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PLC和智能控制简介 Katsuhiko Ogata PLC(即可编程逻辑控制器)是机械控制中为替代必要的继电器时序电路而发明的一种设备。PLC工作时通过查询输入端并根据其状态打开或关闭输出。用户通常用软件或编程器输入程序从而获得期望的结果。 很多实际应用都采用PLC。工业生产中应用PLC的可能性很高。如果你正在进行机械制造、产品包装、材料处理、自动化装配及无数其他工业生产,你可能已经用到了PLC。如果没有用到,那就是在浪费金钱和时间。几乎所有需要电气控制的地方都需要PLC。 例如,假定在开关闭合时我们需要一个线圈接通5秒,然后不管开关接通多长时间都将线圈断开。我们可以通过一个简单的外部定时器来实现。但是假如该过程有十个开关和线圈呢?我们就需要十个外部定时器。如果这个过程需要分别记录每个开关开启的次数呢?我们又需要很多外部计数器。 由此可见,系统越大,我们就越需要PLC。我们可以简单地用PLC编程来对输入信号进行计数,并在规定的时间接通线圈。 我们考察一下哪些是PLC中最常用的20条指令。保守地估计一下,如果真正地掌握了这些指令,就能解决80%以上现存的应用问题。 是的,80%以上!当然,我们要学习的指令比这些更多,以帮助你解决几乎所有潜在的PLC应用问题。 PLC 主要由中央处理器(CPU)、存储器和输入、输出电路构成如图1所示。我们可以将PLC看成是一个装满了成百上千个独立的继电器、计数器、定时器以及数据存储器的盒子。这些计数器、定时器等是不是真的存在呢?不,它们都是模拟的,物理上并不存在,但可以将它们看成是软计数器、软定时器等。这些内部继电器是用寄存器中的位单元模拟出来的。 图1 PLC的结构 各个部分是如何工作的呢? 输入继电器(触点)这些继电器连接外部电路。它们是实际存在的,并接收来自开关、传感器等的信号,通常是晶体管而非继电器。 内部通用继电器(触点)它们不从外部设备接收信号,也非物理上存在的。它们是模拟的继电器,用以消除PLC的外部继电器。此外还有一些特殊继电器,专门执行一项任务。其中一些是常开的,一些是常闭的。有一些仅在电源上电时导通一次,通常用来初始化存储的数据。 计数器 它们也非物理上存在的,而是模拟的计数器,可通过编程来对脉冲进行计数。通常它们可进行加计数、减计数或同时进行加减计数。因为它们是用软件模拟的,计数速度就有限。一些制造商提供了基于硬件的高速计数器。这样的计数器可以认为是物理上存在的。这些计数器多数情况下可以进行加计数、减计数或同时进行加减计数。 定时器 它们也非物理上存在的,分为多种类型和定时单位。最常用的一种类型是延时导通型。其他类型还有延时断开型、记忆和非记忆型。定时单位的范围是1ms 到1s。 输出继电器(线圈)该部分连接到外围电路。它们是物理上存在的,并给线圈、灯等发送开关信号。输出继电器可以是晶体管、继电器或可控硅,取决于选择的型号。 数据存储器 它们通常是用来存储数据的寄存器,一般作为运算或数据处理的暂存器。在PLC断电时通常还可用来存储数据。再次接通电源后,其内容与断电前相同,非常方便且必要。 PLC是通过连续扫描一个程序来工作的。我们可以认为扫描周期是由3个主要阶段组成的,如图2所示。当然有多于三个阶段的情况,但我们可关注重要的环节,忽略其他环节。其他阶段通常正在检查系统及更新内部计数器和定时器的当前值。 图2 PLC的工作过程 第一步——检查输入状态——首先PLC检查每一个输入是否接通。换句话说就是与检查输入状态执行程序 更新输出状态 10 第一个输入端连接的传感器接通了吗?第二个输入呢?第三个输入呢?PLC将这些数据记录到存储器中以便在下一阶段使用。 第二步——执行程序——然后PLC一次一条指令地执行程序。你的程序可能要求第一个输入接通时,就接通第一个输出。因为在上一步已经知道输入端的开关状态,根据上一步中第一个输入端的状态,就可以确定是否应接通第一个输出。PLC将执行结果存储起来,以供下一步使用。 第三步——更新输出状态——最后PLC更新输出状态。PLC根据第一步中接通的输入和第二步中程序执行的结果更新输出状态。由于第一个输入接通了,程序要求在该条件满足时就接通第一个输出,根据第二步的情况,PLC就接通第一个输出。 PLC在执行完第三步后就返回到第一步并反复循环。一次扫描时间定