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通訊模塊PIC2(A413240)
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通訊模塊PIC2(A413240)

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1PLC概念

PLC問世以來,盡管時間不長,但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化,國際電工委員會(IEC)先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿,第二稿,并在19872月通過了對它的定義:

“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序,執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備,都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,易于擴充其功能的原則設(shè)計!

為了避免與個人計算機PCPersonal Computer)相混淆,所以改為PLCProgrammable Logic Controller)即可編程邏輯控制器,但從功能上講,現(xiàn)在的PLC早已不是原來意義上的“PLC”了。

總之,可編程控制器是一臺計算機,它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計制造的計算機。它具有豐富的輸入、輸出接口,并且具有較強的驅(qū)動能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用,在實際應(yīng)用時,其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置,其軟件需根據(jù)控制要求進行設(shè)計編制。

2.PLC特點

(1)可靠性高,抗干擾能力強

工業(yè)生產(chǎn)一般對控制設(shè)備要求很高,應(yīng)具有很強的抗干擾能力和高的可靠性,能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作,平均故障間隔時間長,故障修復(fù)時間短。這是PLC控制優(yōu)于微機控制的一大特點。例如日本的三菱公司F1F2系列平均故障間隔時間長達30h,而A系列的可靠性比F1、F2系列更高。

PLC控制系統(tǒng)的故障通常有兩種:一種是偶發(fā)性故障,即由于惡劣環(huán)境(電磁干擾、超高溫、過電壓、欠電壓)引起的,這類故障只要不引起系統(tǒng)部件的損壞,一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常,系統(tǒng)本應(yīng)隨之恢復(fù)正常,但因PLC受外界影響后,內(nèi)部存儲的信息被破壞,必須從初始狀態(tài)重新起動。另一類是永久性故障,是由于元器件不可恢復(fù)的損壞引起的。

PLC設(shè)計中,可以從硬件和軟件兩方面采取措施,防止以上故障的發(fā)生,以提高其可靠性。主要措施有:

硬件措施有:

屏蔽:對電源變壓器、CPU編程器等主要部件,采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進行屏蔽,以防外界干擾。

濾波:對供電系統(tǒng)及輸入/輸出線路采用多種形式的濾波,如LCπ型濾波網(wǎng)絡(luò),以消除高頻干擾和削弱各種模塊之間的相互影響。

電源的調(diào)整與保護:對微處理器這個核心部件所需的+5V電源,采用多級濾波,并用集成電壓調(diào)整器進行調(diào)整,以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓影響。

隔離:在微處理器與輸入/輸出電路之間,采用光電隔離,有效地隔離輸入/輸出間電的聯(lián)系,減少故障和誤動作的可能。

聯(lián)鎖:所有輸出模塊都受開門信號控制,而這個信號只在規(guī)定的各種條件都滿足時才有效,這樣就有效地防止了產(chǎn)生不正常輸出的可能性。

采用模塊式結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)有助于故障情況下短時修復(fù)。

設(shè)置環(huán)境檢測和診斷電路:這種分電路與軟件配合,可以實現(xiàn)靈活保護與故障指示等功能。

軟件措施有:

故障檢測:軟件定期地檢測外界環(huán)境,對諸如掉電、強干擾信號等情況能及時進行處理。

信息保護和恢復(fù):對偶發(fā)性故障只要故障條件出現(xiàn)時,不破壞PLC內(nèi)部的信息,一旦故障條件消失,就可恢復(fù)正常,繼續(xù)原來的工作。

設(shè)置了警戒時鐘WDT:如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定時間,預(yù)示了程序進入死循環(huán),立即報警。

加強對程序的檢查和檢驗:一旦程序有錯,立即報警并停止執(zhí)行。

對程序及動態(tài)數(shù)據(jù)進行電池后備:停電后,利用后備電池供電,有關(guān)狀態(tài)及信息就不會因此而丟失。

這樣,PLC的可靠性、抗干擾能力大大提高。例如美國通用電氣公司制成的PC控制模塊平均無故障率可達1千萬小時之多,組成系統(tǒng)后的平均無故障率可達45千萬小時。

2)編程簡單,使用方便

這是PLC優(yōu)于微機的另一個特點。目前大多數(shù)PLC采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”,即有傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀,又適合電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣和微機應(yīng)用水平,易于接受,與常用的匯編語言相比,更受歡迎。

這了進一步簡化編程,當(dāng)今的PLC還針對具體問題設(shè)計了諸如步進梯形指令、功能指令等。PLC是為車間操作人員而設(shè)計的,一般只要很短時間的訓(xùn)練即能學(xué)會使用。而微電腦控制系統(tǒng)則要求具有一定知識的人員操作。當(dāng)然,PLC的功能開發(fā),需要有軟件專家的幫助。

3)控制程序可變,具有很好的柔性

在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)線設(shè)備更新的情況下,不必改變PLC的硬設(shè)備,只要改變程序就可以滿足要求。所以PLC取代繼電器控制,而且具有繼電器所不具備的無可比擬的優(yōu)點。因此PLC除應(yīng)用于單機控制外,在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS),以至工廠自動化(FA)中也被大量采用。

4)功能完善

現(xiàn)代PLC具有數(shù)字和模擬量輸入輸出、邏輯和算術(shù)運算、定時、計數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄和顯示功能,使用設(shè)備水平大提高。

5)擴充方便,組合靈活

PLC產(chǎn)品具有各種擴充單元,可以方便地適應(yīng)不同工業(yè)控制需要的不同輸入輸出點及不同輸入輸出方式的系統(tǒng)。

6)減少了控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量

由于PLC采用軟件編程來達到控制功能,而不同于繼電器控制采用接線來達到控制功能,同時PLC又能率先進行模擬調(diào)試,并且操作化功能和監(jiān)視化功能很強,這些都減少了許多的工作量。

7)體積小、重量輕,是“機電一體化”特有的產(chǎn)品

一臺收錄機大小的PLC具有相當(dāng)于1.8m高的繼電器控制柜的功能,一般節(jié)電50%以上。

由于PLC是工業(yè)控制的專用計算機,其結(jié)構(gòu)緊密、堅固、體積小巧,并由于具備很強的抗干擾能力,使之易于裝入機械設(shè)備內(nèi)部,因而成為實現(xiàn)“機電一體化”較理想的控制設(shè)備。

由于PLC具備了以上特點,它把微計算機技術(shù)與繼電器控制技術(shù)很好地融合在一起,最新發(fā)展的PLC產(chǎn)品,還把直接數(shù)字控制(DDC)技術(shù)加進去,并具有監(jiān)控計算機聯(lián)網(wǎng)的功能。因而它的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè),既能改造傳統(tǒng)機械產(chǎn)品成為機電一體化的新一代產(chǎn)品,又適用于生產(chǎn)過程控制,實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、節(jié)能與降低成本。

總之,PLC技術(shù)代表了當(dāng)前電氣控制的世界先進水平,PLC與數(shù)控技術(shù)和工業(yè)機器人已成為機械工業(yè)自動化的三大支柱。

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