【導(dǎo)讀】plugsintothePLC.

　　

【正文】 分布式控制系統(tǒng) 和 網(wǎng)絡(luò) 控制系統(tǒng) 等多個方面。一些現(xiàn)代的 PLC 的 數(shù)據(jù)處理，儲存，整理能力和通信能力，已大約相當(dāng)于 臺式電腦 了 。 可編程控制器的編程結(jié)合遠(yuǎn)程 I/O 硬件，允許通用臺式電腦進(jìn)行一些 PLC 方面的特定應(yīng)用。 根據(jù) 國際電工委員會 611313 標(biāo)準(zhǔn)， PLC 的編程可以使用基于標(biāo)準(zhǔn)的編程語言。所謂順序功能圖的圖形符號編程適用于某些特定的可編程控制器。 可編程控制器與其他控制系統(tǒng) PLC 可以很好的適應(yīng)各種自動化任務(wù)。這些都是典型的工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)，在這些部門自動控制系統(tǒng)的高額費用是與其昂 貴的的制造維護(hù)費用分不開的。 PLC 能控制輸入輸出設(shè)備并兼容工業(yè)試驗裝置和控制。通常 PLC 應(yīng)用于高度定制的系統(tǒng) ,以便使組裝 PLC 的成本低于設(shè)計控制器的成本。另外，在大規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品方面，自定義的控制系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)的，由于他的組成部分成本較低。這是代替通用解決方案的最佳選擇。 為大批量或者簡單的固定自動化任務(wù)，不同的技術(shù)被采用。例如：消費者洗碗機(jī)被成本只有幾美元的機(jī)電凸輪計時器控制。 微處理器的設(shè)計要考慮成百上千的組成單元，以便開發(fā)成本（電源供應(yīng)器和輸入輸出硬件的設(shè)計）能遍布到很多銷售領(lǐng)域，并且最終用戶不需要改變控制 。汽車應(yīng)用是一個例子，每年有數(shù)以百萬輛汽車被制造，只有極少數(shù)最終用戶改變控制程序。然而，一些特殊車輛，如使用 PLC 系統(tǒng)代替定制設(shè)計控制的過境巴士因為使用量少所以開發(fā)費用不夠經(jīng)濟(jì)。 復(fù)雜的過程控制，如用于化學(xué)工業(yè)的過程控制要求的算法和性能甚至超過了高性能的 PLC 控制。高速度和精度的控制也可能需要量身定制的解決方案，如飛機(jī)的飛行控制。 PLC 系統(tǒng)包括邏輯單變量反饋模擬控制回路，一個“比例、積分、導(dǎo)數(shù)”或“控制器”。 PID 回路可用于控制制造過程的溫度，例如歷史上的 PLC 通常只用于少數(shù)模擬控制回路這個過程需要成百上 千的循環(huán)、分布式控制系統(tǒng)（ DCS）將代替使用。然而，由于 PLC 的功能越來越強(qiáng)大， DCS 與 PLC 的界定越發(fā)的不明確。 數(shù)字和模擬信號 數(shù)字或離散信號表現(xiàn)為二進(jìn)制開關(guān)信號，收益率只是一個閉合或關(guān)斷信號。按鈕、限位開關(guān)、光電傳感器能提供了一個離散信號。離散信號以電壓或電流的形式傳送，它在一個特定的范圍內(nèi)被設(shè)置成開和關(guān)。例如： PLC 必須使用 24 伏直流電壓的 I/O 口，高于 22 伏直流電壓代表開，低于 2 伏直流電壓代表關(guān)，中間值不確定。最初， PLC 只有離散的 I/O 接口。 模擬信號和音量控制一樣，在零和滿量程之間有一系列的值 。這些常常被定義為 PLC 中的整數(shù)，它的范圍取決于設(shè)備中可用來存儲比特數(shù)據(jù)的存儲單元的數(shù)量。由于 PLC 通常使用 16 位有符號二進(jìn)制處理器，整數(shù)值被限定在 32768— +32767 之間。壓力、溫度、流量、重量往往代表的模擬信號。模擬型號可以使用與原信號成正比的電壓或電流信號。例如：一個 420mA 的電流信號或者 010V 的電壓信號將被轉(zhuǎn)化成一個 032767 之間的整型值。 事例 水箱可以作為一個例子。一個設(shè)備用于向水箱中注水，另一個設(shè)備用于從水箱中取水，根據(jù)需要，我們必須建立一個系統(tǒng)去控制水箱的水位。 若只用數(shù)字 信號， PLC 有兩個數(shù)字輸入開關(guān)量（水箱空和水箱滿）。 PLC 有一個數(shù)字輸出量去控制水箱閥門的開關(guān)。 當(dāng)水位下降使得水箱空箱開關(guān)關(guān)閉時， PLC 將會打開閥門使更多的水進(jìn)入。一旦水位升高到一定高度使得滿箱開關(guān)閉合， PLC 將會臨時關(guān)閉進(jìn)水閥門防止水的溢出。 一個模擬系統(tǒng)可能會使用水位的 壓力傳感器 、可調(diào)（節(jié)流）出水閥和調(diào)節(jié)閥來逐漸提高水箱水位。 在這一系統(tǒng)中，為了避免損壞閥的擾動調(diào)節(jié)器，很多的 PLC 加入“ 滯后 ”環(huán)節(jié)，基本上實現(xiàn)了“ 死 區(qū)”的活動 。 技術(shù)員通過調(diào)整死區(qū)，使閥只在有一個顯著變化率的時刻動作。 這將依次把閥門的動作減到最少，從而減少其磨損。 一個真正的系統(tǒng)可能把這兩種做法結(jié)合起來，使用浮動開關(guān)和簡單閥門來防止泄漏，使 用速率傳感器和速度閥來優(yōu)化水位上升速率并防止水錐的發(fā)生。考慮到 支持性的維護(hù)方法，一個實際的系統(tǒng)將會非常復(fù)雜。 系統(tǒng)規(guī)模 一個小型 PLC 將有固定數(shù)量的 I/O 接口。 通常情況下，如果相應(yīng)的模型并沒有足夠的 I/O 接口，則需要擴(kuò)展 I/O 口。 在較大的 I/O 系統(tǒng)中， PLC 可能使用點對點（ P2P）的處理器通信。 這使得一個復(fù)雜過程的單獨部分有各自的控制，同時又允許各子系統(tǒng)同級之間進(jìn)行通信聯(lián)系。 這些通訊聯(lián)系常常被用于 HMI（人機(jī)界面）設(shè)備，如鍵盤或 PC 型工作站。當(dāng)今 某些 PLC 可以通過各種各樣的設(shè)備進(jìn)行通信聯(lián)系，包括 RS485 接口，同軸電纜，和具有速度高達(dá) 100 兆比特 /秒的網(wǎng)絡(luò)控制 I/O 的以太網(wǎng)。 編 程 早期的 PLC（直至 20 世紀(jì) 80 年代中期）使用專有的編程渠道或特殊用途的編程終端進(jìn)行編程。它們是用來取代繼電器邏輯系統(tǒng)的。 這些 PLC 用梯形圖編程，其非常類似于繼電器邏輯示意圖。 現(xiàn)代的 PLC 可以以各種方式編程，從梯形圖到更傳統(tǒng)的編程語言，如 BASIC 和 C，另一種高級 程序設(shè)計語言是 State Logic，它是基于 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 設(shè)計 PLC 程序的。 最近，國際標(biāo)準(zhǔn) IEC611313 已經(jīng)流行。 目前的 IEC611313 為可編程控制系統(tǒng)定義了 5 編程語言： FBD（ 功能框圖 ）， LD（ 梯形圖 ）， ST（ 結(jié)構(gòu)化文本 ）， IL（ 指示表） 和 SFC（ 順序功能圖 ）。 這些技術(shù)強(qiáng)調(diào)動作的邏輯組織。 所有制造商 PLC 編程的基本概念是共同的，分歧在于 I/O 的選擇，存儲組織的安排和指令集， 所以不同生產(chǎn)商之間的 PLC 程序從來都不可以完全的互換。 即使是同一制造商同一產(chǎn)品線，不同的模式也可能無法兼容。 用戶界面 PLC 為了配置，報警或日常控制的目的可能需要人機(jī)互動交流。 HMI（人機(jī)界面）因此而產(chǎn)生。人機(jī)界面包括 MMI（人機(jī)接口）和 GUI（圖形用戶界面）。 一個簡單的系統(tǒng)可以使用按鈕和燈來與用戶互動。 文字顯示以及圖形化的觸摸屏也可能用到。 最現(xiàn) 代的 PLC 可以通過網(wǎng)絡(luò)連接到其他的系統(tǒng)，如運(yùn)行 SCADA（監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）的計算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。 通信 PLC 的內(nèi)置通信端口通常使用 9 針 的 RS232 串口 ，并選擇性使用 RS485 的 和以太網(wǎng) 。 Modbus 協(xié)議 或 DF1 是常用的一種 通信協(xié)議 。 其他 通信協(xié)議 包括各種 現(xiàn)場總線 ，如 DeviceNet 現(xiàn)場總線 或 Profibus 現(xiàn)場總線 等。 歷史 PLC 是應(yīng) 美國 汽車業(yè)發(fā)展的需要而產(chǎn)生的。在 PLC 產(chǎn)生之前，汽車使用繼電器進(jìn)行順序控制和安全聯(lián)鎖邏輯，制造定時器和專用閉環(huán)控制器。每年模型轉(zhuǎn)換是非常耗時和昂貴的 ，而且中繼系統(tǒng)需要有熟練的電工才能操作。 在 1968 年通用汽車公司發(fā)出一份為硬連線中繼系統(tǒng)尋找一個電子替代品的建議書。 中標(biāo)投標(biāo)書來自貝德福德，馬薩諸塞州的貝德福德聯(lián)營公司。 第一個 PLC，被命名為 084 ，因為它是貝德福德的第八十四個項目的結(jié)果。 貝德福德聯(lián)營協(xié)會創(chuàng)建了一個新的公司，它致力于開發(fā) ，制造，銷售和服務(wù)這一新產(chǎn)品：莫迪康，它代表模塊化數(shù)字控制器。 該項目主持者 切尼莫雷 ，被認(rèn)為是“ PLC 之父”。 該莫迪康品牌在 1977 年被 古爾德電子 收購，后來又被德國 AEG 公司收購，然后是法國 施耐德電氣 ，也是目前的所有者。 汽車行業(yè)仍然是最大的一個 PLC 用戶，莫迪康仍然標(biāo)稱一些控制器的模型。PLC 應(yīng)用在許多不同的行業(yè)和機(jī)器上，如包裝機(jī)和半導(dǎo)體設(shè)備。 眾所周知， PLC 的品牌有 東芝 ， 西門 子 ， 艾倫布拉德利 ， ABB， 三菱 ， 歐姆龍 和 通用電氣等。