Sebagai aplikasi biasa automasi perindustrian, PLC pada mulanya dibuat untuk menggantikan garis geganti, kawalan urutan terutamanya dihasilkan, dan kemudian pengeluar PLC secara beransur-ansur meningkatkan operasi analog, fungsi PID dan teknologi anti-interferensi industri yang lebih dipercayai dan fungsi-fungsi lain, dan dengan permintaan untuk meningkatkan pelbagai teknologi, Dengan pembangunan teknologi Fieldbus dan teknologi Ethernet, aplikasi PLC semakin luas dan lebih luas.
Apa itu PLC
Pengawal yang boleh diprogramkan (Pengawal Programmable) adalah ahli keluarga komputer, yang direka dan dihasilkan untuk aplikasi kawalan perindustrian. Pengawal yang boleh diprogramkan awal dipanggil pengawal logik yang boleh diprogramkan (PLC), atau PLCs untuk pendek, dan terutamanya digunakan untuk merealisasikan kawalan logik dan bukannya relay.
Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa (IEC) mengeluarkan standard draf ketiga untuk pengawal yang boleh diprogramkan pada tahun 1987. Pengawal yang boleh diprogramkan ditakrifkan dalam draf seperti berikut:
Pengawal yang boleh diprogramkan adalah sistem elektronik operasi aritmetik digital yang direka untuk aplikasi dalam persekitaran perindustrian. mudah dihubungkan dengan sistem perindustrian secara keseluruhan, dan mudah untuk mengembangkan fungsi mereka ".
Dengan perkembangan teknologi, fungsi peranti ini telah melebihi skop kawalan logik, jadi hari ini peranti ini dipanggil pengawal yang boleh diprogramkan, disingkat sebagai PC, tetapi untuk mengelakkan kekeliruan dengan singkatan komputer peribadi (komputer peribadi), jadi pengawal yang boleh diprogramkan disingkat sebagai PLC.
Pembangunan PLC
Plc pertama dunia
General Motors (GE) pada tahun 1968, untuk menyesuaikan diri dengan pengemaskinian model kereta yang berterusan, proses pengeluaran sentiasa mengubah keperluan untuk mencapai kelompok kecil, pengeluaran berbilang spesies, dengan harapan terdapat jenis pengawal industri yang boleh dilakukan.
Keperluan reka bentuk pada masa itu adalah untuk menarik kelebihan kedua -dua geganti dan komputer: sistem kawalan relay adalah kebolehpercayaan yang besar, rendah, pendawaian yang kompleks, tidak mudah untuk berubah, sukar untuk mencari dan menyelesaikan masalah, kesesuaian yang lemah terhadap perubahan dalam proses pengeluaran, tetapi mudah, mudah difahami, murah; Komputer yang kuat dan fleksibel (boleh diprogramkan), fleksibiliti yang baik, tetapi pengaturcaraan sukar; Penggunaan proses kawalan yang berorientasikan, berorientasikan masalah penggunaan proses berorientasikan kawalan, pengaturcaraan berorientasikan masalah "bahasa semulajadi", supaya orang yang tidak biasa dengan komputer juga dapat menguasai penggunaannya dengan cepat.
Pada tahun 1969, Perbadanan Peralatan Digital AS (DEC) telah membangunkan PLC pertama, di Amerika Syarikat General Motors Automatik Perhimpunan Percubaan, kejayaan.
Jenis peranti kawalan perindustrian yang baru ini dengan mudah difahami, mudah dikendalikan, kebolehpercayaan yang tinggi, fleksibiliti umum, saiz kecil, hayat perkhidmatan yang panjang dan satu siri kelebihan, dan tidak lama lagi di Amerika Syarikat untuk mempromosikan penerapan kawasan perindustrian yang lain, hingga 1971, telah berjaya digunakan untuk makanan, minuman, metalurgi, kertas dan industri lain.
Awal 70 -an
Hanya operasi logik, masa, pengiraan dan fungsi kawalan berurutan yang lain, hanya untuk menggantikan kawalan relay tradisional, biasanya dipanggil pengawal logik yang boleh diprogramkan (pengawal logik yang boleh diprogramkan).
Pada tahun 1971, Jepun memperkenalkan teknologi baru ini dari Amerika Syarikat, dan tidak lama lagi membangunkan PLC pertama Jepun. 1973, negara -negara Eropah Barat juga membangunkan PLC pertama mereka, China memulakan pembangunan pada tahun 1974. Pada tahun 1977, aplikasi perindustrian bermula.
Pertengahan 70 -an
Teknologi mikropemproses digunakan untuk PLC, supaya PLC bukan sahaja mempunyai fungsi kawalan logik, tetapi juga meningkatkan operasi aritmetik, penghantaran data dan fungsi pemprosesan data.
Selepas tahun 80 -an
Dengan perkembangan pesat teknologi mikroelektronik seperti litar bersepadu berskala besar dan ultra-besar, 16- bit dan 32- bit microprocessors digunakan untuk PLC, sehingga PLC telah dibangunkan dengan cepat. Pengesanan kesalahan lebih fleksibel dan mudah, dan mempunyai fungsi komunikasi dan rangkaian, pemprosesan data dan paparan grafik, dan lain -lain. Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, PLC telah dibangunkan dengan cepat.
PLC telah berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini
Set PLC tiga elektrik (kawalan elektrik, instrumentasi elektrik, penghantaran elektrik) secara keseluruhan, nisbah harga prestasi tinggi, ciri kebolehpercayaan yang tinggi, telah menjadi teras peralatan kejuruteraan automasi. PLC telah menjadi peranti kawalan perindustrian umum dengan fungsi komputer, penggunaan tempat pertama.
PLC telah menjadi salah satu daripada tiga tiang teknologi automasi perindustrian moden (PLC, Robotics, CAD/CAM).
Pasar PLC China dari tiga sekolah
Selepas pembaharuan dan pembukaan China, Amerika Syarikat AB, GE, Modicon, Ti, Jepun Omron, Mitsubishi, Fuji, Jerman Siemens dan pengeluar produk lain terus memasuki negara kita, dan menduduki kedudukan penting dalam sistem kawalan perindustrian dalam pelbagai industri.
Eropah:Siemens Jerman (Siemens), AEG dan Syarikat TI Perancis
Amerika Syarikat:AB (Allen-Bradly) (produknya menyumbang kira-kira 50% daripada bahagian pasaran PLC AS), Syarikat GE (General Electric), Modicon (Modicon), Syarikat Texas Instruments (T1), Goethe (Gould) Syarikat, Westinghouse, Westinghouse
Jepun:Mitsubishi Electric (Mitsubishi Electric), Omron (Omron), Fuji (pembangunan utama Jepun PLC kecil dan sederhana, di pasaran PLC kecil di dunia, produk Jepun menyumbang kira-kira 70% daripada saham di China, jualan produk Omron di tempat pertama.)
Pada masa ini, pasaran domestik dan Korea Selatan, Taiwan dan produk PLC lain; Sekarang pasaran telah muncul dalam siri PLC domestik, harganya agak murah, kos efektif.
Pada tahun 1974, China mula menyalin generasi kedua produk PLC dari Amerika Syarikat, tetapi gagal mempromosikannya disebabkan oleh kualiti komponen dan masalah teknikal dan sebab -sebab lain. Tidak sampai tahun 1977, China membangunkan PLC pertama dengan nilai praktikal, dan memulakan pengeluaran besar -besaran dan aplikasi dalam mengawal proses perindustrian.
Struktur PLC dan peranan setiap bahagian
Jenis PLC, fungsi dan sistem arahan tidak sama, tetapi struktur dan prinsip kerja adalah sama, biasanya oleh hos, antara muka input/output, antara muka expander kuasa dan antara muka peranti luaran dan bahagian utama lain struktur sistem perkakasan PLC ditunjukkan dalam gambar di bawah:
1, tuan rumah
Bahagian tuan rumah termasuk unit pemprosesan pusat (CPU), memori program sistem dan program pengguna dan memori data. CPU adalah teras PLC, yang digunakan untuk menjalankan program pengguna, memantau status antara muka input/output, membuat penghakiman logik dan pemprosesan data, iaitu, membaca pembolehubah input, menyelesaikan pelbagai operasi yang dinyatakan dalam arahan pengguna, dan menghantar hasilnya ke sisi output dan bertindak balas terhadap permintaan peranti luaran. ) dan membuat pelbagai pertimbangan dalaman.
Memori dalaman PLC mempunyai dua jenis, satu adalah memori program sistem, terutamanya untuk penyimpanan program pengurusan dan pemantauan sistem dan program pengguna untuk penyusunan dan pemprosesan program, program sistem telah ditetapkan oleh pengilang, pengguna tidak boleh diubah; Yang lain adalah program pengguna dan memori data, terutamanya untuk penyimpanan program aplikasi yang dibangunkan pengguna dan pelbagai data sementara dan hasil pertengahan.
Antara muka input / output (i / o)
Antara muka I / O adalah PLC dan peranti input / output yang disambungkan ke komponen. Antara muka input menerima isyarat kawalan dari peranti input (seperti butang, sensor, kenalan, suis perjalanan, dll.). Antara muka output adalah tuan rumah selepas memproses keputusan melalui litar penguat untuk memacu peranti output (seperti kontaktor, injap solenoid, penunjuk, dan lain-lain. Puluhan mata mesin kecil, mesin bersaiz sederhana mempunyai beratus-ratus mata, mesin berskala besar akan lebih daripada seribu mata.
3, bekalan kuasa
Bekalan kuasa dalam angka merujuk kepada CPU, memori, antara muka I / O dan litar elektronik dalaman yang lain yang dikonfigurasikan untuk kerja bekalan kuasa pengatur DC, biasanya juga menyediakan kuasa DC untuk peranti input.
4, pengaturcaraan
Pengaturcaraan adalah PLC menggunakan peralatan luaran, pengguna digunakan untuk memasukkan, menyemak, mengubah suai, menyahpepijat program atau memantau kerja PLC. Melalui kabel PC / PPI khas akan disambungkan ke PLC dan komputer, dan penggunaan perisian khas untuk pengaturcaraan dan pemantauan komputer.
5, unit pengembangan input / output
Antara muka pengembangan I/O digunakan untuk menyambungkan unit pengembangan, yang memperluaskan bilangan terminal input/output luaran, ke unit asas (iaitu, tuan rumah).
6, antara muka peranti luaran
Antara muka ini boleh menjadi pencetak, pengimbas kod bar, penyongsang dan peralatan luaran lain dan tuan rumah yang disambungkan untuk menyelesaikan operasi yang sepadan.
Ciri -ciri PLC
(A) Kebolehpercayaan yang tinggi
1, semua litar antara muka I/O adalah opto-isolasi untuk mengasingkan litar luaran di tapak perindustrian dari litar dalaman PLC.
2, input digunakan penapis RC, pemalar masa penapis biasanya 10 ~ 20ms.
3, setiap modul dilindungi untuk mengelakkan gangguan radiasi.
4, mengamalkan bekalan kuasa beralih dengan prestasi yang sangat baik.
5, pemeriksaan ketat peranti yang digunakan.
6, fungsi diagnostik diri yang baik, sebaik sahaja bekalan kuasa atau anomali perkakasan yang lembut dan lembut, CPU segera mengamalkan langkah-langkah yang berkesan untuk mencegah pengembangan kesalahan.
7, PLC berskala besar juga boleh digunakan oleh sistem berlebihan CPU dua atau tiga CPU membentuk sistem pengundian, supaya kebolehpercayaan diperbaiki lagi.
(B) Modul antara muka I / O Kaya
PLC untuk isyarat bidang perindustrian yang berbeza, seperti:
AC atau DC;
Menukar atau analog;
Voltan atau arus;
Nadi atau potensi;
Kekuatan kuat atau lemah, dll.
Terdapat modul I/O yang sepadan dengan peranti atau peralatan medan perindustrian, seperti:
Pushbuttons
Suis perjalanan
Suis jarak
Sensor dan pemancar
Solenoid
Injap kawalan
Sambungan langsung. Di samping itu, untuk meningkatkan prestasi operasi, ia mempunyai pelbagai modul antara muka dialog manusia; Untuk membentuk rangkaian perindustrian tempatan, ia mempunyai pelbagai modul antara muka rangkaian komunikasi, dan sebagainya.
(C) penggunaan struktur modular
Untuk menyesuaikan diri dengan pelbagai keperluan kawalan perindustrian, sebagai tambahan kepada jenis unit PLC kecil, sebahagian besar PLC adalah struktur modular.
Komponen PLC, termasuk CPU, bekalan kuasa, I / O, dan lain -lain adalah reka bentuk modular, oleh rak dan kabel akan disambungkan ke modul, saiz dan fungsi sistem boleh berdasarkan gabungan keperluan pengguna sendiri.
(D) Pengaturcaraan adalah mudah dan mudah dipelajari
Pengaturcaraan PLC kebanyakannya sama dengan bentuk gambarajah tangga garis kawalan relay, pengguna tidak perlu mempunyai pengetahuan khusus mengenai komputer, jadi mudah difahami dan dikuasai oleh jurutera dan juruteknik umum.
(E) pemasangan mudah, penyelenggaraan mudah
PLC tidak memerlukan bilik khas, boleh dijalankan secara langsung dalam pelbagai persekitaran perindustrian. Gunakan hanya pelbagai peralatan di tapak dan PLC yang disambungkan ke terminal I / O yang sepadan, boleh dimasukkan ke dalam operasi. Pelbagai modul dilengkapi dengan operasi dan peranti petunjuk kesalahan, menjadikannya mudah bagi pengguna untuk memahami keadaan operasi dan mencari kesalahan.
Oleh kerana struktur modular, apabila modul gagal, pengguna dapat dengan cepat memulihkan sistem ke operasi dengan menggantikan modul.
Kawasan Permohonan PLC
PLC bukan sahaja digunakan untuk menukar kawalan, tetapi juga digunakan untuk kawalan analog dan digital, boleh mengumpul dan menyimpan data, tetapi juga sistem kawalan untuk pemantauan; juga boleh berangkaian, komunikasi, untuk mencapai pelbagai kawalan dan pengurusan rentas kawasan. PLC semakin menjadi peranan penting dalam keluarga peranti kawalan perindustrian.
1, untuk menukar kawalan
Kapasiti penukaran kawalan PLC sangat kuat. Kawalan bilangan mata masuk dan keluar, kurang daripada sedozen mata, berpuluh -puluh mata, lebih daripada beberapa ratus, ribuan, atau bahkan puluhan ribu mata. Kerana ia boleh dikendalikan, bilangan mata hampir tidak terhad, tidak kira berapa banyak mata yang boleh dikawal.
Masalah logik yang dikawal boleh diubah: kombinatorial, kronologi; segera, tertunda; tidak perlu dikira, perlu dikira; pesanan tetap, kerja rawak; Dan sebagainya, boleh dijalankan.
Struktur perkakasan PLC adalah berubah -ubah, program perisian boleh diprogramkan, untuk kawalan, sangat fleksibel. Jika perlu, boleh menulis lebih daripada satu set, atau lebih daripada satu set program, mengikut keperluan untuk memanggil. Ia disesuaikan dengan bidang perindustrian keadaan pelbagai operasi, keperluan untuk transformasi pelbagai negara.
Contoh kawalan penukaran PLC adalah banyak, metalurgi, jentera, industri ringan, industri kimia, tekstil, dan lain -lain, hampir semua sektor perindustrian perlu menggunakannya. Pada masa ini, PLC pertama dengan matlamat, tetapi juga pengawal lain tidak dapat dibandingkan dengannya, adalah bahawa ia boleh menjadi mudah dan boleh dipercayai untuk menukar kawalan.
2, untuk kawalan analog
Kuantiti analog, seperti arus, voltan, suhu, tekanan, dan lain -lain, saiznya terus berubah. Pengeluaran perindustrian, terutamanya proses pengeluaran yang berterusan, sering mengawal kuantiti fizikal ini.
Sebagai elektronik kawalan perindustrian, PLC jika anda tidak dapat mengawal kuantiti ini, ia adalah kelemahan utama. Atas sebab ini, pengeluar PLC berada di kawasan ini untuk menjalankan banyak pembangunan. Pada masa ini, bukan sahaja mesin bersaiz besar boleh menjadi kawalan analog, adalah mesin kecil, juga boleh menjadi kawalan sedemikian.
Kawalan analog PLC, untuk dikonfigurasikan dengan penukaran analog dan digital A / D, D / A Unit. Ia juga unit I/O, tetapi ia adalah unit I/O khas.
Unit A / D adalah litar luaran analog, ditukar kepada digital, dan kemudian dihantar ke PLC, D / A Unit, adalah digital PLC yang ditukar kepada analog, dan kemudian dihantar ke litar luaran.
Sebagai unit I/O khas, ia masih mempunyai litar I/O litar anti-interferensi, pengasingan litar dalaman dan luaran, dan geganti input dan output (atau geganti dalaman, yang juga merupakan zon memori kerja PLC. Ia boleh dibaca dan ditulis) untuk bertukar maklumat dan sebagainya.
Kelebihan kawalan analog dengan PLC adalah bahawa sementara kawalan analog dilakukan, bertukar juga boleh dikawal. Kelebihan ini tidak tersedia dengan pengawal lain, atau kawalan tidak direalisasikan dengan mudah seperti PLC.
3, untuk kawalan gerakan
Kuantiti fizikal sebenar, sebagai tambahan kepada kawalan, analog, dan kawalan gerakan. Sebagai contoh, anjakan bahagian mesin sering dinyatakan sebagai kuantiti digital.
PLC juga berdasarkan teknologi komputer, dan semakin bertambah baik. Oleh itu, ia juga boleh digunakan untuk kawalan digital.
PLC boleh menerima denyutan mengira dengan kekerapan sehingga beberapa k hingga puluhan k Hz. Tersedia dalam pelbagai cara untuk menerima nadi, juga boleh diterima dalam pelbagai cara. Sesetengah PLC juga mempunyai fungsi output nadi, kekerapan nadi boleh sehingga puluhan k. Dengan kedua -dua fungsi ini, ditambah dengan PLC mempunyai pemprosesan data dan keupayaan aritmetik, jika dilengkapi dengan sensor yang sesuai (seperti pengekod berputar) atau peranti servo nadi (seperti pengedar cincin, penguat, motor stepper), ia boleh sepenuhnya sesuai dengan prinsip NC untuk mencapai pelbagai kawalan.
PLC tinggi dan pertengahan, tetapi juga perkembangan unit NC, atau unit gerakan, dapat direalisasikan kawalan titik. Unit gerakan juga boleh merealisasikan interpolasi lengkung, dapat mengawal pergerakan lengkung. Oleh itu, jika PLC dikonfigurasikan dengan unit sedemikian, adalah mungkin untuk menggunakan kaedah NC untuk kawalan digital.
4, untuk pengambilalihan data
Dengan pembangunan teknologi PLC, kawasan penyimpanan datanya semakin besar dan lebih besar. Sebagai contoh, PLC Devison, kawasan penyimpanan datanya (kawasan DM) boleh mencapai 9999 perkataan. Kawasan penyimpanan data yang besar boleh menyimpan sejumlah besar data.
Pengambilalihan data boleh dilakukan dengan kaunter, yang secara kumulatif mencatatkan bilangan denyutan yang ditangkap dan kerap membuangnya ke kawasan DM.
Pengambilalihan data juga boleh dilakukan dengan unit A/D, yang menukarkan kuantiti analog ke kuantiti digital dan kemudiannya memindahkannya ke kawasan DM.
PLC juga boleh berkomunikasi dengan komputer, komputer untuk membaca data di kawasan DM, dan kemudian oleh komputer untuk memproses data ini. Pada ketika ini, PLC menjadi terminal data komputer.
Pengguna kuasa telah menggunakan PLC untuk merekodkan penggunaan kuasa pengguna masa nyata untuk merealisasikan masa penggunaan kuasa yang berbeza, kaedah pengecasan harga yang berbeza, untuk menggalakkan pengguna menggunakan lebih banyak kuasa di titik penggunaan kuasa yang rendah, untuk mencapai tujuan penggunaan rasional elektrik dan penjimatan kuasa.
5, untuk pemantauan isyarat
Isyarat ujian diri PLC banyak, terdapat banyak peranti dalaman, kebanyakan pengguna tidak memberikan permainan penuh kepada peranannya.
Malah, ia boleh digunakan sepenuhnya untuk memantau kerja PLC itu sendiri, atau untuk memantau objek kawalan.
Untuk sistem kawalan yang kompleks, terutamanya sistem kawalan automatik, pemantauan dan diagnosis diri sendiri sangat diperlukan. Ia dapat mengurangkan kegagalan sistem, kesalahan atau mencari, dapat meningkatkan masa operasi bebas masalah kumulatif, mengurangkan masa pembaikan kesalahan, meningkatkan kebolehpercayaan sistem.
6, untuk rangkaian, komunikasi
Rangkaian PLC, keupayaan komunikasi sangat kuat, dan terdapat struktur baru untuk rangkaian yang dilancarkan.
PLC boleh disambungkan ke komputer peribadi untuk komunikasi, komputer boleh digunakan untuk mengambil bahagian dalam pengaturcaraan dan pengurusan kawalan PLC, supaya PLC lebih mudah digunakan.
Untuk memberi permainan penuh kepada peranan komputer, komputer boleh dilaksanakan untuk mengawal dan mengurus lebih daripada satu PLC, sehingga 32 unit. Juga boleh menjadi PLC dan dua atau lebih komputer untuk berkomunikasi, bertukar maklumat untuk mencapai pemantauan pelbagai lokasi sistem kawalan PLC.
PLC dan PLC juga boleh berkomunikasi. Satu hingga satu komunikasi PLC. Beberapa PLC boleh berkomunikasi. Boleh sebanyak berpuluh -puluh atau beratus -ratus.
PLC dan instrumentasi pintar, penggerak pintar (seperti inverter), juga boleh menjadi komunikasi rangkaian, pertukaran data, operasi bersama. Boleh disambungkan ke sistem kawalan jauh, julat sistem boleh sebesar 10 kilometer atau lebih.
Boleh membentuk rangkaian tempatan, bukan sahaja PLC, tetapi juga komputer gred tinggi, pelbagai peranti pintar juga boleh memasuki rangkaian. Rangkaian bas yang ada, juga rangkaian cincin yang ada. Rangkaian ini juga boleh menetapkan rangkaian. Rangkaian dan Rangkaian juga boleh dijembatani. Rangkaian boleh beribu -ribu PLC, komputer, peranti pintar yang dianjurkan dalam rangkaian.
Node antara jaring boleh berkomunikasi dan bertukar maklumat secara langsung atau tidak langsung.
Rangkaian, Komunikasi, disesuaikan dengan keperluan Sistem Pembuatan Bersepadu Komputer (CIMS) hari ini dan pembangunan kilang pintar. Ia boleh membuat kawalan perindustrian dari titik (titik), ke garisan (garis) dan kemudian ke permukaan (aero), supaya kawalan tahap peralatan, kawalan garis pengeluaran, kawalan pengurusan kilang secara keseluruhan, dan dengan itu dapat mewujudkan kecekapan yang lebih tinggi. Masa depan yang tidak terhingga ini semakin jelas ditunjukkan di hadapan generasi kita.
Dengan perkembangan kilang pintar dan Internet Perkara, Kawalan Bersama Peralatan Kilang, PLC dan Komputer Host dan produk pintar lain, interaksi data, aplikasi data besar dan kawasan lain, akan sangat menggalakkan gabungan rapat teknologi automasi dan rangkaian tradisional, dengan industri pembuatan China untuk mencapai sublimasi yang besar ke dalam teknologi aplikasi PLC yang kuat akan melihat pembangunan yang lebih kuat.