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1.2 PLC的特點與應用領域

1.2.1 PLC的特點

PLC的誕生給工業控制帶來了一次革命性的飛躍,與繼電器、微機控制相比,PLC有它獨特之處,下面來看一下PLC的特點。

1.可靠性高、抗干擾能力強

對工業控制器件來講,可靠性是一個非常重要的指標,如何能在各種惡劣的工業環境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵、超高溫等)下,平穩、可靠地工作,將故障率降至最低,是研制每一種控制器件必須考慮的問題。

PLC采用的是微電子技術,大量的開關動作是由無觸點的半導體電路來完成的,因此不會出現繼電器控制系統中的接線老化、脫焊、觸點電弧等現象,提高了可靠性。另外,PLC還在硬件和軟件兩方面采取了許多有力措施來提高其可靠性。

PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力,因此被稱為“專為適應惡劣工業環境而設計的計算機”。

2.靈活、通用

在繼電器控制系統中,使用的控制器件是大量的繼電器,整個系統是根據設計好的電氣控制圖,由人工通過布線、焊接、固定等手段組裝完成的,其過程費時、費力。如果因為工藝上的稍許變化,需要改變電氣控制系統的話,那么原先的整個電氣控制系統將被全部拆除,而重新進行布線、焊接、固定等工作,耗費了大量的人力、物力和時間。而PLC是通過存儲在存儲器中的程序實現控制功能的,如果控制功能需要改變的話,只需要修改程序以及改動極少量的接線即可。而且,同一臺PLC還可以用于不同的控制對象,改變軟件就可以實現不同的控制要求,因此具有很大的靈活性、通用性。PLC有多種功能模塊,可以根據需要靈活組合成各種不同功能的控制裝置,實現各種特殊的控制要求。

3.編程簡單、使用方便

用微機實現控制,使用的是匯編語言,難于掌握,要求使用者具有一定水平的計算機硬件和軟件知識。而PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程,容易掌握。例如目前大多數PLC采用的梯形圖語言編程方式,既繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感,又考慮到大多數電氣技術人員的讀圖習慣及應用微機的水平,很容易被電氣技術人員所接受。PLC易于編程,程序改變時也容易修改,靈活方便。這種面向控制過程、面向問題的編程方式,與目前微機控制常用的匯編語言相比,雖然在PLC內部增加了解釋程序,增加了程序執行時間,但對大多數的機電控制設備來說,PLC的控制速度是足夠快的。

用微機控制,還要在輸入、輸出接口上做大量工作,才能與控制現場連接起來,調試也比較繁瑣。而PLC的輸入、輸出接口已經做好,可直接與控制現場的用戶設備連接。輸入接口可以與各種開關和傳感器連接,輸出接口具有較強的驅動能力,可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥等連接,使用很方便。

4.接線簡單

PLC的接線只需將輸入設備(如按鈕、開關等)與PLC輸入端子連接,將輸出設備(如接觸器、電磁閥等)與PLC輸出端子連接。接線工具僅為螺釘旋具,接線工作極其簡單、工作量極少。

5.功能強

現代PLC不僅具有條件控制、計時、計數、步進等控制功能,而且還能完成A-D、D-A轉換、數字運算和數據處理以及通信聯網、生產過程監控等。因此,它既可對開關量進行控制,又可對模擬量進行控制;既可控制一臺單機、一條生產線,又可控制一個機群,多條生產線;既可現場控制,又可遠距離控制;既可控制簡單系統,又可控制復雜系統。

6.體積小、重量輕、易于實現機電一體化

由于PLC采用半導體集成電路,因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點。且由于PLC是專為工業控制而設計的專用計算機,其結構緊湊、堅固耐用、體積小巧,并由于具備很強的可靠性和抗干擾能力,使之易于裝入機械設備內部,因而成為實現機電一體化十分理想的控制設備。

1.2.2 PLC的應用領域

1.開關量的邏輯控制

開關量的邏輯控制是PLC最基本的控制功能。所控制的邏輯可以是各種各樣的:時序的、組合的、延時的、計數的、不計數的等。控制的輸入、輸出點數可以不受限制。少則十點、幾十點,多則成千上萬點,并可通過聯網來實現控制。

用PLC進行開關量控制的實例很多,冶金、機械、紡織、輕工、化工等,幾乎所有工業行業都需用到它。目前,PLC首用的目標,就是用于開關量的控制。

2.模擬量的閉環控制

PLC具有A-D、D-A轉換及算術運算等功能,因此可以實現模擬量控制。有的PLC還具有PID控制或模糊控制的功能,可用于閉環的位置控制、速度控制和過程控制。目前,除大型機、中型機具有此功能外,小型機也普遍具有這種功能。

3.數字量的智能控制

利用PLC能接收和輸出高速脈沖的功能,再配備相應的傳感器(如旋轉編碼器)或脈沖伺服裝置(如環型分配器、功放、步進電動機)就能實現數字量的智能控制。較高級的還專門開發了位控單元模塊、運動單元模塊等,實現曲線插補。新開發的運動單元,還認識數控技術的編程語言,為PLC進行數字量控制提供了方便。

4.數據采集與監控

PLC在控制現場實行控制,把現場的數據實時顯示出來或采集保存下來,供進一步分析研究是很重要的。較普遍使用的是PLC加上觸摸屏,可隨時觀察采集下來的數據及統計分析結果。有的PLC本身就具有數據記錄單元,可使用一般的便攜式計算機的存儲卡,插入該單元中即可保存采集到的數據。

利用PLC自檢信號多的特點實現自診斷式的監控,減少系統的故障,提高累計平均無故障運行時間,同時可減少故障修復時間,提高系統的可靠性。

5.通信、聯網及集散控制

PLC的通信聯網能力很強。除了PLC與PLC之間通信和聯網以外,PLC還可以與計算機進行通信和聯網,由計算機來實現對其編程和管理。PLC也能與智能儀表、智能執行裝置(如變頻器)進行通信和聯網,互相交換數據并實施對其的控制。

利用PLC強大的通信聯網功能,把PLC分布到控制現場,并實現各站間的通信,上、下層間的通信,達到分散控制、集中管理,即構成了現在的PCS系統。

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