西安plc入門培訓(xùn)

在自動化控制領(lǐng)域,PLC是一種重要的控制設(shè)備.目前,世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品,應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè).為了使各位初學(xué)者更方便地了解PLC,本文對PLC的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識作一簡介,以期對各位網(wǎng)友有所幫助.
一、PLC的發(fā)展歷程
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,大量的開關(guān)量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數(shù)據(jù)采集.傳統(tǒng)上,這些功能是**氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的.1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,第二年,美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置,首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制,這就是**代可編程序控制器,稱Programmable Controller（PC）.
個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后,為了方便,也為了反映可編程控制器的功能特點,可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）,現(xiàn)在,仍常常將PLC簡稱PC.
PLC的定義有許多種.國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：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)境下應(yīng)用而設(shè)計.它采用可編程序的存貯器,用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并**數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設(shè)計.
上世紀80年代至90年代中期,是PLC發(fā)展*快的時期,年增長率一直保持為30~40%.在這時期,PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高,PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域,在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng).
PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點.PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位,在可預(yù)見的將來,是無法取代的.
二、PLC的構(gòu)成
從結(jié)構(gòu)上分,PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種.固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個不可拆卸的整體.模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置.
三、CPU的構(gòu)成
CPU是PLC的核心,起神經(jīng)中樞的作用,每套PLC至少有一個CPU,它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù),并存入規(guī)定的寄存器中,同時,診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等.進入運行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,去指揮有關(guān)的控制電路.
CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路.內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù),是PLC不可缺少的組成單元.
在使用者看來,不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路,但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解.CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令.但工作節(jié)奏由震蕩信號控制.運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,在控制器指揮下工作.寄存器參與運算,并存儲運算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作.
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),它們決定著PLC的工作速度,IO數(shù)量及軟件容量等,因此限制著控制規(guī)模.
四、I/O模塊
PLC與電氣回路的接口,是**輸入輸出部分（I/O）完成的.I/O模塊集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài).輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反.I/O分為開關(guān)量輸入（DI）,開關(guān)量輸出（DO）,模擬量輸入（AI）,模擬量輸出（AO）等模塊.
開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號,模擬量是指連續(xù)變化的量.常用的I/O分類如下：
開關(guān)量：按電壓水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔離方式分,有繼電器隔離和晶體管隔離.
模擬量：按信號類型分,有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等.
除了上述通用IO外,還有特殊IO模塊,如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊.
按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,I/O模塊可多可少,但其*大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,即受*大的底板或機架槽數(shù)限制.
五、電源模塊
PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源.同時,有的還為輸入電路提供24V的工作電源.電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC）,直流電源（常用的為24VAC）.
六、底板或機架
大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,其作用是：電氣上,實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使CPU能訪問底板上的所有模塊,機械上,實現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構(gòu)成一個整體.
七、PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備
1、編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件,用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,但它不直接參與現(xiàn)場控制運行.小編程器PLC一般有手持型編程器,目前一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器.
2、人機界面：*簡單的人機界面是指示燈和按鈕,目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛,由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面非常普及.
3、輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器,輸入模擬量的電位器,打印機等.
八、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)
依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù).因此,網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著,甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點說法.
PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能,它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息,形成一個統(tǒng)一的整體,實現(xiàn)分散集中控制.多數(shù)PLC具有RS-232接口,還有一些內(nèi)置有支持各自通信**的接口.
PLC的通信,還未實現(xiàn)互操作性,IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn),PLC各廠家均有采用.
對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng))來講,選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的.首先,網(wǎng)絡(luò)必須是開放的,以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次,針對不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求,選擇網(wǎng)絡(luò)的形式,這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的**、機制的前提下進行；再次,綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題,確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn).