什么是plc控制系統(tǒng)

1、什么是pic控制系統(tǒng)？ pic是什么意思 什么是pic自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller , PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展 和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能。 今天的PLC不再局限于邏輯控制， 在運(yùn)動控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增

2、長率保持為 20%30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和 運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時按存儲程序的內(nèi)

3、容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動加1，程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量 級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個模擬量。大型 PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送 給PLC的控制器。相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)

4、，用 PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個I/O ）。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的 管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。近10年來，隨著PLC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始 采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自 動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。通用PLC應(yīng)用于

5、專用設(shè)備時可以認(rèn)為它就是一個嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。什么是PLC?它是一種即時系統(tǒng)有別於個人電腦傳統(tǒng)式以繼電器爲(wèi)主的電機(jī)控制系統(tǒng)中，每當(dāng)變更設(shè)計(jì)時,整個系統(tǒng)幾乎都要重新製作，不但費(fèi)時又費(fèi)力；同時由於繼電器還有接點(diǎn)接觸不良、磨損、體積大之缺點(diǎn)，因此造成成本升高、可靠性低、不易檢修等問題為了改善這些缺點(diǎn)，美國D EC在1969年首度發(fā)表：可程式控制器 （Programmable Controller）.程式控制器在發(fā)表初期被稱爲(wèi)（Programma

6、ble Logic -Controller）簡稱PLC,最先的目的是取代繼電器，執(zhí)行繼電器邏輯及其他計(jì)時或計(jì)數(shù)等功能的順序控制為主，所以也稱順序控制器，其結(jié)構(gòu)也像一部微電腦，所以也可稱爲(wèi)微電腦可程式控制器（MCPC），直到1976年,美國電機(jī)製造協(xié)會正式給予命名爲(wèi)Programmable Controller，即可程式控制器，簡稱PC，由於目前個人電腦(Personal Computer)極爲(wèi)普遍，加上常與可程式控制器配合使用，爲(wèi)了區(qū)分兩者，所以一般都稱可程式控制器爲(wèi)PLC以加以分別.目前市面上之 PLC種類繁多,依照製造廠商及適用場所的不同而有所差異，但是每種廠牌可依機(jī)組複雜度分爲(wèi)大、中、小

7、型；而一般工廠及學(xué)校通常使用小型PLC,其中以日系MITSUBISHI三菱F系列及我國士林電機(jī)所生產(chǎn)之A系列PLC較受國人愛用.而本CAI將以三菱FX2 PLC爲(wèi)主加以介紹，望使用者能對 PLC有更深的瞭解，在使用PLC時能更得心應(yīng)手.可程式控制器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)可用下圖來 表示，其內(nèi)部處單元包括 CPU、輸入模組、輸出模組三大部門，PLC的CPU會經(jīng)由輸入模 組取得輸入元件所產(chǎn)生的訊號,再從記憶體中逐一取出原先以程式書寫器中輸入的控制指 令，經(jīng)由運(yùn)算部門邏輯演算後，再將結(jié)果過輸出模組加以驅(qū)動外在的輸出元件PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖程式輸入裝置：負(fù)責(zé)提供操作者輸入、修改、監(jiān)視程式用作的功能 中央處理單元(C

8、PU):負(fù)責(zé)PLC管理、執(zhí)行、運(yùn)算、控制等功能.程式記憶體：負(fù)責(zé)儲存使用者設(shè)計(jì)的順序程式參數(shù)及註解等 資料記憶體：負(fù)責(zé)儲存輸入、輸出裝置的狀態(tài)及順序程式的轉(zhuǎn)換資料 系統(tǒng)記憶體：儲存PLC執(zhí)行順序控制所需的系統(tǒng)程式輸入回路：負(fù)責(zé)接收外部輸入元件信號 輸出回路：負(fù)責(zé)接收外部輸出元件信號在工業(yè)用途非常廣範(fàn)，如半導(dǎo)體晶圓廠的各種自動化設(shè)備的控制大樓電梯機(jī)械停車設(shè)備路邊的紅綠燈變換控制自動化生產(chǎn)線PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同.a. 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲 從編程器

9、鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過 命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高 PLC的可*性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采 用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正

10、常運(yùn)行。b、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。C、電源PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可*得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。PLC的工作原理 一.掃描技術(shù)當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。(一) 輸入采樣階段在輸入采

11、樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入1/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號， 則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（二）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、 先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果

12、，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變 化，而且排在上面的梯形圖， 其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯 形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃 描周期才能對排在其上面的程序起作用。（三）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間， CPU按

13、照I/O映象區(qū) 內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。 這時，才是PLC的真正輸出。同樣的若干條梯形圖， 其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外， 采用掃描用戶程序 的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個掃描周期等于 自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時間的總和。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕 紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及

14、文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控 制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂 書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬 量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog ）和數(shù)字量（Digital ）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的 A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用 于模擬量控制。運(yùn)動控制PLC可以用于圓

15、周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般 是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等

16、場合有非常廣泛 的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排 序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲 器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工 廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視 PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC未來展望21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程 控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品 規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看， 產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地