PLC的定義
PLC即可編程控制器,是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。 PLC的基本組成主要有中央處理器、存儲器、輸入輸出單元、電源和編程器幾部分。 PLC控制系統的等效電路可分輸入部分、輸出部分和內部控制部3部分。
PLC產品種類繁多,其規格和性能也各不相同。對于PLC,通常根據其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數的多少等進行大致分類。
按功能分類
根據PLC的功能不同,可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。
(1)低檔PLC
低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能,還可有少量模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較及通信等功能,主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。
(2)中檔PLC
中檔PLC除具有低檔PLC的功能外,還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序及通信聯網等功能;有些還可增設中斷控制、PID控制等功能,適用于復雜的控制系統。
(3)高檔PLC
高檔PLC除具有中檔PLC的功能外,還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC具有更強的通信聯網功能,可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統,進而實現工廠自動化。
PLC按結構形式分類
根據PLC的結構形式,可將PLC分為整體式和模塊式兩類:
(1)模塊式PLC
模塊式PLC將PLC的各組成部分分別做成若干個單獨的模塊,如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊(有的含在CPU模塊中)以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成,模塊裝在框架或基板的插座上,如圖所示。這種模塊式PLC的特點是配置靈活,可根據需要選配不同規模的系統,而且裝配方便,便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。
(2)整體式PLC
整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內,如圖所示。具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結構。整體式PLC由不同I/O點數的基本單元(又稱主機)和擴展單元組成,基本單元內有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等;擴展單元內只有I/O和電源等,而沒有CPU。基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元,如模擬量單元、位置控制單元等,使其功能得以擴展。
還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來,構成所謂的疊裝式PLC。疊裝式PLC的CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊,但它們之間是靠電纜進行連接的,并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣,不但系統可以靈活配置,還可做得體積小巧。
按I/O點數分類
根據PLC的I/O點數多少,可將PLC分為小型、中型和大型三類。
(1)小型PLC
小型PLC的I/O點數小于256,具有單CPU及8位或16位處理器,用戶存儲器容量為4KB以下。例如:三菱FX0S系列。
(2)中型PLC
中型PLC的I/O點數在256~2048,具有雙CPU,用戶存儲器容量為2~8KB。
(3)大型PLC
大型PLC的I/O點數大于2048,具有多CPU及16位或32位處理器,用戶存儲器容量為8~16KB。
PLC功能詳解
(1)開關量邏輯控制
PLC具有強大的邏輯運算能力,可以實現各種簡單和復雜的邏輯控制。這是PLC的最基本也最廣泛的應用領域,它取代了傳統的繼電器接觸器的控制。
(2)模擬量控制
PLC中配置有A/D和D/A轉換模塊。A/D模塊能將現場的溫度、壓力、流量、速度等模擬量轉換變為數字量,再經PLC中的微處理器進行處理(微處理器處理的只能是是數字量),然后進行控制;或者經D/A模塊轉換后變成模擬量,然后控制被控對象,這樣就可實現PLC對模擬量的控制。
(3)過程控制
現代大中型的PLC一般都配備了PID控制模塊,可進行閉環過程控制。當控制過程中某一個變量出現偏差時,PLC能按照PID算法計算出正確的輸出,進而控制調整生產過程,把變量保持在整定值上。目前,許多小型PLC也具有PID控制功能。
(4)定時和計數控制
PLC具有很強的定時和計數功能,它可以為用戶提供幾十甚至上百、上千個定時器和計數器。其計時的時間和計數值可以由用戶在編寫用戶程序時任意設定,也可以由操作人員在工業現場通過編程器進行設定,進而實現定時和計數的控制。如果用戶需要對頻率較高的信號進行計數,可以選擇高速計數模塊。
(5)順序控制
在工業控制中,可采用PLC步進指令編程或用移位寄存器編程來實現順序控制。
(6)數據處理
現代的PLC不僅能進行算術運算、數據傳送、排序及查表等操作,而且還能進行數據比較、數據轉換、數據通信、數據顯示和打印等,它具有很強的數據處理能力。
(7)通信和聯網
現代PLC大多數都采用了通信、網絡技術,有RS-232或RS-485接口,可進行遠程I/O控制。多臺PLC彼此間可以聯網、通信,外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間可以實現程序和數據交換,如程序轉移、數據文檔轉移、監視和診斷。通信接口或通信處理器按標準的硬件接口或專有的通信協議完成程序和數據的轉移。