PLC的五大控制功能

1、PLC 的五大控制功能隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC的應(yīng)用已有了長足的發(fā)展：PLC 源于繼電控制裝置， 其初衷就是替代繼電器， 并增強其相應(yīng)功能。 所以， 它的特長就是處理邏輯量。 使用它，能夠方便地對離散生產(chǎn)過程的順序進行控制。但是， PLC 又基于電子計算機，實質(zhì)上是一臺工業(yè)現(xiàn)場用的微型計算機。它 在處理邏輯量的同時，還可進行數(shù)字量、脈沖量處理與相當大容量的數(shù)據(jù)存貯， 以及具有很強的聯(lián)網(wǎng)通訊能力。 凡普通計算機一般用于信息處理與控制方面能做 到的，它幾乎也都能作到。所以，當今的 PLC 不再是簡單的繼電控制的替代， 不僅僅用于開關(guān)量的控制， 僅局限在順序控制領(lǐng)域派上用場。 而且，它已涉足到

2、了過程控制、 運動控制、信息處理及通訊聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域， 即用于模擬量、 運動量控制， 用于信息處理，用于聯(lián)網(wǎng)通訊。當今 PLC 可用在那些控制上呢？具體地講有五大控制功能：1. 順序控制（開關(guān)量控制）它的目的就是， 根據(jù)有關(guān)開關(guān)量的當前與歷史的輸入狀況， 產(chǎn)生所要求的開 關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定順序工作。學(xué)會用 PLC 去實現(xiàn)這個控制就得學(xué)會編寫實現(xiàn)這個控制的程序。而這個控 制程序設(shè)計方法基本上有兩類：一是用邏輯處理方法，用組合或時序邏輯綜合， 進行輸入、輸出變換；另一是用工程方法設(shè)計，按不同要求輸出控制命令。邏輯處理方法比較嚴密，可設(shè)計出簡練、高效的程序，但較難把握，要有相 應(yīng)的邏輯設(shè)計知識。

3、而工程設(shè)計方法比較簡明， 好把握，但效率不是太高。 不過， 當今 PLC 的資源已足夠豐富，效率已不是什么問題了。工程設(shè)計可使用分散、集中或混合的算法實現(xiàn)控制。 集中原則（發(fā)布命令原則） ：其控制命令是由集中控制器發(fā)出。這集中控制 器就是PLC程序產(chǎn)生的順序輸出的命令。集中原則控制比較簡單，也好設(shè)計。但它沒有反饋，前一個命令不被執(zhí)行， 后續(xù)的命令仍照發(fā)不誤。這種控制用的也很多， 如音樂噴泉控制、 十字路口紅綠燈控制多是使用這個 原則。分散原則（反饋控制原則） ：其控制命令是由分散信號提供。如果把控制輸 出比喻為發(fā)命令， 分散控制發(fā)出命令的內(nèi)容及時刻， 則是由分散動作完成反饋信 號決定。分散控制

4、的優(yōu)點是，有反饋，若收不到反饋信號，后續(xù)的命令不會出現(xiàn)，可 使所控制的系統(tǒng)能安全、可靠地工作 ?；旌显瓌t：（發(fā)布命令與反饋控制原則） ：分散與集中均有之。 它發(fā)什么命令 是集中控制的， 而什么時候發(fā)命令， 則是分散控制的， 由反饋的條件滿足與否確 定。 PLC 的步進指令、移位指令為用這個原則進行設(shè)計提供了方便?；旌显瓌t兼有分散與集中原則的優(yōu)點。 但程序要復(fù)雜一些， 使用的指令多些。2過程控制（模擬量控制）一般講，過程控制要用到模擬量。模擬量一般是指連續(xù)變化的量，如電流、 電壓、溫度、壓力等物理量。而這個模擬量要能被 PLC 處理，必須離散化、數(shù) 字化。 PLC 處理后，還要鎖存并轉(zhuǎn)換為模擬輸

5、出。為此，要配置 A/D 模塊，使 模擬量離散化、數(shù)字化；及 D/A 模塊，使數(shù)字量鎖存并模擬化。PLC 進行過程控制的目的是根據(jù)有關(guān)模擬量的輸入狀況，產(chǎn)生所要求的模 擬量輸出，以使系統(tǒng)能要求工作。過程控制的類型很多。主要有兩類：閉環(huán)，開環(huán)。閉環(huán)控制： 傳感器監(jiān)測調(diào)節(jié)量，并傳送給 A/D 模塊。后者使其離散化、數(shù) 字化。 PLC 程序再參考要求值，對其進行處理，進而經(jīng) D/A 模塊、執(zhí)行器作用 到被控對象上。 其目的使調(diào)節(jié)量按要求變化。 閉環(huán)控制對種種擾動無須檢測及處 理，即可達到控制的目的。這是它的最大優(yōu)點。開環(huán)控制： 傳感器監(jiān)測擾動量， PLC 程序依擾動量與調(diào)節(jié)量間的關(guān)系產(chǎn)生 控制量，進

6、而再通過摸出模塊、 執(zhí)行器作用到被控對象上。 其目的是在干擾量作 用于系統(tǒng)的同時，這個控制量也作用于該系統(tǒng)，以克服干擾對系統(tǒng)的不利影響。 如果能弄清干擾對系統(tǒng)的影響規(guī)律， 可作到系統(tǒng)的誤差為零。 但系統(tǒng)的干擾因素 往往較多，要弄清是很不易的。這也是它用得不多的原因。在生產(chǎn)中， 有時要求若干變量間保持一定的比例關(guān)系， 如煤氣加熱爐， 就要 求煤氣與空氣要有合適的比例， 即空燃比。 比例調(diào)節(jié)器就是要保證在煤氣變化的 同時，空氣也要有相應(yīng)的變化。比值控制有開環(huán)、閉環(huán)及多變量比值等。過程控制用中還有均勻控制。 目的是保證， 前后設(shè)備間的物料流動能得以平 衡，以達到均勻生產(chǎn)的目的。還有分程控制， 用于有

7、不同工況的生產(chǎn)過程。 可作到在各個工況下， 都能實 現(xiàn)合適的控制。此外，還有一些高級控制， 如模糊控制、 專家控制、 最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、 自學(xué)習(xí)控制、預(yù)測控制及復(fù)合控制。等等。由于 PLC 已經(jīng)具有較強的計算能力，所以，一般講，只要有合適的算法， 以上講的多數(shù)控制總是可以實現(xiàn)的。 可以這么說， 過程控制的程序設(shè)計， 與其說 是取決于設(shè)計者對 PLC 的了解，不如說是取決于設(shè)計者對自控知識的掌握。PLC 用于過程控制，已是一個趨勢。因為用 PLC 實現(xiàn)這個控制，其價格比 用別的要低，而且，用它時，在進行模擬量控制的同時，還可很方便的進行其它 控制。再加上各種過程控制模塊的開發(fā)與應(yīng)用， 以及相

8、關(guān)軟件的推出及使用， 用 PLC 進行種種過程控制已變得很容易，其編程也很簡便。所以，目前有的廠家 PLC用于模擬量控制的份額，已超過用于順序控制。有的還開發(fā)了專門用于過程 控制的 PLC，即卩 P（ PROGRAMMABLE）P（ PROCESS） C（ CONTROLLER）， 可編程過程控制器，為 PLC 用于規(guī)模較大過程控制提供了可能。3 運動控制（脈沖量控制） 主要指，對工作對象的位置、速度及加速度所作的控制?？梢允菃巫鴺思?控制對象作直線運動；也可是多坐標的，控制對象的平面、立體，以至于角度變 換等運動。有時，還可控制多個對象，而這些對象間的運動可能還要有協(xié)調(diào)。凡機械總是要運動的，

9、 所以， 運動控制是任何機械所不可缺少的。 簡單的運 動可使用開關(guān)量處理。如部件運動的起、?？刂疲较蚩刂频?。但復(fù)雜、精確的 運動的控制則要使用脈沖量。脈沖量也是開關(guān)量，只是它的取值總是在 0（低電 平）、1 （高電平）之間不斷地交替變化著。 脈沖量可把對象的位移與脈沖數(shù)對應(yīng)， 如每脈沖控制的位移量很小，其控制的運動精度將很高。上個世紀50年代誕生于美國的數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（NC），就是基于電子 計算機及這個脈沖量的應(yīng)用而不斷發(fā)展與完善的運動控制技術(shù)。 而今，已發(fā)展到 非常完善的境地，已是成為當今自動化技術(shù)的一個重要支柱。PLC 也已具備處理脈沖量的能力。 PLC 有脈沖信號輸入點或模塊，可接

10、收 脈沖量輸入（PI）。PLC有脈沖信號輸出點或模塊，可輸出脈沖量（P0）。有了 處理 PI / PO 這兩種功能，加上 PLC 已有數(shù)據(jù)處理及運算能力，完全可以依 NC 的原理進行運動控制。PLC 運動控制可用閉環(huán)，也可用開環(huán)。閉環(huán)控制：不斷地得知反映控制對象狀態(tài)的脈沖量， 并按要求確定控制輸出。 這輸出可能是開關(guān)量出（DO）、模擬量出（A0）或脈沖量出（PO） o用這些輸 出，使控制對象始終保持所希望的狀態(tài)。開環(huán)控制 ：按控制要求有步驟地在相應(yīng)輸出口， 輸出一定頻率、 一定數(shù)量的 脈沖，也稱為（數(shù)字）程序控制。開環(huán)控制有一個坐標（一個輸出點）的，也有 多個坐標（多個輸出點） 的。在多個坐標

11、中， 有坐標控制不相關(guān)的， 也有相關(guān)的。 后者可使兩個坐標的運動協(xié)調(diào)，以作到按一定軌跡運動。開環(huán)控制較簡單，而且，還能對運動實現(xiàn)協(xié)調(diào)與精確的控制。數(shù)控（NC）技術(shù)用的控制機部分多是這個控制。但是，用 PLC 實現(xiàn)這個控制，其價格比用 NC 要低得多。而且，它在進行 運動控制的同時，還可進行其它控制。再加上 PLC 各種運動控制模塊的開發(fā)與 應(yīng)用，以及相關(guān)軟件的推出及使用，用 PLC 進行種種運動控制已變得很容易， 其編程也可使用 NC 語言，很簡便。近年，還出現(xiàn)了專門用于運動控制的 PLC, 即卩P （PROGRAMMABLE ） M （MOTION ） C （CONTROLLER ）,可編程

12、運動控制器，簡稱 PMC。又為PLC 用于精度更高、 運動行程更大、 控制的坐標更多、 操作更方便的運動控制提供了 很好的平臺。所以，用 PLC 進行運動控制，在相當程度上，可以代替價格比其 昂貴的數(shù)控系統(tǒng)。4 信息控制也稱數(shù)據(jù)處理，是指數(shù)據(jù)采集、存儲、檢索、變換、傳輸及數(shù)表處理等。 隨著技術(shù)的發(fā)展， PLC 不僅可用作系統(tǒng)的工作控制，還可用作系統(tǒng)的信息控制。PLC 用于信息控制有兩種：專用、兼用。專用：PLC只用作采集、處理、存貯及傳送數(shù)據(jù)。這樣例子很多，如沈陽華閏啤酒廠，就專用 OMRON C200H 機，進行灌裝 生產(chǎn)線的信息控制。 對灌裝生產(chǎn)過的啤酒產(chǎn)量數(shù)據(jù) （各班次從管道流入的啤酒重

13、 量（用流量計檢測）、空箱數(shù)、空瓶數(shù)、裝酒瓶數(shù)、裝箱數(shù)） 、啤酒質(zhì)量數(shù)據(jù)（各 班次加溫消毒是否超溫或欠溫的有關(guān)紀錄） 、生產(chǎn)工作數(shù)據(jù)（各班次生產(chǎn)線何時 開工、停工，含中間開、停工，有關(guān)紀錄）進行采集、處理、記錄。并在車間的 數(shù)據(jù)顯示屏上實時顯示。同時，當計算機與其通訊時，還可將其傳送給計算機， 再由計算機作進一步處理、存儲、報表打印及顯示。兼用： 在 PLC 實施控制的同時，也可實施信息控制。這樣例子也很多， 再如啤酒生產(chǎn)， 在糖化后，酒漿要送入發(fā)酵罐， 進行發(fā)酵。 一般要經(jīng)近 30 天的發(fā)酵，才能成為啤酒。在發(fā)酵過程，酒漿會發(fā)熱。為此，要 用干冰冷卻。 而溫度太低， 也不行。發(fā)酵過程將無法實

14、現(xiàn)。 所以，這個發(fā)酵過程， 要進行溫度控制。其要求是，溫度要按時間逐步下降。不同品牌的啤酒，有不同 的溫度下降曲線。而且，這還是廠家的秘密與專利。為此，用 PLC 控制發(fā)酵溫 度。同時還用同一 PLC 進行溫度數(shù)據(jù)的實時采集及記錄。以確保了啤酒質(zhì)量。而一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，也有記錄可查。PLC 用作信息控制，或兼做信息控制，既是 PLC 應(yīng)用的一個重要方面，又 是信息化的基礎(chǔ)。顯然，如果沒有 PLC 采集、記錄這些原始數(shù)據(jù)，信息化可能 嗎？5 遠程控制是指，對系統(tǒng)的遠程部分的行為及其效果實施檢測與控制。 PLC 有多種通 訊接口，有很強的聯(lián)網(wǎng)、 通訊能力，并不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的模塊與結(jié)構(gòu)推出。 所以，

15、 PLC 遠程控制是很方便的。PLC 與 PLC 可組成 控制網(wǎng)。可通訊，交換數(shù)據(jù)，相互操作。參與通訊的 PLC 可多達幾十、幾百個。網(wǎng)與網(wǎng)還可互聯(lián)。這樣，參與通訊的 PLC 則更多，以至 于不受限制。PLC與智能傳感器、智能執(zhí)行裝置（如變頻器），也可聯(lián)成 設(shè)備網(wǎng)。也可通訊，交換數(shù)據(jù)，相互操作?？陕?lián)接成遠程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍面可大到幾十、幾 百公里或更大。這種遠程控制，既提高了控制能力，又簡化了硬件接線及維護。PLC 與可編程終端也可聯(lián)網(wǎng)、通訊。 PLC 的數(shù)據(jù)可在它上面顯示，也可通 過它向 PLC 寫數(shù)據(jù)，使它成為人們操作 PLC 的界面。PLC 可與計算機通訊， 加進信息網(wǎng)。利用計算機具有

16、強大的信息處理及信息 顯示功能，可實現(xiàn)計算機對控制系統(tǒng)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集 SCADA （ Supervisory Co ntrol a nd Data Acquisiti on）。同時，還可用計算機進行 PLC編程、監(jiān)控及管理。PLC 還有以太網(wǎng)模塊，可用其使 PLC 加入互聯(lián)網(wǎng)。也可設(shè)置自己的網(wǎng)址與 網(wǎng)頁。有這樣PLC控制的工廠，有的稱之為透明工廠（Tran spare nt Factory。在 地球上任何可上網(wǎng)的計算機，只要權(quán)限允許，就可直接對其進行訪問。遠程控制對提高控制效益也是明顯的。如山東威海市自來水公司，用 PLC 對水資源進行遠程管理與控制， 就可做到使該城市有限的水資源， 得到了

17、有效的 利用，避免了浪費，保證了居民用水的基本需求?？傊h程控制也已是PLC應(yīng)用的重要方面。以上介紹的五大控制， 頭三個是為了使不同的系統(tǒng)都能實現(xiàn)自動化。 信息控 制是為了實現(xiàn)信息化， 其目的是使自動化能建立在信息化的基礎(chǔ)上， 實現(xiàn)管理與 控制結(jié)合，進而做到供、產(chǎn)、銷無縫連接，確保自動化效益。遠程控制則是使在信息化基礎(chǔ)上的自動化能遠程化。 既可實現(xiàn)各個角落信息 匯總，保證信息完整，為信息的全面使用提供方便；又為自動化的擴展，能從局 部的設(shè)備級，發(fā)展到全局的生產(chǎn)線級，車間級，以至于工廠級、地域級，建立自 動化工廠、數(shù)字化城市，提供可能。顯然，這種大規(guī)模、大范圍的自動化、信息 化，將具有更大威力及得到更大的效益。然而，隨著