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干货丨一文讲清PLC前世今生!(一)

2023-7-7新闻



本文讲述的具体内容为——可编程逻辑控制器(PLC):基础知识,类型和应用的相关内容。原文作者Vidya Muthukrishnan;来自electrical4u,文章经过机翻以及人工校对。全文阅读时长约5分钟。





01

 什么是可编程控制器?


PLC 是 “可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)”。PLC 是一种专门设计用于在恶劣的工业环境(例如极端温度、潮湿、干燥和/或多尘条件)下可靠运行的计算机。PLC 用于实现自动化工业流程,例如制造厂的装配线、矿石加工厂或废水处理厂。


PLC与你家里的个人电脑有许多共同的特点。它们都有电源、CPU(中央处理器)、输入和输出 (I/O)、内存和操作软件(虽然是不同的操作软件)。


最大的区别是,PLC可以执行PC无法做到的离散和连续功能,而且PLC更适合粗糙的工业环境。PLC可以被认为是一种 "加固的 "数字计算机,管理工业环境中的机电过程。


PLC在自动化领域发挥着至关重要的作用,它使用更大的SCADA系统的组成部分。PLC可以根据过程的操作要求进行编程。在制造业中,由于生产性质的改变,将会需要重新编程。为了克服这一困难,基于PLC的控制系统被引入了。在研究PLC的各种应用之前,我们将首先讨论PLC基础知识。


02

可编程控制器基础知识


PLC由Dick Morley于1964年发明。从那时起,PLC彻底改变了工业和制造业。PLC有广泛的功能,如计时、计数、计算、比较和处理各种模拟信号。


与“硬接线(hard-wired)”控制系统相比,PLC的主要优势在于,你可以在对PLC编程后再去对其进行修改,不需过高的成本(只是程序员的时间成本)。在硬接线控制系统中,你基本上必须拔掉电线,从头开始(这更昂贵且需要更长的时间)。让我们看一个例子来更好地理解这一优势。


想象一下,你有一盏灯连接到开关。一般来说,这盏灯,灯在两种条件下工作 - 开和关。现在,现在给你一个任务,当你打开开关时,指示灯仅在 30 秒后亮起(原文:the light should glow only after 30 seconds)。有了这种硬接线的设置——我们陷入了困境。实现这一目标的唯一方法就是彻底重新布线我们的线路,添加一个定时继电器。仅仅是一个小的改变,却十分的麻烦。

电灯开关


这就是(PLC)可编程逻辑控制器的用武之地,它不需要任何额外的接线和硬件来确保更改。相反,它只需要对代码进行简单的更改,对PLC进行编程,使其在开关打开30秒后打开灯。因此,通过使用PLC,可以轻松合并多个输入和输出。


这只是一个简单的例子——PLC能够控制更大、更复杂的过程。PLC可以根据用户的应用和需求进行定制。

由 PLC 操作的灯



03

PLC如何工作?


可编程逻辑控制器(PLC)的 工作可以很容易地理解为一种称为扫描周期的循环扫描方法。

PLC 工作原理框图


PLC 扫描过程包括以下步骤:


① 操作系统开始循环和检测时间。

② CPU 开始从输入模块读取数据并检查所有输入的状态。

③ CPU开始执行用继电器梯形逻辑或任何其他PLC编程语言编写的用户或应用程序。

④ 接下来,CPU执行所有内部诊断和通信任务。

⑤ 根据程序结果,它将数据写入输出模块,以便更新所有输出。

⑥ 只要 PLC 处于运行模式,此过程就会继续。


04

可编程控制器的物理结构


PLC的结构几乎类似于计算机的体系结构。

PLC框图


可编程逻辑控制器(PLC)持续监控来自各种输入传感设备(例如加速度计、体重秤、硬连线信号等)的输入值,并根据生产和行业的性质产生相应的输出。一个典型的PLC框图由五个部分组成,即:


① 机架或机箱

② 电源模块

③ 中央处理器 (CPU)

④ 输入和输出模块

⑤ 通信接口模块


05

机架或机箱



在所有 PLC 系统中,PLC 机架或机箱是最重要的模块,并充当系统的骨干。PLC有不同的形状和尺寸。当涉及更复杂的控制系统时,它需要更大的PLC机架。


小型PLC配备固定I/O引脚配置。因此,他们选择了模块化机架PLC,它接受不同类型的I / O模块,具有滑动和适合概念。所有 I/O 模块都将驻留在此机架/机箱内。


PLC机架故障



06

电源模块


该模块用于为整个PLC系统提供所需的电源。它将可用的交流电源转换为CPU和I / O模块所需的直流电源。PLC 通常采用 24V 直流电源工作。很少有PLC使用隔离电源。



07

中央处理器模块和内存


CPU模块有一个中央处理器,ROM和RAM内存。ROM 内存包括操作系统、驱动程序和应用程序。RAM存储器用于存储程序和数据。CPU是具有八进制或六角形微处理器的PLC的大脑。


作为基于微处理器的CPU,它取代了定时器、继电器和计数器。两种类型的处理器作为单个比特或文字处理器可以与PLC合并。一位处理器用于执行逻辑功能。而文字处理器用于处理文本、数字数据、控制和记录数据。


CPU从传感器读取输入数据,对其进行处理,最后将命令发送到控制设备。直流电源,如前面讨论所述,是必需的电压信号。CPU还包含其他电气部件,用于连接其他单元使用的电缆。


{ 敬请期待下一期······ }



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