【導(dǎo)讀】PLC.PLCsmayneed. oreverydayHuman-MachineInterface(HMI)isemployedfor

　　

【正文】 業(yè)試驗(yàn)裝置和控制的輸入輸出設(shè)備 ,因此需要有小電氣的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于表示出功能圖符號(hào)的運(yùn)行順序。 PLC 是一個(gè)典型的高度化定制系統(tǒng)，以致于一個(gè)定制的包裝 PLC 成本比一個(gè)特別定制的控制器低。另一方面，在大規(guī)模的商品生產(chǎn)中，定制控制系統(tǒng)比較經(jīng)濟(jì)是由于它組成部分的成本很低，所以它是個(gè)最佳選擇，而不是“一般”的解決方案，并已在非經(jīng)常性的數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的工程中運(yùn)用。 為了達(dá)到高容量和非常固定的簡(jiǎn)單自動(dòng)化任務(wù)，需要使用不同的技術(shù)。例如，洗碗機(jī)由大批生產(chǎn)的成本只有幾美元的機(jī)電凸輪計(jì)時(shí)器控制。 一個(gè)基本微控制器的設(shè)計(jì)要 恰當(dāng) ,數(shù)百或數(shù)千的單元才能產(chǎn)生 ,這樣 ,制作和開(kāi)發(fā)成本（電源供應(yīng)器及輸入 /輸出硬件的設(shè)計(jì)）可以在許多大規(guī)模得以分布，并且最終用戶將不再需要改變控制。汽車(chē)是一個(gè)應(yīng)用的例子 。數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的單位都要建立，每年只有極少數(shù)最終用戶需要改變這些控制器的編程。然而，一些特殊車(chē)輛，如載運(yùn)巴士經(jīng)濟(jì)地利用 PLC 而不是利用定制設(shè)計(jì)的控制器，因?yàn)槿萘康?，開(kāi)發(fā)成本將是不經(jīng)濟(jì)的。 一些非常復(fù)雜的控制過(guò)程，如化學(xué)工業(yè)的控制 ,PLC 可能就要具備超能力甚至高性能的算法和性能。而量身定制的解決方案需要有高速度和精度的控制，例如，飛機(jī)的飛行控制。 可編程控制器被廣泛應(yīng)用于機(jī)動(dòng)控制，定位控制和轉(zhuǎn)矩控制。一些制造商生產(chǎn)機(jī)動(dòng)控制單元集成的 PLC ，使集團(tuán)代碼（包括數(shù)控機(jī)床）可以用來(lái)指示機(jī)器運(yùn)動(dòng)。 有些 PLC 包括單變量反饋的邏輯模擬控制環(huán)路，它是一個(gè)“比例，積分，導(dǎo)數(shù)”或“ PID 控制器” 。 PID 環(huán)路可用于控制制造過(guò)程的溫度，例如 ,以前的PLC 通常只有少數(shù)模擬控制回路配置 。它的運(yùn)行需要數(shù)百或數(shù)千個(gè)循環(huán)，這樣就使得分布式控制系統(tǒng)（ DCS）代替了它。由于 PLC 變得更加強(qiáng)大了， DCS 與PLC 之間的邊界應(yīng)用已不那么明顯。 PLC 也有類(lèi)似于遠(yuǎn)程終端單元的功能，然 而 ,一個(gè)遠(yuǎn)程終端單元通常不支持控制算法或控制回路。隨著硬件的更加強(qiáng)大和便宜 , PLC 和 DCSs 已逐步開(kāi)始交叉運(yùn)行，許多廠商出售具有 PLC 樣的遠(yuǎn)程終端功能器，反之亦然。語(yǔ)言功能塊程序編寫(xiě)使用遠(yuǎn)程終端單元和 PLC 的國(guó)際電工委員會(huì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 611313，但幾乎所有的供應(yīng)商也提供專(zhuān)有的替代品和相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。 數(shù)字相似信號(hào) 數(shù)字和離散信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制，收到是只是一個(gè)打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)（ 1 或 0 ，對(duì)或錯(cuò)，各自地）。摁下按鈕，限制開(kāi)關(guān)和光電傳感器是設(shè)備提供了一個(gè)離散信號(hào)的例子。在一個(gè)特定范圍內(nèi)離散信號(hào)被指定為開(kāi)和關(guān)，這 些信號(hào)使用電壓或電流傳送。例如， PLC 會(huì)使用高于 22A 直流電的 24A 直流電輸出開(kāi)的信號(hào) ，低于 2A 的輸出關(guān)，但它的中間值未定義。最初的 PLC 只有離散輸入 /輸出信號(hào)。 模擬信號(hào)類(lèi)似于音量的控制，它有一個(gè)從零到最大值的范圍。這些通常由可編程控制器反應(yīng)為整數(shù)（計(jì)數(shù)），可編程控制器信號(hào)的輸出取決于設(shè)備范圍的準(zhǔn)備性和用來(lái)存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的比特率。由于 PLC 通常使用 16 個(gè)符號(hào)的二進(jìn)制處理器，整數(shù)值在 32,768 和 32767 之間是有限。壓力，溫度，流量，重量往往代表的模擬信號(hào)。模擬信號(hào)可以用與大小成正比的電壓或電流來(lái)反映。 例如， 4~20 毫安或 0 ~10 伏的模擬輸入將被轉(zhuǎn)化成一個(gè) 0 ~32767 的整型值。 對(duì)于電氣噪聲（即從焊工或電動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)）來(lái)說(shuō)，電流的輸入沒(méi)有電壓輸入敏感。 舉例 比如說(shuō)，如果一個(gè)設(shè)施需要蓄水在池子中。水是由另一個(gè)系統(tǒng)從池子中開(kāi)始提升，根據(jù)需要，我們的系統(tǒng)必須管理好池子中的水位。 如果僅僅使用數(shù)字信號(hào)， PLC 有兩個(gè)來(lái)自于浮動(dòng)轉(zhuǎn)換（低水平，高水平）的數(shù)字輸入。當(dāng)水位高于開(kāi)關(guān)時(shí)， PLC 結(jié)束工作，并傳遞一個(gè)輸入信號(hào)。 PLC便會(huì)采用數(shù)字輸出來(lái)控制水進(jìn)入池子。 當(dāng)水位下降很多時(shí)，低水平浮動(dòng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉， PLC 會(huì)馬上打開(kāi)閥門(mén)讓更多的水進(jìn)入池子，一旦水位達(dá)到足夠的高度，高級(jí)別開(kāi)關(guān)便會(huì)打開(kāi)， PLC 會(huì)馬上關(guān)閉進(jìn)水口阻止水的溢流。這就是一個(gè)邏輯控制的例子。信號(hào)不斷輸出，直到這條環(huán)路的尾端才停止。 | | | Low Level High Level Fill Valve | |[/]|[/](OUT)| | | | | | | | | | | Fill Valve | | |[ ]| | | | | | 模擬系統(tǒng)使用水壓力感應(yīng)器或負(fù)載電池，和一個(gè)可調(diào)（節(jié)流）滴出罐，閥門(mén)緩慢調(diào) 整水滴注回池子。 在這一系統(tǒng)中，為了避免水的大波動(dòng)破壞調(diào)節(jié)閥門(mén)，許多 PLC 納入“滯后” ，基本上實(shí)現(xiàn)了“死區(qū)”的活動(dòng)。當(dāng)技術(shù)員調(diào)整死區(qū)時(shí)使得對(duì)閥門(mén)的移動(dòng)有重大的變化率。這樣反過(guò)來(lái)又將最大限度地減少閥門(mén)的運(yùn)動(dòng)，并減少其磨損。 實(shí)際的系統(tǒng)中結(jié)合一些方法，利用浮動(dòng)開(kāi)關(guān)和簡(jiǎn)單閥門(mén)防止溢出，并利用傳感器和速度閥門(mén)優(yōu)化液體的再次溢出，并防止水的下跌。備份和維護(hù)理論可以制造出實(shí)際的非常復(fù)雜的系統(tǒng)。 編程 PLC 程序通常是寫(xiě)在個(gè)人電腦的特別應(yīng)用上，然后通過(guò)直接連接電纜或PLC 網(wǎng)絡(luò)下載。該程序是儲(chǔ)存在 PLC 的電池備份 RAM 或其他一些非揮發(fā)快閃記憶體。通常，一個(gè)簡(jiǎn)單的 PLC 編程后可以取代成千上萬(wàn)的繼電器。 根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì) 611313 標(biāo)準(zhǔn)， PLC 可以使用基于標(biāo)準(zhǔn)的編程語(yǔ)言編程。被稱(chēng)為順序功能圖的圖形符號(hào)編程適用于某些特定的可編程控制器。 最近，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 611313 已得到普遍使用。目前，國(guó)際電工委員會(huì)611313 定義了 5 種可編程控制系統(tǒng)的編程語(yǔ)言： FBD（功能塊圖表）， LD（梯形圖表）， ST（結(jié)構(gòu)化文本，類(lèi)似于帕斯卡爾編程語(yǔ)言）， IL（指令表，類(lèi)似于匯編語(yǔ)言）和 SFC（順序功能圖）。這些技術(shù)強(qiáng)調(diào)了操作的邏輯 組織。 雖然 PLC 編程的基本概念對(duì)于所有制造商來(lái)說(shuō)很普通，不同于輸入 /輸出處理， PLC 的存儲(chǔ)組織和指令集意味著 PLC 程序從未完全在不同的制造商之間交換。即使在單一制造商的同一產(chǎn)品線，不同的 PLC 模型可能無(wú)法直接兼容。 歷史起源 PLC 的發(fā)明是為了滿足美國(guó)汽車(chē)制造業(yè)方面的需要?？删幊炭刂破髯畛跏峭ㄟ^(guò)對(duì)汽車(chē)業(yè)的軟件修改，在生產(chǎn)模式改變的時(shí)候，取代了重新布線的硬件連線控制面板。 在 PLC 發(fā)明之前 ，控制，排序，和汽車(chē)制造業(yè)通過(guò)數(shù)百或數(shù)千繼電器，凸輪定時(shí)器，和鼓音序器和專(zhuān)用閉環(huán)控制器完成安全聯(lián)鎖邏輯。每年的模 型轉(zhuǎn)換設(shè)施更新過(guò)程是非常耗時(shí)和昂貴的，因?yàn)槔^電系統(tǒng)需要熟練技工重鋪電線。 在 1968 年，通用汽車(chē)（自動(dòng)傳輸通用汽車(chē)公司）發(fā)出了征求電子替代硬盤(pán)有線中繼系統(tǒng)的建議書(shū)。 贏得勝利的建議書(shū)來(lái)自于馬薩諸塞州的貝德福德。第一個(gè) PLC 公司指定了084 ，因?yàn)樗秦惖赂５碌诎耸捻?xiàng)目的結(jié)果。貝德福德協(xié)會(huì)開(kāi)辦了一個(gè)新的公司，致力于開(kāi)發(fā)，制造，銷(xiāo)售和服務(wù)這一新的產(chǎn)品：象征著模塊化數(shù)字控制器的莫迪康。其中一個(gè)工作于這個(gè)項(xiàng)目叫切尼莫雷的人被認(rèn)為是 PLC 的起始人。莫迪康品牌的銷(xiāo)售在 1977 年到達(dá)了古爾德電子，后來(lái)又由 德國(guó) AEG 公司收購(gòu)了，然后由目前的擁有者法國(guó)施耐德電氣收購(gòu)。 第一個(gè) 084 模塊展覽于莫迪康的總部北馬薩諸塞州安多弗，由通用汽車(chē)提交給莫迪康，近 20 年的不間斷服務(wù)后 084 停止使用。莫迪康在其產(chǎn)品系列的最后還是使用 84 綽號(hào)，直到 984 被發(fā)明。 汽車(chē)行業(yè)仍然是一個(gè)最大的 PLC 用戶。 發(fā)展 早期的 PLC 設(shè)計(jì)是用來(lái)取代繼電器邏輯系統(tǒng)。這些 PLC 使用類(lèi)似于示意圖繼電器邏輯的“梯形邏輯”編程?，F(xiàn)代 PLC 可以用不同的各種方式編程，這些方式可以是從梯形邏輯到更傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言，如 BASIC 語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。另一種方法是區(qū)域邏輯， 這種邏輯是由一個(gè)高水平的以 PLC 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖為基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)。 許多早期的 PLC 用類(lèi)似于電氣原理圖的簡(jiǎn)單梯形邏輯表示決策邏輯。這項(xiàng)編程符號(hào)被選擇是為了減少現(xiàn)有技術(shù)人員的培訓(xùn)需求。在更早的時(shí)候， PLC 使用基于邏輯解算器的某種形式指令表。 編程 早期，直至 20 世紀(jì) 80 年代中期， PLC 由專(zhuān)有的編程小組或特殊用途的編程終端編程，這些終端往往有專(zhuān)門(mén)的功能鍵代表 PLC 程序不同的邏輯要素。程序存儲(chǔ)在盒式磁盤(pán)。用來(lái)印刷和記載的設(shè)施的程序很小是由于內(nèi)存容量缺乏。古老的 PLC 用非揮發(fā)性磁芯存儲(chǔ)器。 功能 多年來(lái) PLC 的功能包 括順序繼電器控制，機(jī)動(dòng)控制，過(guò)程控制，分布式控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)處理，儲(chǔ)存，處理能力，一些現(xiàn)代 PLC 的通信能力相當(dāng)于臺(tái)式電腦。 PLC 類(lèi)似于遠(yuǎn)程輸入輸出硬件的結(jié)合，使通用臺(tái)式電腦與 PLC 的重疊部分得到一定的應(yīng)用。