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可编程控制器概论 (八)

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2018/6/14
1.3.3 用于数字量控制
实际的物理量,除了开关量、模拟量,还有数字量。如机床部件的位移,常以数字量表示。
数字量的控制,有效的办法是NC,即数字控制技术。这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及,并也很完善。目前,先进**的金属切削机床,数控化的比率已超过40%~80%,有的甚至更高。
PLC也是基于计算机的技术,并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。
PLC可接收计数脉冲,频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲,还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能,加上PLC有数据处理及运算能力,若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放、步进电机),则完全可以依NC的原理实现种种控制。
高、中档的PLC,还开发有NC单元,或运动单元,可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补,可控制曲线运动。所以,若PLC配置了这种单元,则完全可以用NC的办法,进行数字量的控制。
新开发的运动单元,甚至还发行了NC技术的编程语言,为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。
1.3.4 用于数据采集
随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。如OMRON公司的PLC,前期产品C60P的DM区仅64个字,而后来的C60H达到1000个字;到了CQMI可多达6000个字。这样庞大的数据存储区,可以存储大量数据。
数据采集可以用计数器,累计记录采集到的脉冲数,并定时地转存到DM区中去。
数据采集也可用A/D单元,当模拟量转换成数字量后,再定时地转存到DM区中去。
PLC还可配置上小型打印机,定期把DM区的数据打出来。
PLC也可与计算机通讯,由计算机把DM区的数据读出,并由计算机再对这些数据作处理。这时,PLC即成为计算机的数据终端。
电业部门曾这么使用PLC,用以实时记录用户用电情况,以实现不同用电时间、不同计价的收费办法,鼓励用户在用电低谷时多用电,达到合理用电与节约用电的目的。
1.3.5 用于进行监控
PLC自检信号很多,内部器件也很多,多数使用者未充分发挥其作用。
其实,完全可利用它进行PLC自身工作的监控,或对控制对象进行监控。
这里介绍一种用PLC定时器作看门狗,对控制对象工作情况进行监控的思路。
如用PLC控制某运动部件动作,看施加控制后动作进行了没有,可用看门狗办法实现监控。具体作法是在施加控制的同时,令看门狗定时器计时。如在规定的时间内动作完成,即定时器未超过*戒值的情况下,已收到动作完成信号,则说明控制对象工作正常,无需报*。
若超时,说明不正常,可作相应处理。
如果控制对象的各重要控制环节,都用这样一些看门狗"看"着,那系统的工作将了如指掌,出现了问题,卡在什么环节上也很好查找。
还有其它一些监控工作可做。对一个复杂的控制系统,特别是自动控制系统,监控以至进一步能自诊断是非常必要的。它可减少系统的故障,出了故障也好查找,可提高累计平均无故障运行时间,降低故障修复时间,提高系统的可靠性。
l.3.6 用于联网、通讯
PLC联网、通讯能力很强,不断有新的联网的结构推出。
PLC可与个人计算机相连接进行通讯,可用计算机参与编程及对PLC进行控制的管理,使PLC用起来更方便。
为了充分发挥计算机的作用,可实行一台计算机控制与管理多台PLC,多的可达32台。也可一台PLC与两台或更多的计算机通讯,交换信息,以实现多地对PLC控制系统的监控。
PLC与PLC也可通讯。可一对一PLC通讯。可几个PLC通讯。可多到几十、几百。
PLC与智能仪表、智能执行装置(如变频器),也可联网通讯,交换数据,相互操作。
可联接成远程控制系统,系统范围面可大到10公里或更大。
可组成局部网,不仅PLC,而且高档计算机、各种智能装置也都可进网。可用总线网,也可用环形网。网还可套网。网与网还可桥接。联网可把成千上万的PLC、计算机、智能装置组织在一个网中。
网间的结点可直接或间接地通讯、交换信息。
联网、通讯,正适应了当今计算机集成制造系统(CIMS)及智能化工厂发展的需要。它可使工业控制从点(Point)、到线((Line)再到面(Aero),使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体,进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景,已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。
以上几点应用是着重从质上讲的。从量上讲,PLC有大、有小。所以,它的控制范围也可大、可小。小的只控制一个设备,甚至一个部件,一个站点;大的可控制多台设备,一条生产线,以至于整个工厂。可以说,工业控制的大小场合,都离不开PLC。
一般讲,工业生产过程可分为两种类型;连续型生产过程(如化学工业)及非连续型,即离散型生产过程(如机械制造业)。前者生产对象是连续的,分不出件的;后者为离散的,一件件的。由于PLC有上述几个方面的应用,而且,控制的规模又可大、可小,所以,这两种类型的生产过程都有其用武之地。
事实上,PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看,冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等等,几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它,一些非工业过程,如楼宇自动化、电梯控制也用到它。农业的大棚环境参数调控,水利灌溉也用到它。
PLC能有上述几个范围广泛的应用,是PLC自身特点决定的,也是PLC技术不断完善的结果。
1.4 可编程控制器基本类型
可编程控制器类型很多,可从不同的角度进行分类:
1.4.1 按控制规模分
控制规模主要指控制开关量的入、出点数及控制模拟量的模入、模出,或两者兼而有之(闭路系统)的路数。但主要以开关量计。模拟量的路数可折算成开关量的点,大致一路相当于8~16点。
依这个点数,PLC大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。
微型机控制点仅几十点,为OMRON公司的CPM1A系列PLC,西门子的Logo仅10点。
小型机控制点可达100多点。如OMRON公司的C60P可达148点,CQM1达256点。德国西门子公司的S7-200机可达64点。
中型机控制点数可达近 500点,以至于千点。如 OMRON公司 C200H机普通配置最多可达700多点,C200Ha机则可达1000多点。德国西门子公司的S7300机最多可达512点。
大型机:控制点数一般在1000点以上。如OMRON公司的C1000H、CV1000,当地配置可达1024点。C2000H、CV2000当地配置可达2048点。
超大型机:控制点数可达万点,以至于几万点。如美国GE公司的90-70机,其点数可达24000点,另外还可有8000路的模拟量。再如美国莫迪康公司的 PC-E984 --785机,其开关量具总数为32k(32768),模拟量有2048路。西门子的SS-115U-CPU945,其开关量总点数可达8k,另外还可有512路模拟量。等等。
以上这种划分是不严格的,只是大致的,目的是便于系统的配置及使用。
一般讲,根据实际的I/O点数,凡落在上述不同范围者,选用相应的机型,性能价格比必然要高;相反,肯定要差些。
自然,也有特殊情况。如控制点数不是非常之多,不是非用大型机不可,但因大型机的特殊控制单元多,可进行热备配置,因而采用了大型机。
1.4.2 按结构划分
PLC可分为箱体式及模块式两大类。微型机、小型机多为箱体式的,但从发展趋势看,小型机也逐渐发展成模块式的了。如OMRON公司,原来小型机都是箱体式,现在的CQM1则 为模块式的。
箱体的 PLC把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内。一个主机箱体就 是一台完整的PLC,就可用以实现控制。控制点数不符需要,可再接扩展箱体,由主箱体及若干扩展箱体组成较大的系统,以实现对较多点数的控制。
模块式的PLC是按功能分成若干模块,如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等等。大型机的模块功能更单一一些,因而模块的种类也相对多些。这也可说是趋势。目前一些中型机,其模块的功能也趋于单一,种类也在增乡。如同样OMRON 公司C20系列PLC,H机的CPU单元就含有电源,而Ha机则把电源分出,有单独的电源模块。
模块功能更单一、品种更多,可便于系统配置,使PLC更能物尽其用,达到更高的使用效益。
由模块联结成系统有三种方法:
①无底板,靠模块间接口直接相联,然后再固定到相应导轨上。OMRON公司的CQM1机就是这种结构,比较紧凑。
②有底板,所有模块都固定在底板上。OMRON公司的C200Ha机,CV2000等中、大型机就是这种结构。它比较牢固,但底板的槽数是固定的,如3、5、8、10槽等等。槽数与实际的模块数不一定相等,配置时难免有空槽。这既浪费,又多占空间,还得占空单元把多余的槽作填补。
③用机架代替底板,所有模块都固定在机架上。这种结构比底板式的复杂,但更牢靠。一些特大型的PLC用的多为这种结构。
1.4.3 按生产厂家分
目前生产PLC的厂家较多。但能配套生产,大、中、小、微型均能生产的不算太多。较有影响的,在中国市场占有较大份额的公司有:
德国西门子公司:它有SS系列的产品。有SS-95U、100U、115U、135U及155U。135U、155U为大型机,控制点数可达6000多点,模拟量可达300多路。最近还推出S7系列机,有S7-200(小型)、S7-300(中型)及S7-400机(大型)。性能比S5大有提高。
日本OMRON公司:它有CPM1A型机,P型机,H型机,CQM1、CVM、CV型机,Ha型、F型机等,大、中、小、微均有,特别在中、小、微方面更具特长,在中国及世界市场,都占有相当的份额。
美国GE公司、日本FANAC合资的GE-FANAC的90-70机也是很吸引人的。据介绍。它具有25个特点。诸如,用软设定代硬设定,结构化编程,多种编程语言,等等。它有914、781/782、771/772、731/732等多种型号。另外,还有中型机90-30系列,其型号有344、331、323、321多种;还有90-20系列小型机,型号为211。
美国莫迪康公司(施奈德)的984机也是很有名的。其中E984-785可安31个远程站点,总控制规模可达63535点。
Tags:可编程控制器概论,plc  
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