plc的工作原理,plc编程原理,plc控制原理
PLC可编程控制器的实现分为硬PLC和软PLC。
首先来讲下什么是硬PLC:所谓硬PLC从严格意义上来说是由硬件或者一块专用的ASIC芯片来实现PLC指令的持行.而软PLC是用一些通用的CPU或者MCU来实现PLC指令的解释或者编译持行.
像三菱(FX)和欧姆龙的PLC多是硬PLC,而西门子的有几种型号是属于软PLC的。
硬PLC的核心是一个位处理器,也就是一个持行PLC专用指今的ASIC芯片,以前各厂商的这种处理器执行的是自家指令,但自从伟大而神圣的IEC61131-3出现后,大家都向这个标准上看齐了,IEC61131-3定义了5种语言——LD、FBD、SFC、ST、IL其中IL是像汇编的,所以大多数厂商的这个位处理器都是执行的一种类IL语言。我们在这里将这个位处理暂命名为IEC处理器。也有厂商用FPGA来实现这个处理器,由于这个处理器执行的是专用指令,所以速度相对软PLC来说要快许多倍。但它也有它的弱点,就是灵活性不高,并具一般只能处理位指令,而现代的PLC功能越来越强大,对模拟量的处理已和DCS不相上下,所以厂商一般要另加一块通用CPU来处理模拟量和复杂功能的实现。
软PLC分为编译和解释两种实现方式,其中解释型有点像早期的大型机一样,是基于一个虚拟机的,程序由一些伪代码组成,工程师在上位机编好程后通过编译器转换为这种专用的伪代码下载到PLC内。运行时虚拟机扫描并解释这些指令运行,这样的实现方式使工程人员编的T型图之类的与底下PLC的软件平台无关,保证了PLC核心的独立性,同时它能很好的扩展软件和功能块而不受硬件环境的影响,但这种方式是慢的一种方式。
软PLC还有一种是编译方式,编译方式是将各种IEC指令转换为汇编或者C语言,再将其插入到一个框架代码内调用C或汇编编译器生成真正的CPU指令。
PLC的诞生
随着计算机控制技术的不断发展,可编程控制器的应用已广泛普及,成为自动化技术的重要组成。可编程控制器先出现在美国,1968年,美国的汽车制造公司通用汽车公司(GM)提出了研制一种新型控制器的要求,并从用户角度提出新一代控制器应具备以下条件:
(1)编程简单,可在现场修改程序;
(2)维护方便,好是插件式;
(3)可靠性高于继电器控制柜;
(4)体积小于继电器控制柜;
(5)可将数据直接送入管理计算机;
(6)在成本上可与继电器控制柜竞争;
(7)输入可以是交流115V(即用美国的电网电压);
(8)输出为交流115V、2A以上,能直接驱动电磁阀;
(9)在扩展时,原有系统只需要很小的变更;
(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。
条件提出后,立即引起了开发热潮。1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上台可编程序控制器,并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller),目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着,美国MODICON公司也开发出同名的控制器,1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制成了日本台可编程控制器。1973年,西欧国家也研制出他们的台可编程控制器。
PLC的发展史
随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,特别是进入80年代以来,PLC已广泛地使用16位甚至32位微处理器作为中央处理器,输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能,称之为可编程序控制器(Programmable Controller)更为合适,简称为PC,但为了与个人计算机(Persona1 Computer)的简称PC相区别,一般仍将它简称为PLC(Programmable Logic Controller)。
PLC是微机技术与传统的继电器-接触器控制技术相结合的产物,其基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。继电器控制系统已有上百年历史,它是用弱电信号控制强电系统的控制方法,在复杂的继电器控制系统中,故障的查找和排除困难,花费时间长,严重地影响工业生产。在工艺要求发生变化的情况下,控制柜内的元件和接线需要作相应的变动,改造工期长、费用高,以至于用户宁愿另外制作一台新的控制柜。而PLC克服了继电器-接触器控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点,并将控制器和被控对象方便的连接起来。由于PLC是由微处理器、存储器和外围器件组成,所以应属于工业控制计算机中的一类。
对用户来说,可编程控制器是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此如果在初步设计阶段就选用可编程控制器,可以使得设计和调试变得简单容易。从制造生产可编程控制器的厂商角度看,在制造阶段不需要根据用户的订货要求专门设计控制器,适合批量生产。由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并得到迅速的发展。目前,可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。
我国从1974年也开始研制可编程序控制器,1977年开始工业应用。目前它已经大量地应用在楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域,并涌现出大批应用可编程序控制器的新型设备。掌握可编程序控制器的工作原理,具备设计、调试和维护可编程序控制器控制系统的能力,已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。
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什么是plc,plc是什么意思
国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案稿,1985年1月又发表了第二稿,1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是:
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”
定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”,是一种计算机。它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机,是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机,除了能完成各种各样的控制功能外,还有与其他计算机通信联网的功能。
这种工业计算机采用“面向用户的指令”,因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作,它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力,并且非常容易与“工业控制系统联成一体”,易于“扩充”。
定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境,它须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。
应该强调的是,可编程控制器与以往所讲的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件,并用规定的指令进行编程,能灵活地修改,即用软件方式来实现“可编程”的目的。
可编程序控制器是应用面广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置,自研制成功开始使用以来,它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。
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