1.2 PLC的功能與應(yīng)用

1.2.1 繼電器控制與PLC控制

在PLC問世以前，農(nóng)業(yè)、機(jī)床、建筑、電力、化工、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中的控制方式是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。繼電器控制系統(tǒng)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于操作等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。

圖1-14為典型的繼電器控制系統(tǒng)。

劃重點(diǎn)

簡(jiǎn)單地說，PLC是一種在繼電器、接觸器控制基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，運(yùn)用先進(jìn)的編輯語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)諸多功能的新型控制系統(tǒng)，采用程序控制方式是與繼電器控制系統(tǒng)的主要區(qū)別。

劃重點(diǎn)

隨著工業(yè)控制精細(xì)化程度和智能化水平的提升，以繼電器為核心的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。在有些較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，可能要使用成百上千個(gè)繼電器，不僅使整個(gè)控制裝置顯得十分龐大，而且元器件數(shù)量的增加、復(fù)雜的接線關(guān)系還會(huì)造成控制系統(tǒng)的可靠性降低。更重要的是，一旦控制過程或控制工藝要求需要變化，那么控制裝置中的繼電器數(shù)量和接線關(guān)系都要重新調(diào)整。可以想象，如此巨大的變動(dòng)一定會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間、精力和金錢，其成本的投入有時(shí)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重新制造一套新的控制裝置。這勢(shì)必又會(huì)帶來很大的浪費(fèi)。

為了應(yīng)對(duì)繼電器控制系統(tǒng)的不足，既能讓工業(yè)控制系統(tǒng)的成本降低，同時(shí)又能很好地應(yīng)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)控制要求的變化，工程人員將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及微電子和通信技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出了更加先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，即PLC。圖1-15為PLC的功能簡(jiǎn)圖。

通過編程器編寫控制程序（PLC語(yǔ)句），將控制程序存入存儲(chǔ)器，在微處理器（CPU）的作用下執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)等操作指令。操作指令會(huì)以數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)的形式送到輸入端、輸出端，控制輸入端、輸出端接口的連接設(shè)備，協(xié)同完成生產(chǎn)過程。

多說兩句！

劃重點(diǎn)

PLC控制系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)接口取代硬件安裝連接，用大規(guī)模集成電路與可靠元器件的組合取代線圈和活動(dòng)部件的搭配，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，不僅大大簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)，而且也使控制系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定，功能更加強(qiáng)大，在拓展性和抗干擾能力方面有顯著的提高。

PLC控制系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是在改變控制方式和效果時(shí)不需要改動(dòng)電氣部件的物理連接，只需要通過PLC程序編寫軟件重新編寫程序即可。

PLC作為專門為工業(yè)生產(chǎn)過程提供自動(dòng)化控制的裝置，采用了全新的控制理念，通過強(qiáng)大的輸入、輸出接口與各種部件相連，如控制按鍵、繼電器、傳感器、電動(dòng)機(jī)、指示燈等實(shí)現(xiàn)多種控制功能。圖1-16為PLC硬件系統(tǒng)模型圖。

1.2.2 PLC的功能特點(diǎn)

1 控制功能

圖1-17為PLC的控制功能。

在生產(chǎn)過程控制中，物理量由傳感器檢測(cè)后，經(jīng)變壓器變成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再經(jīng)多路切換開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器變成適合PLC處理的數(shù)字信號(hào)由光電耦合器送給CPU，光電耦合器具有隔離功能；數(shù)字信號(hào)經(jīng)CPU處理后，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號(hào)輸出，模擬信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制泵電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、加熱器等設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

多說兩句！

2 數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理功能

圖1-18為PLC的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理功能。

PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算及數(shù)據(jù)的傳送、轉(zhuǎn)換、排序、移位等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析、處理及模擬處理等。這些數(shù)據(jù)還可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值進(jìn)行比較，完成一定的控制操作，也可以將數(shù)據(jù)傳輸或直接打印輸出。

3 可編程、調(diào)試功能

PLC通過存儲(chǔ)器中的程序?qū)/O接口外接的設(shè)備進(jìn)行控制。存儲(chǔ)器中的程序可根據(jù)實(shí)際情況和應(yīng)用進(jìn)行編寫。一般可將PLC與計(jì)算機(jī)通過編程電纜連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部程序的編寫、調(diào)試、監(jiān)視、實(shí)驗(yàn)和記錄。

圖1-19為PLC的可編程、調(diào)試功能。這也是區(qū)別于繼電器等其他控制系統(tǒng)最大的功能優(yōu)勢(shì)。

劃重點(diǎn)

國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將PLC定義為“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，采用可編程序的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，通過數(shù)字或模擬輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

4 通信聯(lián)網(wǎng)功能

圖1-20為PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能。

PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，可以與遠(yuǎn)程I/O、其他PLC、計(jì)算機(jī)、智能設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置等）之間進(jìn)行通信。

多說兩句！

5 其他功能

PLC的其他功能如圖1-21所示。

1.2.3 PLC的實(shí)際應(yīng)用

目前，已經(jīng)成為生產(chǎn)自動(dòng)化的重要標(biāo)志。眾多電子器件生產(chǎn)廠商都投入到了PLC產(chǎn)品的研發(fā)中。PLC的品種越來越豐富，功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用也越來越廣泛。

圖1-22為PLC在自動(dòng)包裝系統(tǒng)中的應(yīng)用。

多說兩句！

在自動(dòng)包裝系統(tǒng)中，產(chǎn)品的傳送、定位、包裝、輸出等一系列機(jī)構(gòu)都按一定的時(shí)序（程序）動(dòng)作，PLC在預(yù)先編制的程序控制下，由檢測(cè)電路或傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)包裝生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)檢測(cè)電路或傳感器傳輸?shù)男畔?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

在紡織機(jī)械中有多個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，互相之間的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和相位都有一定的要求。通常，紡織機(jī)械系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)普遍采用通用變頻器控制，所有的變頻器統(tǒng)一由PLC控制。工作時(shí)，每套傳動(dòng)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)速信號(hào)通過高速計(jì)數(shù)器反饋給PLC，PLC根據(jù)速度信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使各部件協(xié)調(diào)一致地工作。圖1-23為PLC在紡織機(jī)械中的應(yīng)用。

圖1-24為PLC在電子產(chǎn)品制造設(shè)備中的應(yīng)用。在電子產(chǎn)品制造設(shè)備中主要用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，在電子產(chǎn)品的加工、制造過程中作為控制中心，使傳輸定位電動(dòng)機(jī)、深度調(diào)整電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和輸出驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)能夠協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)、相互配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

圖1-25為PLC在自動(dòng)檢測(cè)裝置中的應(yīng)用。在檢測(cè)零部件彎曲度的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，檢測(cè)流水線上設(shè)置有多個(gè)位移傳感器，每個(gè)位移傳感器都將檢測(cè)的數(shù)據(jù)送給PLC，

LC即會(huì)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運(yùn)算，得到零部件的彎曲度，并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，自動(dòng)完成對(duì)零部件是否合格的判定。