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幹貨丨一文講清PLC前世今生!(一)

2023-7-7新聞



本文講述的(de)具體内容爲——可(kě)編程邏輯控制器(PLC):基礎知識,類型和(hé)應用(yòng)的(de)相關内容。原文作者Vidya Muthukrishnan;來(lái)自electrical4u,文章(zhāng)經過機翻以及人(rén)工校對(duì)。全文閱讀時(shí)長(cháng)約5分(fēn)鐘(zhōng)。





01

 什(shén)麽是可(kě)編程控制器?


PLC 是 “可(kě)編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)”。PLC 是一種專門設計用(yòng)于在惡劣的(de)工業環境(例如極端溫度、潮濕、幹燥和(hé)/或多(duō)塵條件)下(xià)可(kě)靠運行的(de)計算(suàn)機。PLC 用(yòng)于實現自動化(huà)工業流程,例如制造廠的(de)裝配線、礦石加工廠或廢水(shuǐ)處理(lǐ)廠。


PLC與你家裏的(de)個(gè)人(rén)電腦(nǎo)有許多(duō)共同的(de)特點。它們都有電源、CPU(中央處理(lǐ)器)、輸入和(hé)輸出 (I/O)、内存和(hé)操作軟件(雖然是不同的(de)操作軟件)。


最大(dà)的(de)區(qū)别是,PLC可(kě)以執行PC無法做(zuò)到的(de)離散和(hé)連續功能,而且PLC更适合粗糙的(de)工業環境。PLC可(kě)以被認爲是一種 "加固的(de) "數字計算(suàn)機,管理(lǐ)工業環境中的(de)機電過程。


PLC在自動化(huà)領域發揮著(zhe)至關重要的(de)作用(yòng),它使用(yòng)更大(dà)的(de)SCADA系統的(de)組成部分(fēn)。PLC可(kě)以根據過程的(de)操作要求進行編程。在制造業中,由于生産性質的(de)改變,将會需要重新編程。爲了(le)克服這(zhè)一困難,基于PLC的(de)控制系統被引入了(le)。在研究PLC的(de)各種應用(yòng)之前,我們将首先討(tǎo)論PLC基礎知識。


02

可(kě)編程控制器基礎知識


PLC由Dick Morley于1964年發明(míng)。從那時(shí)起,PLC徹底改變了(le)工業和(hé)制造業。PLC有廣泛的(de)功能,如計時(shí)、計數、計算(suàn)、比較和(hé)處理(lǐ)各種模拟信号。


與“硬接線(hard-wired)”控制系統相比,PLC的(de)主要優勢在于,你可(kě)以在對(duì)PLC編程後再去對(duì)其進行修改,不需過高(gāo)的(de)成本(隻是程序員(yuán)的(de)時(shí)間成本)。在硬接線控制系統中,你基本上必須拔掉電線,從頭開始(這(zhè)更昂貴且需要更長(cháng)的(de)時(shí)間)。讓我們看一個(gè)例子來(lái)更好地理(lǐ)解這(zhè)一優勢。


想象一下(xià),你有一盞燈連接到開關。一般來(lái)說,這(zhè)盞燈,燈在兩種條件下(xià)工作 - 開和(hé)關。現在,現在給你一個(gè)任務,當你打開開關時(shí),指示燈僅在 30 秒後亮起(原文:the light should glow only after 30 seconds)。有了(le)這(zhè)種硬接線的(de)設置——我們陷入了(le)困境。實現這(zhè)一目标的(de)唯一方法就是徹底重新布線我們的(de)線路,添加一個(gè)定時(shí)繼電器。僅僅是一個(gè)小的(de)改變,卻十分(fēn)的(de)麻煩。

電燈開關


這(zhè)就是(PLC)可(kě)編程邏輯控制器的(de)用(yòng)武之地,它不需要任何額外的(de)接線和(hé)硬件來(lái)确保更改。相反,它隻需要對(duì)代碼進行簡單的(de)更改,對(duì)PLC進行編程,使其在開關打開30秒後打開燈。因此,通(tōng)過使用(yòng)PLC,可(kě)以輕松合并多(duō)個(gè)輸入和(hé)輸出。


這(zhè)隻是一個(gè)簡單的(de)例子——PLC能夠控制更大(dà)、更複雜(zá)的(de)過程。PLC可(kě)以根據用(yòng)戶的(de)應用(yòng)和(hé)需求進行定制。

由 PLC 操作的(de)燈



03

PLC如何工作?


可(kě)編程邏輯控制器(PLC)的(de) 工作可(kě)以很容易地理(lǐ)解爲一種稱爲掃描周期的(de)循環掃描方法。

PLC 工作原理(lǐ)框圖


PLC 掃描過程包括以下(xià)步驟:


① 操作系統開始循環和(hé)檢測時(shí)間。

② CPU 開始從輸入模塊讀取數據并檢查所有輸入的(de)狀态。

③ CPU開始執行用(yòng)繼電器梯形邏輯或任何其他(tā)PLC編程語言編寫的(de)用(yòng)戶或應用(yòng)程序。

④ 接下(xià)來(lái),CPU執行所有内部診斷和(hé)通(tōng)信任務。

⑤ 根據程序結果,它将數據寫入輸出模塊,以便更新所有輸出。

⑥ 隻要 PLC 處于運行模式,此過程就會繼續。


04

可(kě)編程控制器的(de)物(wù)理(lǐ)結構


PLC的(de)結構幾乎類似于計算(suàn)機的(de)體系結構。

PLC框圖


可(kě)編程邏輯控制器(PLC)持續監控來(lái)自各種輸入傳感設備(例如加速度計、體重秤、硬連線信号等)的(de)輸入值,并根據生産和(hé)行業的(de)性質産生相應的(de)輸出。一個(gè)典型的(de)PLC框圖由五個(gè)部分(fēn)組成,即:


① 機架或機箱

② 電源模塊

③ 中央處理(lǐ)器 (CPU)

④ 輸入和(hé)輸出模塊

⑤ 通(tōng)信接口模塊


05

機架或機箱



在所有 PLC 系統中,PLC 機架或機箱是最重要的(de)模塊,并充當系統的(de)骨幹。PLC有不同的(de)形狀和(hé)尺寸。當涉及更複雜(zá)的(de)控制系統時(shí),它需要更大(dà)的(de)PLC機架。


小型PLC配備固定I/O引腳配置。因此,他(tā)們選擇了(le)模塊化(huà)機架PLC,它接受不同類型的(de)I / O模塊,具有滑動和(hé)适合概念。所有 I/O 模塊都将駐留在此機架/機箱内。


PLC機架故障



06

電源模塊


該模塊用(yòng)于爲整個(gè)PLC系統提供所需的(de)電源。它将可(kě)用(yòng)的(de)交流電源轉換爲CPU和(hé)I / O模塊所需的(de)直流電源。PLC 通(tōng)常采用(yòng) 24V 直流電源工作。很少有PLC使用(yòng)隔離電源。



07

中央處理(lǐ)器模塊和(hé)内存


CPU模塊有一個(gè)中央處理(lǐ)器,ROM和(hé)RAM内存。ROM 内存包括操作系統、驅動程序和(hé)應用(yòng)程序。RAM存儲器用(yòng)于存儲程序和(hé)數據。CPU是具有八進制或六角形微處理(lǐ)器的(de)PLC的(de)大(dà)腦(nǎo)。


作爲基于微處理(lǐ)器的(de)CPU,它取代了(le)定時(shí)器、繼電器和(hé)計數器。兩種類型的(de)處理(lǐ)器作爲單個(gè)比特或文字處理(lǐ)器可(kě)以與PLC合并。一位處理(lǐ)器用(yòng)于執行邏輯功能。而文字處理(lǐ)器用(yòng)于處理(lǐ)文本、數字數據、控制和(hé)記錄數據。


CPU從傳感器讀取輸入數據,對(duì)其進行處理(lǐ),最後将命令發送到控制設備。直流電源,如前面討(tǎo)論所述,是必需的(de)電壓信号。CPU還(hái)包含其他(tā)電氣部件,用(yòng)于連接其他(tā)單元使用(yòng)的(de)電纜。


{ 敬請期待下(xià)一期······ }



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