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了解关于可编程逻辑控制器:基础、类型和应用

2021-07-14 11:37:53

PLC控制柜代表“可编程逻辑控制器”。PLC控制柜是一种专门设计的计算机,可在恶劣的工业环境下可靠运行,如极端温度、潮湿、干燥和/或多尘条件。PLC控制柜用于自动化工业过程,如制造厂的装配线、矿石加工厂或废水处理厂。

PLC控制柜与您家中的个人电脑有许多相同之处。它们都有一个电源、一个中央处理器、输入输出、内存和操作软件(虽然是不同的操作软件)。

很大的区别是,PLC控制柜可以执行PC机无法执行的离散和连续功能,而PLC控制柜更适合恶劣的工业环境。PLC控制柜可以被认为是一台“加固”的数字计算机,用于管理工业环境中的机电过程。

PLC控制柜在自动化领域发挥着至关重要的作用,它们构成了更大的监控和数据采集系统的一部分。可编程控制器可以根据工艺的操作要求进行编程。在制造业中,由于生产性质的变化,将需要重新编程。为了克服这个困难,基于PLC控制柜控制系统被介绍。在查看PLC控制柜的各种应用之前,我们将首先讨论PLC控制柜的基础知识。

PLC控制柜基础

PLC控制柜是由迪克·莫利在1964年发明的。从那以后,PLC改变了工业和制造业。PLC有各种各样的功能,如计时、计数、计算、比较和处理各种模拟信号。

PLC相对于“硬连线”控制系统的主要优势在于,您可以在编程完成后返回并更换PLC,而且成本很低(只是程序员的时间成本).在硬连线控制系统中,你基本上不得不拔掉电线,从头开始(这更昂贵,耗时更长)。让我们看一个例子来理解这个优势。

想象你有一盏灯连接到一个开关上。一般来说,灯在两种情况下工作——开和关。现在给你一个任务,当你打开开关时,灯应该只在30秒后发光。有了这种硬连线设置,我们陷入了困境。实现这一点的方法是重新布线我们的电路,增加一个定时继电器。这是一个很大的麻烦。

这就是PLC控制柜出现的地方,它不需要任何额外的布线和硬件来确保改变。相反,它需要简单的代码更改,将PLC控制柜编程为仅在开关打开后30秒开灯。因此,通过使用PLC控制柜,很容易合并多个输入和输出。

这只是一个简单的例子——PLC控制柜能够控制更大更复杂的过程。PLC控制柜可以根据用户的应用和需求进行定制。

PLC控制柜是如何工作的?

PLC控制柜的工作可以很容易地理解为被称为扫描周期的循环扫描方法。

PLC控制柜扫描过程包括以下步骤

操作系统开始循环和监控时间。

中央处理器开始从输入模块读取数据,并检查所有输入的状态。

中央处理器开始执行用继电器梯形逻辑或任何其他PLC控制柜编程语言编写的用户或应用程序。

接下来,中央处理器执行所有内部诊断和通信任务。

根据程序结果,它将数据写入输出模块,以便更新所有输出。

只要PLC控制柜处于运行模式,该过程就会继续。

PLC控制柜

可编程控制器的物理结构

PLC控制柜的结构几乎类似于计算机的体系结构。

PLC控制柜持续监控来自各种输入传感设备的输入值(例如加速度计、重量秤、硬连线信号等)。)并根据生产和工业的性质产生相应的产出。PLC控制柜的典型框图由五部分组成,即:

机架或机箱

电源微型组件

中央处理器

输入输出模块

通信接口模件

机架或机箱

在所有PLC控制柜系统中,PLC控制柜机架或机箱构成了重要的模块,并作为系统的主干。PLC控制柜有不同的形状和尺寸。当涉及更复杂的控制系统时,需要更大的PLC机架。

小型可编程控制器配备了固定的输入/输出引脚配置。因此,他们选择了模块化机架PLC控制柜,该控制器接受不同类型的输入/输出模块,在概念上可以滑动和配合。所有输入/输出模块都将位于该机架/机箱内。

电源微型组件

该模块用于为整个PLC控制柜系统提供所需的电源。它将可用的交流电源转换为中央处理器和输入/输出模块所需的DC电源。PLC控制柜通常在24V DC电源下工作。很少有PLC控制柜使用隔离电源。

中央处理器模块和内存

中央处理器模块有一个中央处理器,只读存储器和随机存取存储器。只读存储器包括操作系统、驱动程序和应用程序。内存用于存储程序和数据。中央处理器是PLC控制柜的大脑八进制的或者六边形微处理器。

作为一个基于微处理器的中央处理器,它取代了定时器、继电器和计数器。两种类型的处理器,如单比特或字处理器,可以与PLC控制柜结合。一位处理器用于执行逻辑功能。而文字处理器用于处理文本、数字数据、控制和记录数据。

中央处理器从传感器读取输入数据,进行处理,将命令发送给控制设备。如前所述,DC电源需要电压信号。中央处理器还包含其他电气部件,用于连接其他单元使用的电缆。

输入和输出模块

你有没有想过如何感知温度、压力、流量等物理参数?使用PLC?当然,PLC有一个接口输入和输出的专用模块,称为输入输出模块。

输入设备可以是启动和停止按钮、开关等,输出设备可以是电加热器、阀门、继电器等。输入/输出模块帮助输入和输出设备与微处理器连接。

可编程控制器的输入模块有四个主要功能。

输入模块接口接收来自220伏交流电的过程设备的信号

将输入信号转换为PLC控制柜可以使用的5 V DC

隔音装置区块用于隔离/防止PLC控制柜发生波动

之后信号被发送到输出端,即PLC控制柜

输入模块有两个主要部分,即电源部分和逻辑部分。两个部分彼此电绝缘。Z初按钮是关闭的。因此,220伏交流电源通过电阻R1和R2提供给桥式电路。

A桥式整流器(比如一个二极管桥式整流器)用于将交流信号转换成DC信号齐纳二极管用于提供低电压向发光二极管供电。当发光二极管发出的光照射到光电晶体管,它在传导区工作。给处理器提供5V DC电源。

PLC控制柜的输出模块与输入模块工作相似,但过程相反。它连接输出负载和处理器。这里第壹部分是逻辑会话,接下来是电源部分。

因此,当处理器产生程序逻辑高信号时发光二极管会打开,让光线照射到光电晶体管上。当晶体管进入导通区时,它会向的栅极产生一个脉冲三端双向可控硅开关元件。隔离器模块用于隔离逻辑部分和控制部分。

通信接口模件

为了在中央处理器和通信网络之间传输信息,使用了智能输入/输出模块。这些通信模块有助于连接位于远程位置的其他PLC控制柜和计算机。

PLC控制柜的类型

可编程控制器的两种主要类型是固定式/紧凑型可编程控制器和模块化可编程控制器。

紧凑型PLC控制柜

在一个案例中,会有许多模块。它有固定数量的输入/输出模块和外部输入/输出卡。因此,它不具备扩展模块的能力。每个输入和输出将由制造商决定。

模块化PLC控制柜

这种类型的PLC控制柜允许通过“模块”进行多重扩展,因此被称为模块化PLC控制柜。可以增加输入/输出组件。它更容易使用,因为每个组件彼此独立。

可编程控制器根据输出分为三种类型,即继电器输出、晶体管输出和三端双向可控硅开关输出可编程控制器。继电器输出类型Z适合交流和DC输出设备。晶体管输出型PLC控制柜使用开关操作,用于微处理器内部。

根据物理尺寸,PLC控制柜分为微型、微型和纳米PLC控制柜。

可编程控制器的应用

PLC控制柜有多种应用和用途,包括:

过程自动化工厂(如采矿、石油和天然气)

玻璃工业

造纸工业

水泥制造

锅炉中——火力发电厂

可编程控制器编程

使用PLC控制柜时,根据您的特定用例设计和实现概念非常重要。为此,我们首先需要了解更多关于PLC编程的细节。

PLC控制柜程序由一组文本或图形形式的指令组成,表示控制PLC控制柜控制的过程的逻辑。PLC控制柜编程语言主要有两种分类,进一步分为许多子类。

文本语言

指令列表

结构化文本

图形形式

梯形图(即梯形逻辑)

功能框图(FBD)

顺序功能图

虽然所有这些PLC控制柜编程语言都可以用于编程PLC控制柜,但是图形语言(如梯形逻辑)通常比文本语言(如结构化文本编程).

梯形逻辑

梯形逻辑是PLC编程Z简单的形式。它也被称为“继电器逻辑”。继电器控制系统中使用的继电器触点用梯形逻辑表示。


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