湖南省西門子PLC中國授權(quán)一級經(jīng)銷商

由于PLC用軟件功能取代了繼電接觸器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比繼電接觸器控制系統(tǒng)電路圖的設(shè)計(jì)時(shí)間要少得多。
PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC上的發(fā)光二管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電接觸器控制系統(tǒng)要少得多。
PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二管或編程器提供的信息迅速地查明產(chǎn)生故障的原因，用換模塊的方法迅除故障。5.體積小、重量輕、功耗低、響應(yīng)快
由于PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制設(shè)備的新型產(chǎn)品，其體積小、重量輕、功耗低、響應(yīng)快。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2～1/10。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。傳統(tǒng)繼電器節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)時(shí)間一般需要幾百毫秒，而PLC的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)很快，內(nèi)部是微秒級的，外部是毫秒級的。
1.2.3 PLC的應(yīng)用
PLC產(chǎn)生初期，由于其價(jià)格繼電器控制裝置，使其應(yīng)用受到限制。最近幾年來，隨著PLC性價(jià)比的不斷提高，PLC的應(yīng)用越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片及有關(guān)元器件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增強(qiáng)，使它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問題。目前，PLC已廣泛用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，包括從單機(jī)自動化到工廠自動化；從機(jī)器人、柔制造系統(tǒng)到工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)。
按PLC的功能來分，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面。1.開關(guān)量邏輯控制
這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它完全取代了傳統(tǒng)的繼電器、接觸器等順序控制裝置。開關(guān)量邏輯控制可以代替繼電器完成組合邏輯控制、定時(shí)與順序邏輯控制，它既可用于單機(jī)控制，又可用于多機(jī)，以及生產(chǎn)線的自動控制，并廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)械制造、鋼鐵、石油、化工、采礦、汽車、造紙、紡織等各行各業(yè)，如機(jī)床電氣控制、包裝機(jī)械的控制、輸送帶與電梯的控制、汽車裝配生產(chǎn)線及自動生產(chǎn)線中各種泵和電磁閥的控制等。

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運(yùn)動控制
利用PLC的專用智能模塊，可以對步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)的單軸或多軸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置控制。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)傳送給模塊，模塊驅(qū)動軸系統(tǒng)到目標(biāo)位置。當(dāng)每個(gè)軸轉(zhuǎn)動時(shí)，位置控制模塊使其保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動平滑，如對具有多軸的機(jī)器人進(jìn)行控制，自動地處理它的機(jī)械運(yùn)動。隨著工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的形成，使用機(jī)器人的領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V。3.過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)控制?，F(xiàn)代PLC一般都有PID閉環(huán)控制功能。當(dāng)控制過程中某一個(gè)輸出變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PLC按照PID控制算法計(jì)算出相應(yīng)的輸出，使輸出變量保持在設(shè)定值上。PLC的過程控制功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用在化工、機(jī)械、輕工、冶金、電力、建材等行業(yè)。4.數(shù)字控制
PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置組合成一體，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，組成數(shù)控機(jī)床?，F(xiàn)代PLC具有數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序、查表和位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。預(yù)計(jì)CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。5.通信聯(lián)網(wǎng)
近些年來，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，工廠自動化（FA）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正在興起。通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC可和遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行通信，多臺PLC之間及PLC和其他智能設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置等）之間也可相互交換數(shù)字信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制或集中控制。近年來開發(fā)的PLC都增強(qiáng)了通信功能，即使是小型PLC也具備了與主計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。
1.3 PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理
PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，只不過它比一般的計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)的與工業(yè)過程相連接的接口和直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言，故PLC與計(jì)算機(jī)的組成十分相似，如圖1-1所示。
圖1-1 PLC的基本結(jié)構(gòu)圖
由圖1-1可以看出，PLC主要由中央處理單元（CPU）、存儲器（ROM/RAM）、I/O單元（I/O單元）、編程器、電源等部件組成。1.中央處理單元（CPU）
中央處理單元（CPU）是PLC的，其主要任務(wù)有：
① 接收、存儲由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址。
② 檢查、校驗(yàn)用戶程序。對正在輸入的用戶程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警，并停止輸入；在程序運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行。
③ 執(zhí)行用戶程序。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映像區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果送入I/O映像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映像區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。
④ 故障診斷。診斷電源、PLC內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤。

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不同型號PLC的CPU芯片是不同的，有的采用通用CPU芯片，如8031、8051、8086、80826等，大部分采用廠家自行設(shè)計(jì)的專用CPU芯片，如西門子公司的S7-300/400 PLC均采用其自行研制的專用芯片，CPU芯片的性能關(guān)系到PLC處理控制信號的能力與速度，CPU位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運(yùn)算速度也就越快。隨著CPU芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC所用的CPU芯片也越來越高檔。
為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。2.存儲器
PLC的存儲器可以分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器及系統(tǒng)RAM存儲區(qū)。
（1）系統(tǒng)程序存儲器
系統(tǒng)程序存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接改。它使PLC具有基本的智能功能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序的質(zhì)量，很大程度上決定了PLC的性能。
（2）用戶程序存儲器
根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)、用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種程序。用戶程序存儲器根據(jù)所選用的存儲器單元類型的不同，可以是RAM（用鋰電池進(jìn)行掉電保護(hù)）、EPROM或E2PROM存儲器，存儲內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。目前較的PLC采用可隨時(shí)讀寫的快閃存儲器（F1ash）作為用戶程序存儲器。快閃存儲器不需后備電池，掉電時(shí)數(shù)據(jù)也不會丟失。
（3）系統(tǒng)RAM存儲區(qū)
系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映像區(qū)及各類軟元件，如邏輯線圈、數(shù)據(jù)寄存器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、變址寄存器、累加器等存儲器。
1）I/O映像區(qū)。由于PLC投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲單元（RAM）以存放I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱做I/O映像區(qū)。一個(gè)開關(guān)量I/O占用存儲單元中的一位（bit），一個(gè)模擬量I/O占用存儲單元中的一個(gè)字節(jié)（16bit）。因此整個(gè)I/O映像區(qū)可看做兩個(gè)組成部分：開關(guān)量I/O映像區(qū)和模擬量I/O映像區(qū)。
2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲區(qū)。除了I/O映像區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟元件（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲區(qū)。該存儲區(qū)又分為具有失電保持的存儲區(qū)域和無失電保護(hù)的存儲區(qū)域，前者在PLC斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會丟失；后者當(dāng)PLC斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被。
① 邏輯線圈。與開關(guān)輸出一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一位，但不能直接驅(qū)動外設(shè)，只供用戶在編程時(shí)使用，其作用類似于繼電器控制線路中的中間繼電器。另外，不同的PLC還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。
② 數(shù)據(jù)寄存器。與模擬量I/O一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中的一個(gè)字節(jié)（16bit）。另外，PLC還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，不同的特殊數(shù)據(jù)寄存器具有不同的功能。