可編程控制器的特點及主要功能

1、可編程控制器的特點及主要功能（一）可編程控制器的一般特點，可編程控制器的種類千差萬別，為了在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，它們卻有許多共同的特 點°1抗干擾能力強，可靠性極高工業(yè)生產(chǎn)對電器控制設(shè)備的可靠行的要求非常高，需具有很強的抗干擾能力強，能在很惡劣的環(huán)境下（如溫度高、濕度大 、金屬粉塵多、距離高壓設(shè)備近、有較強的高頻電磁干擾等）長期連續(xù)可靠地工作，平均無故障時間（MTBF）長，故障修復(fù)時間短。能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境?？梢哉f，沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備能夠達(dá)到可編程控制器的可靠性。在 PLC的設(shè)計和制造過程中，采取了精選元器件及多層次抗干擾等措施，使 PLC的平均無故 障時間MTBF通常

2、在10萬小時以上，有些 PLC的平均無故障時間可以達(dá)到幾十萬小時以 上，如三菱公司的F1, F2系列的MTBF可達(dá)到30萬小時，有些高檔的MTBF還要高得多， 絕這是其他電氣設(shè)備根本做不到的。絕大多數(shù)的用戶將可靠性作為選取控制裝置的首要條件，PLC在硬件和軟件方面均采取了一系列的抗干擾措施。硬件方面，首先選用優(yōu)質(zhì)器件，采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固、簡化安裝，使它能抗震動 沖擊。對印刷電路板的設(shè)計、 加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施。對與工業(yè)生產(chǎn)過程中最常見的瞬間干擾，采取的措施主要是采用隔離和濾波技術(shù)。PLC的輸入和輸出電路一般都用光用點耦合器傳遞信號，做到電浮空，使 CPU與外部電路完全切斷

3、了電的聯(lián)系，有 效地仰制了外部干擾對 PLC的影響。在PLC的電源電路和I/O接口中，還設(shè)置多種耦波電 路，除了采用常規(guī)的模擬耦波器（如 LC耦波和n型耦波）外，還加上了數(shù)字耦波，消除和 仰制高頻干擾信號，消弱各種模板之間的相互干擾。用集成電壓調(diào)整器對微處理器的 +5V電 源進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動和過電壓、欠電壓的影響。在 PLC內(nèi)部還采用了電磁 屏蔽措施，對電源變壓器、CPU、存儲器、編程器等主要部件采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。軟件方面，PLC采取了很多特殊措施，設(shè)置了警戒時鐘WDT（WatchingDogTuner）,系統(tǒng)運行時對 WDT定時刷新，一旦程序出現(xiàn)死

4、循環(huán)，使之能立即跳出，重新啟動并發(fā)出報警 信號。設(shè)置了故障檢測及診斷程序，檢測系統(tǒng)硬件是否正常，用戶程序是否正常，自動地做 出相應(yīng)的處理。如報警、封鎖輸出、保護(hù)數(shù)據(jù)等。 PLC檢測到故障時，立即將現(xiàn)場信息存 儲器，系統(tǒng)軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，防存儲信息被破壞。檢測到外界環(huán)境正常后，恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的程序工作。PLC特有的循環(huán)掃描工作方式，有效地屏蔽了絕大多數(shù)的干擾信號。 2編程方便 可編程控制器的設(shè)計是面向工業(yè)企業(yè)中一般電氣工程計算人員的。它采用易與理解和掌握的梯形圖語言，以及面向工業(yè)控制的簡單指令。梯形圖語言繼承了傳統(tǒng)繼電器控制線路的表達(dá)型式（如線圈

5、、觸點、動合、動斷），考慮到工業(yè)中的電氣技術(shù)人員的看圖習(xí)慣和微機應(yīng)用 水平，形象、直觀，簡單、易學(xué)。小型 PLC,不需專門的計算機知識，只需幾天甚至幾小 時的培訓(xùn)，掌握編程方法。使用PLC深受電氣工程技術(shù)人員歡迎。3使用方便產(chǎn)品系列化和模板化，配有品種齊全的各種軟件，用戶可靈活組合成各種規(guī)模和要求不同的 控制系統(tǒng)，在硬件設(shè)計方面，確定PLC的硬件配件和I/O通道的外部接線。在 PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在 PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入、輸出信號，不需諸如繼電器之類的固 體電子器件和大量繁雜的硬接線電路。在生產(chǎn)工藝流程改變，或生產(chǎn)線設(shè)備更新、或系統(tǒng)控制需改變，需變更控制系統(tǒng)的功能時，一般不需改

6、變或很少改變I/O道的外部接線，只需改變存儲器中的控制程序，PLC的輸入、輸出端子可直接與 220VAC,24VDC等強電相連，有較強的帶負(fù)載能力。在PLC運行過程中，PLC的面板上（或顯示器上）可顯示生產(chǎn)過程中用戶感興趣的各 種狀態(tài)和數(shù)據(jù)，使操作人員做到心中有數(shù)，在出現(xiàn)故障甚至發(fā)生故時，能及時處理。4 維護(hù)方便PLC的控制程序可通過編程輸入到PLC的用戶程序存儲器中。 編程器可對PLC控制程序進(jìn)行寫入、讀出、檢測、修改，可對PLC的工作進(jìn)行監(jiān)控， 使得PLC的操作及維護(hù)都很方便。 PLC有很強的自診斷能力， 可隨時檢查出自身的故障， 顯示給操作人員，如FO通道的狀態(tài)、 RAM的后備電池的狀態(tài)

7、、數(shù)據(jù)通信的異常、PLC主機或外部的輸入裝置及執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，操作人員能迅速檢查、判斷故障原因，確定故障位置，采取迅速有效的措施。如果是 PLC本身故障，在維修時只需更換插入式模板或其他易損件即可完成。5 設(shè)計、施工、調(diào)試周期短用可編程控制器完成一項控制工程時，硬、軟件齊全，設(shè)計和施工可同時進(jìn)行用軟件編程取代繼電器硬接線實現(xiàn)控制功能，使得控制柜的設(shè)計及安裝接線工作量大為減少，縮短了施工周期。同時，用戶程序大都可以在試驗室模擬調(diào)試，模擬調(diào)試好后再將PLC控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機統(tǒng)調(diào)，使得調(diào)試方便、快捷、安全，大大縮短設(shè)計和投運周期。6 易于實現(xiàn)機電一體化可編程控制器的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量

8、輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力強，使之易于 安裝在機器設(shè)備內(nèi)部。制造出機電一體化產(chǎn)品。隨著集成電路制造水平的不斷提高，可編程控制器體積將近一步縮小，工能進(jìn)一步增強，與機械設(shè)備有機麴結(jié)合起來，在CNC和機器人的應(yīng)用中必將更加普遍， 以PLC作為控制器的CNC設(shè)備和機器人裝置將成為典型的機電 一體化的產(chǎn)品。（二）可編程控制器的主要用途PLC采用微電子技術(shù)來完成各種控制功能，在現(xiàn)場的輸入信號作用下，按照預(yù)先輸入的程 序，控制現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)，按照一定規(guī)律進(jìn)行動作。其主要功能如下。1 順序邏輯控制這是PLC最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，用來取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序 控制。它即可用于單機控制或多

9、機控制又可用于自動化生產(chǎn)線的控制。PLC根據(jù)操作按鈕、限位開關(guān)及其他現(xiàn)場給出的指令信號，控制機械運動部件進(jìn)行相應(yīng)的操作。2 運動控制在機械加工行業(yè)，可編程控制器與計算機數(shù)控（ CNC）集成在一起，完成機床的 運動控制。很多 PLC制造廠家已提供了拖動步進(jìn)電機或伺服電機的單軸或多軸的位置控制 模板。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模板，模板移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個軸移動時，位置控制模板保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運動平滑。目前已用于控制無心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削、磨消應(yīng)用當(dāng)中。3定時控制PLC為用戶提供了一定數(shù)量的定時器，設(shè)置了定時器指令，如OMRON公司的CPM

10、1A, 每個定時器可實現(xiàn) 01999 9s或0 0199 9s的定時控制，SIEMENS公司S7 200 系列可提供時基單位為 0 1s/0'01s及0 00s的定時器，實現(xiàn)從 0 001s到3276 7s的定 時控制?？砂匆欢ǚ绞竭M(jìn)行定時時間的擴展。定時精度高，定時設(shè)定方便、靈活。PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準(zhǔn)確的實時控制。4記數(shù)控制PLC為用戶提供的記數(shù)器分為普通記數(shù)器，可逆記數(shù)器（增減計數(shù)器卜高速計數(shù) 器等，用來完成不同用途的記數(shù)控制命令。 計數(shù)器值等于計數(shù)器設(shè)定值，或在某一數(shù)值范圍時，發(fā)出 控制命令。計數(shù)器的記數(shù)值可在運行中被讀出，也可在運行中進(jìn)行修改。5步進(jìn)控制PLC

11、為用戶提供了一定數(shù)量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進(jìn)控制功能。在 一道工序完成之后，自動進(jìn)行下一道工序。 一個工作周期結(jié)束后，自動進(jìn)入下一個工作周期。有些PLC還專門設(shè)有步進(jìn)控制指令，使得步進(jìn)控制更為方便。6 數(shù)據(jù)處理大部分PLC都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，如F2系列、C系列、S7系列PLC等，能完成數(shù)據(jù)運算如；力口、減、乘、除、乘方、開方等，邏輯運算如；字與、字或、字異或、求反 等，移位、數(shù)據(jù)比較和傳送數(shù)值的轉(zhuǎn)換等操作。7 模、數(shù)和數(shù)、模轉(zhuǎn)換、在過程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中，存在溫度、壓力、流量、速度位移、電流、電壓等連續(xù)變化的物理量。過去， PLC用于邏輯控制，對于這些物理量的控制