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论可编程序控制器在电气控制中的应用
2014-05-27 15:56:29 来源:www.qikanku.cn 作者: 【 】 浏览:1042次 评论:0
    可编程序控制器(PLC)主要以计算机的微处理器为基础,综合计算机的应用技术、通讯技术以及自动控制技术而发展起来的一种通用控制器。虽然PLC由较为复杂的微处理器组成,但是在实际应用过程中,完全不必了解微处理器的内部结构。最初,PLC还仅是作为继电器接触器控制系统的替代品,而自从进入电气控制系统领域后,凸显了其独有的优越性,以其自身强大的抗干扰能力、自诊断功能等,提高了电气控制系统的可靠性,基本解决了普通继电器及接触器中常见的故障问题,经过调试后可长期安全可靠地运行。本文将对PLC的特点、基本工作过程、在电气控制中的应用等问题进行分析与阐述。
    1 可编程序控制器(PLC)的特点
    1.1 体积小、重量轻
    超小型的PLC底部尺寸<100mm,重量<150g,其功耗仅为数瓦。由于其体积小,很容易装入机械中,便于机电一体化的实现。
    1.2 实用性普遍
    PLC可适用于各种规模的电气控制场合,除了基本的逻辑处理功能之外,当前大多PLC具有数据运算能力,并可应用于数字控制领域中。近年来,PLC的功能日益完善,PLC的应用已经普遍到温度控制、位置控制及CNC等多个控制领域。
    1.3 抗干扰能力强
    由于PLC采用了现代化的大规模集成电路技术,在内部电路、生产工艺等方面均采取先进的抗干扰处理技术,具有较高的可靠性。另外,PLC还自备硬件故障自动检测功能,一旦出现故障即可发出警报。在软件应用中,应用者还可编入外围器件的自诊断故障程序,让系统中出了PLC之外的电路与设备也能获得自我保护功能。
    1.4 应用简单、普遍
    PLC作为直接面向企业的工控设备,具有接口容易、编程语言易于被工程技术人员接受并理解等特点,尤其图形符号及梯形图语言、表达方式等与继电器电路图基本类似,只需通过PLC的少量开关量逻辑控制指令就能熟练实现在电气控制中的应用。
    1.5 维护与改造方便
    PLC通过存储逻辑替代了接线逻辑,减少了控制设备外在的接线,极大减少了控制系统设计和建造的时间,为后期维护提供了方便,同时程序较易改变,可极快应用于生产过程的改变。
    2 可编程序控制(PLC)的基本工作过程
    PLC及相关外围设备的设计原则应满足“与工业控制系统为一个整体、方便功能扩展”,所有的电气控制系统的实现都是根据工艺要求,最终提高生产效率及产品质量。因此,在设计PLC控制系统时,应满足被控对象的基本要求,并对实际工作现场进行研究、收集资料,并实现设计人员与操作人员的密切配合,共同拟定可操作方案,对可能潜在的问题进行共同分析、共同解决。并在满足各方控制要求的前提下,考虑控制系统的简单性与经济性,方便后期的使用及维修,并确保电气控制的安全性、稳定性。PLC在电气控制中的基本工作过程为:
    (1)现场信息的输入:在系统软件的控制下,按照顺序对输入点进行扫描,并读取输入点的状态。
    (2)程序的执行:对用户程序中的指令按顺序扫描,并根据输入的状态及指令进行逻辑性运算。
    (3)控制信号的输出:根据以上逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各个输出点同时发出相应的信号,以实现所需的逻辑控制功能。
    以上过程完成后,再重新开始,并反复执行,每执行一次即完成一个扫描周期。 在实际应用时,很多机械设备的工作流程可分为一系列不断重复的顺序动作,而PLC的工作程序恰与其相似,因此PLC程序能很好地与机器动作相对应,且程序的编制简单、直观,易于修改,减少了开发软件的费用,并缩短软件开发周期。
    3 可编程序控制器(PLC)在电气控制中的应用
    3.1 开关量逻辑的控制
    这是PLC控制技术中最基本、最广泛的应用领域。替代了传统的继电器电路,并同时实现顺序控制及逻辑控制,既适用于单台设备的控制,也可以应用于自动化流水线中,如生产线、组合机床、磨床、镗床和龙门刨床等。     电子类论文发表
    3.2 控制模拟量
    在实际工业生产过程中,会出现很多连续变化的物理量,如温度、速度、流量、液位、压力等模拟量。这些模拟量可通过数字量之间D/A转换和A/D转换得以实现,确保编程器对模拟量实现处理。
    3.3 集中式控制系统
    集中式控制系统主要采用一台功能较强大的PLC监视系统、对多个设备进行控制,已形成“中央集中式”的计算机控制体系。在该项系统中,每个设备之间的连锁、联络关系以及运行顺序等都由中央PLC来统一完成。可见,集中式控制系统比单机控制系统的成本低,更经济实惠。但如果其中一个控制对象的程序需要做出改变,就要停止中央PLC的控制,同时其他控制对象也随之停止运行。
    3.4 分散控制系统
    在分散控制系统中,每一个控制对象都需要设置一台PLC,每台PLC之间能通过信号的传递而产生内部响应、发令或连锁等,或者可由上位机通过数据通信总线完成通信任务。分散控制系统中采取多台机械生产线控制的方式,每条生产线之间都有数据相连接,由于每个控制对象都是由自身的PLC来控制,所以如果某台PLC运行停止,对其他PLC不会产生影响。随着技术的不断进步,目前可由PLC承担底层的控制任务,通过网络连接,将PLC和过程控制二者结合。
    3.5 运动控制
    PLC能够对圆周运动或者直线运动进行控制。在控制机构的配置中,过去进行的为直接应用于传感器及执行机构中,而现在则可以采取专用的运动控制模块。例如多轴位置的控制模块、伺服电机其单轴、可驱动步进电机等,PLC可广泛应用于机器人、机械、电梯、机床等多种场合。
    3.6 数据处理的应用
    PLC在数据处理过程中,具备数据传送、数据转换、数学运算、查表、排序及操作等功能,并完成对数据的采集、分析与处理。这些数据可以与存储于存储器中的数据同时具备参考价值,并完成控制操作。另外,这些数据也可以通过通信功能的实现而传输到智能装置中,或者打印成表。目前数据处理多应用于大型控制系统中,如过程控制系统、柔性制造系统等。
    由上可见,在指定范围内,可编程序控制器以其高性能价格取胜,并凭借其适应性强、可靠性高、使用方便等突出特点在自动化控制领域广泛应用。再加上PLC制造成本的不断下降、功能的不断加强,已成为工业企业的首选设备。
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