先进的微型计算机技术,具有以下显著特点:
(1) 可靠性高。PLC由于选用了大规模集成电路和微处理器,因而系统器件数大大减少,并且在硬件和软件的设计制造过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施,使它能适应恶劣的工作环境,从而具有很高的可靠性。PLC控制系统平均无故障工作时间可达20 000小时以上,美国GE公司带冗余系统的PLC无故障工作时间高达40 000~50 000小时。高可靠性是PLC成为通用自动控制设备的首选条件之一。
(2) 编程简单、使用方便。PLC的编程采用类似继电控制系统电气原理的梯形图,用串联、并联、定时、计数等人们所熟悉的概念,使计算机语言大众化,例如比较熟练的电工和熟悉工艺知识的人员几天内就能学会,这是PLC得到推广的重要原因之一。
(3)通用性好,具有在线修改能力。PLC的硬件采用模块化结构,可以灵活地组态以适应不同的控制对象、控制规模和控制功能的要求,给组成各种系统带来极大的方便。 PLC控制系统中的控制电路是由软件编程完成的,只要对应用程序进行修改就可以满足不同的控制要求,因此PLC具有在线修改能力,功能易于扩展,给生产带来了“柔性”,具有广泛的工业通用性。
(4) 缩短设计、施工、投产试制周期,维护容易。目前PLC产品已实现了系列化、标准化,正朝着通用化方向发展。设计人员只需要根据控制系统的需要,选用相应的模块进行组件设计即可。用软件编程代替了继电控制的硬连线, 大大减轻了繁重的安装和接线工作,这不仅提高了可靠性, 还极大地缩短了施工周期。PLC还具有故障检测及显示功能, 使故障处理时间可缩短为10分钟,对维护人员的技术水平要求也不太高。
(5) 体积小。由于采用了微型计算机技术,因而使PLC实现了小型化和超小型化,很容易装入机械设备内部,便于实现机电一体化。
由于上述特点,PLC作为通用自动控制设备,可用于单一机电设备的控制,也可用于工艺过程的控制,而且控制精度相当高,操作简便,又具有很大的灵活性和可扩展性。因此,PLC广泛应用于机械制造、冶金、化工、交通、电子、电力、纺织、印刷及食品等几乎所有工业行业。