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PLC的應(yīng)用領(lǐng)域、場(chǎng)合分析

時(shí)間:2010-05-07 11:51:02來(lái)源:wuyue

導(dǎo)語(yǔ):?PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。從行業(yè)看,冶金、機(jī)械、化工、輕工、食品、建材等等,幾乎沒(méi)有不用到它的。

      最初,PLC主要用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步,它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
      如今,PLC不僅用于開(kāi)關(guān)量控制,還用于模擬量及數(shù)字量的控制,可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù),還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控;還可聯(lián)網(wǎng)、通訊,實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與管理。PLC已日益成為工業(yè)控制裝置家族中一個(gè)重要的角色。

 

 

1、用于開(kāi)關(guān)量控制 

      PLC控制開(kāi)關(guān)量的能力是很強(qiáng)的。所控制的入出點(diǎn)數(shù),少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn),多的可到幾百、幾千,甚至幾萬(wàn)點(diǎn)。由于它能聯(lián)網(wǎng),點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制,不管多少點(diǎn)都能控制。
      所控制的邏輯問(wèn)題可以是多種多樣的:組合的、時(shí)序的;即時(shí)的、延時(shí)的;不需計(jì)數(shù)的,需要計(jì)數(shù)的;固定順序的,隨機(jī)工作的;等等,都可進(jìn)行。


      PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的,軟件程序是可編的,用于控制時(shí),非常靈活。必要時(shí),可編寫(xiě)多套,或多組程序,依需要調(diào)用。它很適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多工況、多狀態(tài)變換的需要。
      用PLC進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制實(shí)例是很多的,冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等,幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前,PLC首用的目標(biāo),也是別的控制器無(wú)法與其比擬的,就是它能方便并可靠地用于開(kāi)關(guān)量的控制。


2、用于模擬量控制


      模擬量,如電流、電壓、溫度、壓力等等,它的大小是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn),特別是連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程,常要對(duì)這些物理量進(jìn)行控制。
      作為一種工業(yè)控制電子裝置,PLC若不能對(duì)這些量進(jìn)行控制,那是一大不足。為此,各PLC廠家都在這方面進(jìn)行大量的開(kāi)發(fā)。目前,不僅大型、中型機(jī)可以進(jìn)行模擬量控制,就是小型機(jī),也能進(jìn)行這樣的控制。
      PLC進(jìn)行模擬量控制,要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A/D、D/A單元。它也是I/O單元,不過(guò)是特殊的I/O單元。
      A/D單元是把外電路的模擬量,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,然后送入PLC。D/A單元,是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量,再送給外電路。
      作為一種特殊的I/O單元,它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離,與輸入輸出繼電器(或內(nèi)部繼電器,它也是PLC工作內(nèi)存的一個(gè)區(qū)??勺x寫(xiě))交換信息等等特點(diǎn)。
      這里的A/D中的A,多為電流,或電壓,也有為溫度。D/A中的A,多為電壓,或電流。電壓、電流變化范圍多為0~5V,0~10V,4~20mA。有的還可處理正負(fù)值的。 
      這里的D,小型機(jī)多為8位二進(jìn)制數(shù),中、大型多為12位二進(jìn)制數(shù)。
      A/D、D/A有單路,也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。
      有了A/D、D/A單元,余下的處理都是數(shù)字量,這對(duì)有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強(qiáng),不僅可進(jìn)行數(shù)字的加、減、乘、除,還可開(kāi)方,插值,還可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。有的還有PID指令,可對(duì)偏差制量進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算,進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。計(jì)算機(jī)能算的它幾乎都能算。


      這樣,用PLC實(shí)現(xiàn)模擬量控制是完全可能的。控制的單位值可小到212分之一的測(cè)量程值,多數(shù)也是足夠的。
      PLC進(jìn)行模擬量控制,還有A/D、D/A組合在一起的單元,并可用PID或模糊控制算法實(shí)現(xiàn)控制,可得到很高的控制質(zhì)量。
      用PLC進(jìn)行模擬量控制的好處是,在進(jìn)行模擬量控制的同時(shí),開(kāi)關(guān)量也可控制。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是別的控制器所不具備的,或控制的實(shí)現(xiàn)不如PLC方便。
      當(dāng)然,若純?yōu)槟M量的系統(tǒng),用PLC可能在性能價(jià)格比上不如用調(diào)節(jié)器。這也是應(yīng)當(dāng)看到的。


3、用于數(shù)字量控制


       實(shí)際的物理量,除了開(kāi)關(guān)量、模擬量,還有數(shù)字量。如機(jī)床部件的位移,常以數(shù)字量表示。
      數(shù)字量的控制,有效的辦法是NC,即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國(guó)的基于計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)。當(dāng)今已很普及,并也很完善。目前,先進(jìn)國(guó)家的金屬切削機(jī)床,數(shù)控化的比率已超過(guò)40%~80%,有的甚至更高。
      PLC也是基于計(jì)算機(jī)的技術(shù),并日益完善。故它也完全可以用于數(shù)字量控制。
      PLC可接收計(jì)數(shù)脈沖,頻率可高達(dá)幾k到幾十k赫茲??捎枚喾N方式接收這脈沖,還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能,脈沖頻率也可達(dá)幾十k。有了這兩種功能,加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算能力,若再配備相應(yīng)的傳感器(如旋轉(zhuǎn)編碼器)或脈沖伺服裝置(如環(huán)形分配器、功放、步進(jìn)電機(jī)),則完全可以依NC的原理實(shí)現(xiàn)種種控制。
      高、中檔的PLC,還開(kāi)發(fā)有NC單元,或運(yùn)動(dòng)單元,可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。運(yùn)動(dòng)單元還可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ),可控制曲線運(yùn)動(dòng)。所以,若PLC配置了這種單元,則完全可以用NC的辦法,進(jìn)行數(shù)字量的控制。
      新開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)單元,甚至還發(fā)行了NC技術(shù)的編程語(yǔ)言,為更好地用PLC進(jìn)行數(shù)字控制提供了方便。


4、用于數(shù)據(jù)采集


      隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)越來(lái)越大。如OMRON公司的PLC,前期產(chǎn)品C60P的DM區(qū)僅64個(gè)字,而后來(lái)的C60H達(dá)到1000個(gè)字;到了CQMI可多達(dá)6000個(gè)字。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū),可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。
      數(shù)據(jù)采集可以用計(jì)數(shù)器,累計(jì)記錄采集到的脈沖數(shù),并定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。
      數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元,當(dāng)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,再定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。


      PLC還可配置上小型打印機(jī),定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來(lái)。
      PLC也可與計(jì)算機(jī)通訊,由計(jì)算機(jī)把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出,并由計(jì)算機(jī)再對(duì)這些數(shù)據(jù)作處理。這時(shí),PLC即成為計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)終端。
      電業(yè)部門(mén)曾這么使用PLC,用以實(shí)時(shí)記錄用戶用電情況,以實(shí)現(xiàn)不同用電時(shí)間、不同計(jì)價(jià)的收費(fèi)辦法,鼓勵(lì)用戶在用電低谷時(shí)多用電,達(dá)到合理用電與節(jié)約用電的目的。


5、用于進(jìn)行監(jiān)控


      PLC自檢信號(hào)很多,內(nèi)部器件也很多,多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。
      其實(shí),完全可利用它進(jìn)行PLC自身工作的監(jiān)控,或?qū)刂茖?duì)象進(jìn)行監(jiān)控。
      這里介紹一種用PLC定時(shí)器作看門(mén)狗,對(duì)控制對(duì)象工作情況進(jìn)行監(jiān)控的思路。
      如用PLC控制某運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作,看施加控制后動(dòng)作進(jìn)行了沒(méi)有,可用看門(mén)狗辦法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。具體作法是在施加控制的同時(shí),令看門(mén)狗定時(shí)器計(jì)時(shí)。如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作完成,即定時(shí)器未超過(guò)警戒值的情況下,已收到動(dòng)作完成信號(hào),則說(shuō)明控制對(duì)象工作正常,無(wú)需報(bào)警。
      若超時(shí),說(shuō)明不正常,可作相應(yīng)處理。
      如果控制對(duì)象的各重要控制環(huán)節(jié),都用這樣一些看門(mén)狗"看"著,那系統(tǒng)的工作將了如指掌,出現(xiàn)了問(wèn)題,卡在什么環(huán)節(jié)上也很好查找。
      還有其它一些監(jiān)控工作可做。對(duì)一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng),特別是自動(dòng)控制系統(tǒng),監(jiān)控以至進(jìn)一步能自診斷是非常必要的。它可減少系統(tǒng)的故障,出了故障也好查找,可提高累計(jì)平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間,降低故障修復(fù)時(shí)間,提高系統(tǒng)的可靠性。


6、用于聯(lián)網(wǎng)、通訊


      PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強(qiáng),不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。
      PLC可與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行通訊,可用計(jì)算機(jī)參與編程及對(duì)PLC進(jìn)行控制的管理,使PLC用起來(lái)更方便。
      為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用,可實(shí)行一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制與管理多臺(tái)PLC,多的可達(dá)32臺(tái)。也可一臺(tái)PLC與兩臺(tái)或更多的計(jì)算機(jī)通訊,交換信息,以實(shí)現(xiàn)多地對(duì)PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。
      PLC與PLC也可通訊??梢粚?duì)一PLC通訊??蓭讉€(gè)PLC通訊??啥嗟綆资?、幾百。
      PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置(如變頻器),也可聯(lián)網(wǎng)通訊,交換數(shù)據(jù),相互操作。
      可聯(lián)接成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),系統(tǒng)范圍面可大到10公里或更大。
      可組成局部網(wǎng),不僅PLC,而且高檔計(jì)算機(jī)、各種智能裝置也都可進(jìn)網(wǎng)??捎每偩€網(wǎng),也可用環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)還可套網(wǎng)。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬(wàn)的PLC、計(jì)算機(jī)、智能裝置組織在一個(gè)網(wǎng)中。
      網(wǎng)間的結(jié)點(diǎn)可直接或間接地通訊、交換信息。
      聯(lián)網(wǎng)、通訊,正適應(yīng)了當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)及智能化工廠發(fā)展的需要。它可使工業(yè)控制從點(diǎn)(Point)、到線((Line)再到面(Aero),使設(shè)備級(jí)的控制、生產(chǎn)線的控制、工廠管理層的控制連成一個(gè)整體,進(jìn)而可創(chuàng)造更高的效益。這個(gè)無(wú)限美好的前景,已越來(lái)越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的面前。


      以上幾點(diǎn)應(yīng)用是著重從質(zhì)上講的。從量上講,PLC有大、有小。所以,它的控制范圍也可大、可小。小的只控制一個(gè)設(shè)備,甚至一個(gè)部件,一個(gè)站點(diǎn);大的可控制多臺(tái)設(shè)備,一條生產(chǎn)線,以至于整個(gè)工廠??梢哉f(shuō),工業(yè)控制的大小場(chǎng)合,都離不開(kāi)PLC。


      一般講,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程可分為兩種類(lèi)型;連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程(如化學(xué)工業(yè))及非連續(xù)型,即離散型生產(chǎn)過(guò)程(如機(jī)械制造業(yè))。前者生產(chǎn)對(duì)象是連續(xù)的,分不出件的;后者為離散的,一件件的。由于PLC有上述幾個(gè)方面的應(yīng)用,而且,控制的規(guī)模又可大、可小,所以,這兩種類(lèi)型的生產(chǎn)過(guò)程都有其用武之地。
      事實(shí)上,PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。從行業(yè)看,冶金、機(jī)械、化工、輕工、食品、建材等等,幾乎沒(méi)有不用到它的。不僅工業(yè)生產(chǎn)用它,一些非工業(yè)過(guò)程,如樓宇自動(dòng)化、電梯控制也用到它。農(nóng)業(yè)的大棚環(huán)境參數(shù)調(diào)控,水利灌溉也用到它。
      PLC能有上述幾個(gè)范圍廣泛的應(yīng)用,是PLC自身特點(diǎn)決定的,也是PLC技術(shù)不斷完善的結(jié)果。

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