什么是硬PLC?硬PLC的特点举例说明
什么是硬PLC呢?所谓硬PLC从严格意义上来说是由硬件或者一块的ASIC芯片来实现PLC指令的持行.而软PLC是用一些通用的CPU或者MCU来实现PLC指令的解释或者编译持行.
像三菱(FX)和欧姆龙的PLC多是硬PLC,而西门子的有几种型号是属于软PLC的。
硬PLC的核心是一个位处理器,也就是一个持行PLC指今的ASIC芯片,以前各厂商的这种处理器执行的是自家指令,但自从伟大而神圣的IEC61131-3出现后,大家都向这个标准上看齐了,IEC61131-3定义了5种语言——LD、FBD、SFC、ST、IL其中IL是像汇编的,所以大多数厂商的这个位处理器都是执行的一种类IL语言。我们在这里将这个位处理暂命名为IEC处理器。也有厂商用FPGA来实现这个处理器,由于这个处理器执行的是指令,所以速度相对软PLC来说要快许多倍。但它也有它的弱点,就是灵活性不高,并具一般只能处理位指令,而现代的PLC功能越来越强大,对模拟量的处理已和DCS不相上下,所以厂商一般要另加一块通用CPU来处理模拟量和复杂功能的实现。
PLC与计算机技术和继电器-接触器控制技术的关系
随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,特别是进入80年代以来,PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为*处理器,输入输出模块和电路也都采用了中、大规模甚至大规模的集成电路,使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能,称之为可编程序控制器(Programmable Controller)为合适,简称为PC,但为了与个人计算机(Persona1 Computer)的简称PC相区别,一般仍将它简称为PLC(Programmable Logic Controller)。
PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物,其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。继电器控制系统已有上**历史,它是用弱电信号控制强电系统的控制方法,在复杂的继电器控制系统中,故障的查找和排除困难,花费时间长,严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下,控制柜内的元件和接线需要作相应的变动,改造工期长、费用高,以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点,并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC是由微处理器、存储器和器件组成,所以应属于工业控制计算机中的一类。
对用户来说,可编程控制器是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器,可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看,在制造阶段不需要根据用户的订货要求设计控制器,适合批量生产。由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并得到迅速的发展。目前,可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。
通用汽车公司(GM)提出的新型控制器的要求及PLC的诞生
随着计算机控制技术的不断发展,可编程控制器的应
PLC的六种编程语言简介
(1)梯形图
梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式,也可以说,梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的,具有形象、直观、实用,电气技术人员容易接受,是目前用得多的一种PLC编程语言。
(2)指令表
这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式,用一系列操作指令组成的语句表将控制流程热核出来,并通过编程器送到PLC中去。
(3)顺序功能图
采用IEC标准的SFC(Sequential Function Chart)语言,用于编制复杂的顺控程序。利用这种的编程方法,初学者也很容易编出复杂的顺控程序,大大提高了工作效率,也为调试、试运行带来许多言传的方便。
(4)状态转移图
类似于顺序功能图,可使复杂的顺控系统编程得到进一步简化。
(5)逻辑功能图
它基本上沿用了数字电路中的逻辑门和逻辑框图来表达。一般用一个运算框图表示一种功能。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种功能来完成。目前电工协会(IEC)正在实施发展这种编程标准。
(6)语言
近几年推出的PLC,尤其是大型PLC,已开始使用语言进行编程采用语言编程后,用户可以象使用PC机一样操作PLC。在功能上除可完成逻辑运算功能外,还可以进行PID调节、数据采集和处理、上位机通信等。
用已广泛普及,成为自动化技术的重要组成。可编程控制器先出现在美国,1968年,美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求,并从用户角度提出新一代控制器应具备以下条件:
(1)编程简单,可在现场修改程序;
(2)维护方便,好是插件式;
(3)可靠性**继电器控制柜;
(4)体积小于继电器控制柜;
(5)可将数据直接送入管理计算机;
(6)在成本上可与继电器控制柜竞争;
(7)输入可以是交流115V(即用美国的电网电压);
(8)输出为交流115V、2A以上,能直接驱动电磁阀;
(9)在扩展时,原有系统只需要很小的变;
(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。
条件提出后,立即引起了开发热潮。1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上台可编程序控制器,并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller),目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着,美国MODICON公司也开发出同名的控制器,1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制成了日本台可编程控制器。1973年,西欧国家也研制出他们的台可编程控制器。
可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤
可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤,。
(1) 深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求
1) 被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。
2) 控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统,还可将控制任务分成几个立部分,这种可化繁为简,有利于编程和调试。
控制系统一般设计步骤
(2) 确定 I/O 设备
根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等,常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
(3) 选择合适的 PLC 类型
根据已确定的用户 I/O 设备,统计所需的输入信号和输出信号的点数,选择合适的 PLC 类型,包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。
(4) 分配 I/O 点
分配 PLC 的输入输出点,编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计,同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
(5) 设计应用系统梯形图程序
根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作,也是比较困难的一步,要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践经验。
(6) 将程序输入 PLC
当使用简易编程器将程序输入 PLC 时,需要先将梯形图转换成指令助记符,以便输入。当使用可编程序控制器的编程软件在计算机上编程时,可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。
(7) 进行软件测试
程序输入 PLC 后,应行测试工作。因为在程序设计过程中,难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前,必需进行软件测试,以排除程序中的错误,同时也为整体调试打好基础,缩短整体调试的周期。
(8) 应用系统整体调试
在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后,就可以进行整个系统的联机调试,如果控制系统是由几个部分组成,则应先作局部调试,然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可行分段调试,然后再连接起来总调。调试中发现的问题,要逐一排除,直至调试成功。
(9) 编制技术文件
系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。