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PLC的三大应用领域简介——开关逻辑和顺序、控制、运动控制
(1) 开关逻辑和顺序控制:这是可编程序控制器基本的控制功能,在工业应用广泛,可代替继电器控制。开关量逻辑控制不但能用于单台设备,而且可用于生产线上。
(2) 控制:PLC通过模拟量I/O模块,可对温度、流量、压力等连续变化的模拟量进行控制。大中型PLC都具有PID闭环控制功能并已广泛地用于电力、化工、机械、冶金等行业。
(3) 运动控制:PLC可应用于对直线运动或圆周运动的控制,如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。
1 引言
可编程序控制器是以微处理器为基础,综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而的新一代工业控制装置。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史,现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域,成为工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展,努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用,形成具有知识产权的可编程序控制器技术,应该是广大技术人员努力的方向。
2 可编程序控制器的发展历程
可编程序控制器问世于 20 世纪 60 年代,当时的可编程序控制器功能都很简单,只有逻辑、定时、计数等功能;硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产, CPU 以分立元件组成;存储器为磁心存储器,存储容量有限;用户指令一般只有二三十条,还没有成型的编程语言;机型单一,没有形成系列。一台可编程序控制器多只能替代200~300个继电器组成的控制,在体积方面,与现在的可编程序控制器相比,可以说是庞然大物。
进入70年代,随着中小规模集成电路的工业化生产,可编程序控制器技术了较大的发展。可编程序控制器功能除逻辑运算外,了数值运算、计算机接口、模拟量控制等;有自诊断程序,程序存储开始使用EPROM ;可靠性进一步,初步形成系列,结构上开始有模块式和整体式的区分,整机功能从向通用过渡。
70年代后期和80年代初期,微处理器技术日趋成熟,单片微处理器、半导体存储器进入工业化生产,大规模集成电路开始普遍应用。可编程序控制器开始向多处理器发展,使可编程序控制器的功能和处理速度大为增强,并具有通信和远程 I/O 能力,了多种特殊功能,如浮点运算、三角函数、查表、列表等,自诊断和容错技术也迅速发展。
80年代后期到90年代中期,随着计算机和网络技术的普及应用,大规模集成电路、门阵列以及集成电路的迅速发展,可编程序控制器的CPU已发展为由16位或32位微处理器构成,处理速度很大,高速计数、中断、PID、运动控制等功能引入了可编程序控制器。使得可编程序控制器能够工业生产的各个领域,可编程序控制器已完全取代了的逻辑控制装置,模拟量仪表控制装置和以小型机为核心的DDC(直接数字控制)控制装置。由于联网能力增强,既可和计算机联网,也可以下挂 FLEX I/O 或远程 I/O ,从而组成分布式控制(DCS)已无困难。梯型图语言和语句表语言完全成熟,基本上化,SFC(顺序功能图)语言逐步普及,的编程器已被个人计算机和相应编程所替代,人机界面装置日趋完善,已能进行对整个工厂的监控、,并发展了冗余技术,大大加强了可靠性。
进入21世纪,可编程序控制器仍保持的发展势头,并不断扩大其应用领域,如为用户配置柔性制造(FMS)和计算机集成制造(CIMS)。目前可编程序控制器主要向两 个方向扩展:一是综合化控制,它已经突破了原有的可编程序控制器的概念,将工厂生产控制与信息密切结合起来,甚至向上为MES和ERP了技术基础,这种发展趋势会使得举步为艰的ERP有了的技术基础,从而会带来工业控制的一场变革,实现真正意义上的电子信息化工厂;二是微型可编程序控制器异军突起,体积如手掌大小,功能可覆盖单体设备及整个车间的控制功能,并具备联网功能,这种微型化的可编程序控制器使得控制可将触角延伸到工厂的各个角落。随着经济一体化的加快,在技术发展的同时,发达更加注重了对可编程序控制器的知识产权的保护,大型可编程序控制器制造商纷纷加入了可编程序控制器的化组织,他们利用许多技术建立了符合他们经济利益的技术保护壁垒。
3 可编程序控制器在我国的发展
我国可编程序控制器的发展与上的发展有所不同,上可编程序控制器的发展是从研制、、生产到应用,而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个阶段:
(1) 可编程序控制器的初级认识阶段(70 年代后期到 80 年代初期)
上可编程序控制器的发展,首先引起了国内工程技术界的极大,所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中,当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上,取代了的继电器逻辑,并部分取代了模拟量控制和小型 DDC 。继宝钢一期工程后,国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器,其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。正是在成套设备引进中,我们打开了眼界,了解认识了可编程序控制器,这也促进了可编程序控制器在我国的发展。
(2) 可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段(80 年代初期到90年代初期)
80年代初期开始,随着我国改革开放的不断深入,在成套设备引进的同时,国外原装的可编程序控制器开始国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制,其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。
随着应用能力的和市场需求的扩大,一些部门和单位本着技贸结合、消化移植的方针,一方面进行二次和应用研究,一方面也在引进可编程序控制器的生产线,建立生产可编程序控制器的合资企业,积极自己的产品。
同时,国内也开始研制可编程序控制器产品,当时在上海、北京、西安、广州、长春等地有约 20 多家科研单位、大专校和工厂都在研制和生产可编程序控制器,但由于资金和后续研究力量、生产技术相对落后,只能停留在实验室阶段,没能投入实际应用和形成工业化生产。
(3) 可编程序控制器的广泛发展阶段(90 年代初期到现在)
进入90年代,我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段,主要在以下几个方面:
a.
可编程序控制器的发展了的高度,在当械电子工业部的下,于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在和企事业之间起到了桥梁作用,沟通了情况,为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的化工作也受到了有关部门的,于 1993 年成立了可编程序控制器化技术会,为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。
b. 应用更加广泛
这一阶段可编程序控制器的应用已经渗透到国民经济的各个部门和工业的各个角落,已成为企业装备技术水平的重要标志。在宝钢的二期三期工程中使用了国外多个厂家三十几种机型计六百多台套的可编程序控制器,在广西玉柴机器有限公司的柴油机生产线中使用了近二百台罗克韦尔自动化公司的可编程序控制器,像这样大范围使用可编程序控制器的已很常见。在这一阶段中,我国的工程技术人员充分显示出了设计应用、制作、设备成套的能力。近,在笔者自行设计成套、、安装调试的我国西部大重点项目青海盐湖100万吨项目中,采用可编程序控制器组成了全厂的自动化控制,并将可编程序控制器设计在MCC柜中,实现了全厂六百多面MCC柜、覆盖全厂各个工艺流程的综合自动化。该应用项目已引起国外各大公司的注意,罗克韦尔自动化公司邀请项目设计人员去美国公司部进行介绍。
c. 研制、、生产取得成果
随着我国改革开放的不断深入,国外厂商纷纷看好的市场,在建立他们的办事处,甚至将他们的亚太部设在。国内企业纷纷引进国外技术,从而促进了一批技术引进企业、合资企业的建立,带动了我国可编程序控制器行业的技术发展。可喜的是从90年代初期开始,由于可编程序控制器应用的不断深入,国内又掀起了研制可编程序控制器的,虽然多为小型可编程序控制器,批量亦不大,但其功能、和可靠性已有明显的,代表产品如南京嘉华的JH200,I/O为12到120点,有高速计数器和模拟量功能;杭州新箭公司的D20P,其I/O为12/8点,D100的I/O可从40点扩展到120点;兰州全志的、,前者I/O为9/4点,2点模入,后者I/O为20~40点,扩展的功能有编码盘测速,热电偶测温和模拟量I/O,能联网32台以及与PC机进行实时通信。同时,中大规模的可编程序控制器在国内也开始出现,交通部上海船舶运输研究所的STI2000,I/O为256点,多网时I/O可达4096点;北京和利时公司研制生产的Hollias-PLC 可编程序控制器,其中典型的产品为数字量I/O达1024点,模拟量I/O达256点,内置TCP/IP通信接口,很容易接入网,配有PROFIBUS-DP现场总线的主站,从站和远程I/O,并与合作伙伴一起推出了 InterControl G3小型可编程序控制器。在国外产品强手如林的情况下,这些产品已具有和国外同类产品进行竞争的能力,充分说明国产可编程序控制器发展已进入了一个新的阶段。
模拟输出模块 332; AO 4 x 12 位;(6ES7332-5HD01-0AB0)
如果是电压输出,有2 线制连接(对线路电阻无补偿)和 4 线制连接(对线路电阻有补偿)。
如果是电流输出的话,只有两线制的形式,请参考下面的接线图:
你做模拟的话,应该用的是电流源吧,电流源应该是有源的啊,怎么还会出现无源的选项?(一般有源无源在选择输入的时候会出现,比如PLC的AI模块,要接收一个4-20mA的电流,如果输入需要PLC供电,那它就是无源的;如果不需要,那它就是有源的,也就是说它自己能产生电流)AO模块怎么连接的设备,你就用校验仪怎么连接设备。
WJT
SIEMENS公司的PLC网络的结构原理和特点介绍
西门子PLC的网络是适合不同的控制需要制定的,也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置,利用它们可以设计出各种应用需求的控制网络。西门子S7系列PLC网络采用3级总线复合型结构,底一级为远程I/O链路,负责与现场设备通信,在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种*现场总线,可承担现场、控制、监控的通信,采用令牌与主从轮询相结合的存取控制;后者为一种主从式总线,采月主从轮询式通信。高一层为工业以太网,它负责传送生产信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议,在上层向用户提供TF接口,实现AP协议与MMS协议。
图1 SIEMENS公司的PLC网络
堆栈是计算机中常用的一种数据结构,遵循先入后出的原则,一般用于保存数据。在S7-200PLC中涉及堆栈操作的指令有以下三种,后本文给出了梯形图应用实例。
逻辑入栈(LPS,Logic Push)指令栈顶的值并将这个值推入栈顶,原栈顶中各级数据依次向下一级推移,栈底值被推出丢失。
逻辑读栈(LRD,Logic Read)指令将堆栈中第2层的值到栈顶,第2~9层的数据不变,原栈顶值消失。
? 逻辑出栈(LPP,Logic Pop)指令使栈内各层的数据向上一层,第2层的数据成为堆栈新的栈顶值,栈顶原来的数据从栈内消失。
梯形图在使用堆栈指令的注意事项:合理使用LPS、LRD和LPP指令可使程序简化PLC100.COM,但是注意LPS和LPP必须成对使用。用编程将梯形图转换为语句表程序时,编程会自动地加入LPS、LRD和LPP指令。而写入语句表程序时,必须由用户来写入LPS、LRD和LPP指令。