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。
确定PLC编程工具
(1) 一般的手持编程器编程。 手持编程器只能用商家规定语句表中的语句表(STL)编程。这种方式效率低,但对于系统容量小、用量小的产品比较适宜,具有体积小、价格低、易于现场调试等优点。 这主要用于微型PLC的编程。
(2) 图形编程器编程。图形编程器采用梯形图(LAD)编程,方便直观,一般的电气人员短期内就可应用自如,但该编程器价格较高,主要用于微型PLC和中档PLC。
(3) 计算机加PLC软件包编程 。这种方式是效率高的一种方式,但大部分公司的PLC 开发软件包价格昂贵,并且该方式不易于现场调试,主要用于中PLC系统的硬件组态和软件编程。
3 PLC控制系统的设计
PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。
3.1 PLC控制系统的硬件设计
硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节,这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。
(1) PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85—240V,适应电源范围较宽,但为了抗干扰,应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:1隔离变压器等);隔离变压器也可以采用双隔离技术,即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地,次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地,以减小高低频脉冲干扰。
PLC输入电路电源一般应采用DC 24V, 同时其带负载时要注意容量,并作好防短路措施,这对系统供电安全和PLC安全至关重要,因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行,一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍,PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝,防止短路。
(2) PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求,各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出,它适应于高频动作,并且响应时间短;如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下,应继电器输出,采用这种方法,输出电路的设计简单,抗干扰和带负载能力强。
如果PLC输出带电磁线圈等感性负载,负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击,为此,对直流感性负载应在其旁边并接续流二管,对交流感性负载应并接浪涌吸收电路,可有效保护PLC。
当PLC扫描频率为10次/min 以下时,既可以采用继电器输出方式,也可以采用PLC输出驱动中间继电器或者固态继电器(SSR),再驱动负载。
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。
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。
西门子S7-1200系列订货数据
6ES7211-1BE31-0XB0 CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1AE31-0XB0 CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1HE31-0XB0 CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7212-1BE31-0XB0 CPU 1212C AC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1AE31-0XB0 CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1HE31-0XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7214-1BG31-0XB0 CPU 1214C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1AG31-0XB0 CPU 1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1HG31-0XB0 CPU 1214C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7215-1BG31-0XB0 CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG31-0XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG31-0XB0 CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7211-1BE40-0XB0 CPU 1211C AC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1AE40-0XB0 CPU 1211C DC/DC/DC,6输入/4输出,集成2AI
6ES7211-1HE40-0XB0 CPU 1211C DC/DC/Rly,6输入/4输出,集成2AI
6ES7212-1BE40-0XB0 CPU 1212C DC/DC/DC,8输入/6输出,集成2AI
6ES7212-1HE40-0XB0 CPU 1212C DC/DC/Rly,8输入/6输出,集成2AI
6ES7214-1BG40-0XB0 CPU 1214C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1AG40-0XB0 CPU 1214C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI
6ES7214-1HG40-0XB0 CPU 1214C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI
6ES7215-1BG40-0XB0 CPU 1215C AC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1AG40-0XB0 CPU 1215C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7215-1HG40-0XB0 CPU 1215C DC/DC/Rly,14输入/10输出,集成2AI/2AO
6ES7217-1AG40-0XB0 CPU 1217C DC/DC/DC,14输入/10输出,集成2AI/2AO