自動控制PLC技術范文

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1plc的發展歷程

在工業生產過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Pro?鄄grammableController(PC)。

個人計算機(簡稱PC)發展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Pro?鄄grammableLogicController(PLC)，現在，仍常常將PLC簡稱PC。PLC的概念有許多種。國際電工委員會(IEC)對PLC的定義是：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。

上世紀80～90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30％~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。

2PLC的構成

從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。

3CPU的構成

CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。

CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。

CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規模。

4I/O模塊

PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入(DI)，開關量輸出(DO)，模擬量輸入(AI)，模擬量輸出(AO)等模塊。

開關量是指只有開和關(或1和0)兩種狀態的信號，模擬量是指連續變化的量。

摘要在自動化控制領域，PLC是一種重要的控制設備。對PLC的發展、基本結構、配置、應用等基本知識作一概述。

關鍵詞自動化控制PLC技術CPU

在自動化控制領域，PLC是一種重要的控制設備。目前，世界上有200多廠家生產300多品種PLC產品，應用在汽車(23%)、糧食加工(16.4%)、化學/制藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿/造紙(11.3%)等行業。本文對PLC的發展、基本結構、配置、應用等基本知識作一概述。nlang="EN-US">I/O分類如下：

開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。

模擬量：按信號類型分，有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。

按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。

5電源模塊

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源(220VAC或110VAC)，直流電源(常用的為24VAC)。

6底板或機架

大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。

7PLC系統的其他設備

(1)編程設備：編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機(運行編程軟件)充當編程器。

(2)人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面非常普及。

(3)輸入輸出設備：用于永久性地存儲用戶數據，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。

8PLC的通信聯網

依靠先進的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此，網絡在自動化系統集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出“網絡就是控制器”的觀點說法。

PLC具有通信聯網的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統一的整體，實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協議的接口。

PLC的通信，還未實現互操作性，IEC規定了多種現場總線標準，PLC各廠家均有采用。

對于一個自動化工程(特別是中大規模控制系統)來講，選擇網絡非常重要的。首先，網絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來系統規模的擴展；其次，針對不同網絡層次的傳輸性能要求，選擇網絡的形式，這必須在較深入地了解該網絡標準的協議、機制的前提下進行；再次，綜合考慮系統成本、設備兼容性、現場環境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網絡標準。

9新的PLC產品不斷出現

HOLLiAS-PLC是和利時公司和利時公司PLC產品的一個系列產品，是和利時公司集多年來在自動化產品開發領域的成功經驗，引進國外先進技術推出的適應離散過程控制系統的可編程控制器。其總體設計汲取了當今科技發展的最新成果，在網絡通訊技術、I/O信號處理技術、CPU實時操作系統技術、人機界面技術等方面結合國際先進技術進行了獨特的設計，硬件生產全部在德國完成。HOLLiAS-PLC是目前國內工業控制市場上性能價格比高、支持多種通訊方式、擴展靈活的PLC系統，是低成本自動化解決方案的首選控制產品。

HOLLiAS-PLC的單CPU控制能力達到DI/O:1024點，AI/O:256點，編程語言采用符合IEC61131-3標準的STEP7，內部集成了豐富的功能算法和指令集。CPU運行速度達到或超過國外同等規模的PLC系統，獨特的設計使得I/O模塊的功能得到擴展，減少用戶的備件儲存量(詳見以下說明)。除邏輯控制功能外，還可以完成回路控制、運動控制等高級算法。

新一代S7－400PLC．西門子隆重推出新一代SIMATICS7－400可編程控制器是一次重要的CPU硬件平臺升級，在以下幾方面進行了重要革新：處理速度顯著提高：CPU處理速度比同型號整體提高3～70倍，417型CPU最快高達0.03us="EN-US">/位指令。執行復雜數學運算的速度最高提高到原來的70倍。CPU的資源裕量顯著增加：工作內存加倍，最高達20MBS7定時器和計數器個數提高8倍，達到2048個。CPU通信性能顯著增強由于等時模式工作中循環周期更短，現場級通訊連接性能有了顯著提高，特別是與驅動裝置的通訊能力進一步增強數據傳輸速率加倍，垂直集成通訊及PLC-PLC的通信響應時間縮短一半。硬件冗余CPU同步速率更快，同步光纜最高可達10公里。

在兼容性上,新一代S7－400與現有產品是零部件兼容的，并繼續使用現有產品的電源、機架和I/O模板等的附屬配件。由于采用了新的硬件設計，CPU可擴展的DP模塊(MLFB：6ES7964-2AA01-0AB0)將采用新型產品(MLFB：6ES7964-2AA04-0AB0)，該DP模塊與老版本不兼容。原有程序移植到新型CPU上不需要更改即可正常工作。由于顯著提高了同步功能，H型CPU將采用全新的同步模塊和同步線纜。