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PLC控制系统在电气自动化中的作用

2020-06-24

一、用于开关控制


PLC控制开关的能力很强。可操纵的出入境点数量不到十个点、几十个点,更多的可以是几百个、几千个,甚至几万个点。因为它可以联网,所以点几乎是无限的,不管可以控制多少点。操作的逻辑问题可以是多种多样的:可以进行组合、顺序、立即、延迟、不计数、需求计数、固定顺序、随机操作等。


PLC控制系统的硬件结构是可变的,软件程序是可编辑的。用于控制时非常灵活。必要时,可以根据需要编写和调用多个程序集或程序集。它非常适应工业现场多种工况、多种状态变化的需要。


在开关控制、冶金、机械、轻工、化工、纺织等行业中,使用PLC的例子很多,几乎所有的工业职业都需要用到PLC。目前,可编程序控制器的首要目标也是其它控制器所无法比拟的,即可以方便、可靠地用于开关的控制。


二、用于模拟控制


模拟量,如电流、电压、温度、压力等,其大小依次变化。工业生产,特别是连续的生产过程,常常要控制这些物理量。


作为一种工业控制电子设备,如果PLC不能控制这些量,那就是一个大问题。为此,PLC厂商在这方面进行了大量的开发。现在,不仅大中型机器可以模拟控制,小型机器也可以。PLC进行模拟量控制,必须配备模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是一个I/O单元,但它是一个特殊的I/O单元。


A/D单元是将外部电路的模拟量转换成数字量,然后发送给PLC;D/A单元是将PLC的数字量转换成模拟量,然后发送给外部电路。作为一种特殊的I/O单元,它还具有I/O电路抗干扰、内外电路阻塞、I/O继电器(或内部继电器,它也是PLC工作存储器的一个区域,可以读写)交换信息等特点。


A/D中的A主要是电流、电压和温度。D/A中的A主要是电压或电流。电压、电流变化的幅度多为0~5V、0~10V、4~20mA,有的还可以处理正负值。在这里,D,小型计算机大多是8位二进制数,中型和大型计算机大多是12位二进制数。A/D和D/A有单通道和多通道。多通道有许多输入和输出继电器。对于A/D和D/A单元,其余的处理是数字的,这对于具有信息处理能力的可编程逻辑控制器来说并不困难。大中型可编程逻辑控制器的处理能力更强,不仅可以进行加减乘除运算,还可以进行平方、插值、浮点运算,有的还具有PID指令,可以共享误差控制。,微分和积分运算,以及相应的输出,几乎可以通过计算函数进行计算。


这样,完全可以用PLC完成模拟控制。


PLC进行模拟控制,有A/D和D/A相结合的单元,可采用PID或模糊控制算法进行控制,控制质量高。使用PLC进行模拟控制的优点是,在进行模拟控制的同时,还可以控制开关量。这种优势在其他控制器中是不可用的,或者控制不如PLC方便。当然,如果系统是纯模拟的,使用PLC在性能和价格上可能不如调节器。

三、用于运动控制


实际物理量,除开关量、模拟量、运动控制外。如机床零件的位移,通常用数字量表示。运动控制,一种有用的方法是数控,即数字控制技术。这是一种基于计算机的控制技术,诞生于20世纪50年代的美国,今天它非常流行和完美。


现在,先进的金属切削机床,数控的比例已经超过40%到80%,有的甚至更高。PLC也是以计算机技术为基础,并日益得到提高。PLC可以接收计数脉冲,频率可以高达几千到几十赫兹,这种脉冲可以多种方式接收,也可以多种方式接收。有些可编程逻辑控制器还具有脉冲输出功能,脉冲频率也可达到几十k。有了这两个功能,再加上可编程逻辑控制器具有数据处理和计算能力,如果配备了相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服,设备完全可以根据数控原理进行各种操作。


中高档可编程逻辑控制器也可与数控单元或运动单元一起开发,完成点控制。运动单元还可以完成曲线的插值,控制曲线的运动。因此,如果PLC配备了这样一个单元,就可以充分利用数控方法进行数字控制。新开发的运动单元甚至数控编程语言已经发布,为用PLC实现更好的数字控制提供了方便。


四、用于数据收集


随着PLC技术的发展,其数据存储面积越来越大。例如,迪凡公司的PLC,其数据存储区(DM区)可达9999字。如此巨大的数据存储区域可以存储大量的数据。数据采集可以使用计数器来累积采集的脉冲数,并将它们按时传输到DM区域。A/D单元也可用于数据采集。模拟量转换成数字量后,会准时传送到DM区。可编程逻辑控制器还可以配备一台小型打印机,定期打印数据管理区的数据。


PLC还可以与计算机通信,计算机读取DM区的数据,然后计算机对数据进行处理。此时,PLC成为计算机的数据终端。


电力用户利用PLC实时记录用户用电量,在不同时间、不同价格完成不同的充电方式,鼓励用户在用电量较低时多用电,达到合理用电、节电的目的。


五、用于信号监测


PLC自检信号多,内部设备多,多数用户没有充分发挥其作用。实际上,它可以用来监视PLC本身的运行,或者监视被控制的对象。对于一个复杂的控制系统,特别是自动控制系统,需要进行监测和进一步的自诊断。它可以减少系统的故障,便于查找故障。它可以增加累计平均无故障运行时间,减少故障修复。始终提高系统的可靠性。

六、用于网络和通信


PLC的组网和通信能力非常强,新的网络结构不断被引入。


可编程控制器可与上位机进行通讯,并可利用上位机参与可编程控制器的编程和控制,使可编程控制器的使用更加方便。


为了充分发挥计算机的作用,一台计算机可以用来控制和管理多个可编程逻辑控制器,最多32个。一台PLC还可以与两台或多台计算机通信,交换信息,完成对PLC控制系统的监控。可编程序控制器和可编程序控制器也可以通信,一对一的可编程序控制器通信,可以与多个可编程序控制器通信,可以多达几十个或几百个。


PLC与智能仪表、智能执行设备(如变频器)也可以在互联网上相互通信,进行数据交换和操作。它可以与远程控制系统相连,系统规模可达10公里以上。它不仅可以构成一个局域网,一个PLC,而且可以构成先进的计算机和各种智能设备。可用总线网络,也可使用环网。网络也可以嵌套。网络也可以桥接。网络可以在一个网络中安排数千个可编程逻辑控制器、计算机和智能设备。网络之间的节点可以直接或间接地通信或交换信息。


网络化和通信技术正逐渐适应当今计算机集成制造系统(CIMS)和智能工厂的需求。它可以实现从点(点)、线(线)到面(气)的工业控制,使设备级控制、生产线控制、工厂管理层控制一体化,创造更高的效益。这一无限美好的愿景越来越清晰地展现在我们这一代人面前。


以上应用主要是定性的。从数量上看,PLC有大有小。因此,其控制规模也可以大也可以小。小的只能控制一个设备,甚至一个组件,一个站点;大的可以控制多个设备,一条生产线,甚至整个工厂。可以说,大大小小的工业控制场合都离不开PLC。


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