什么是plc(电气plc基础知识)

1.PLC是什么

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PLC又叫可编程序控制器,是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

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2.PLC的分类

PLC产品种类繁多,其规格和性能也各不相同。对于PLC,通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。

2.1.按结构形式分类

根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。

(1)整体式PLC

整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,如图所示。具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。

整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成,基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等;扩展单元内只有I/O和电源等,而没有CPU。

基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功能得以扩展。

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(2)模块式PLC

模块式PLC将PLC的各组成部分分别做成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成,模块装在框架或基板的插座上,如图所示。

这种模块式PLC的特点是配置灵活,可根据需要选配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。

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还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓的叠装式PLC。

叠装式PLC的CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行连接的,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。

2.2.按功能分类

根据PLC的功能不同,可将PLC分为低档、中档、高档三类。

(1)低档PLC

低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较及通信等功能,主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。

(2)中档PLC

中档PLC除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序及通信联网等功能;有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂的控制系统。

(3)高档PLC

高档PLC除具有中档PLC的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。

高档PLC具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,进而实现工厂自动化。

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2.3.按I/O点数分类

根据PLC的I/O点数多少,可将PLC分为小型、中型和大型三类。

(1)小型PLC

小型PLC的I/O点数小于256,具有单CPU及8位或16位处理器,用户存储器容量为4KB以下。例如:三菱FX0S系列。

(2)中型PLC

中型PLC的I/O点数在256~2048,具有双CPU,用户存储器容量为2~8KB。

(3)大型PLC

大型PLC的I/O点数大于2048,具有多CPU及16位或32位处理器,用户存储器容量为8~16KB。

世界上,PLC产品可按地域分成三大流派,一个流派是美国产品,一个流派是欧洲产品,一个流派是日本产品。

美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的,因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。

而日本的PLC技术是由美国引进的,对美国的PLC产品有一定的继承性,但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲以大中型PLC而闻名,而日本则以小型PLC著称。

常见的PLC如表所示:

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在发达的工业国家,PLC已经广泛地应用在所有的工业部门,随着PLC的性能价格比不断提高,过去许多使用专用计算机的场合也可以使用PLC。PLC的应用范围不断的扩大,主要有以下几个方面:

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1、开关量逻辑控制

这是PLC最基本最广泛的应用,PLC的输入信号和输出信号都是只有通/断状态的开关量信号,这种控制与继电器控制最为接近,可以用价格较低,仅有开关量控制功能的PLC作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以用于单台设备,也可以用于自动生产线,如各种继电控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制,电梯的控制,化工系统中各种泵和电磁阀的控制,冶金系统的高炉上料系统,轧机,连铸机、飞剪的控制,电镀生产线、啤酒灌装生产线、汽车装配生产线、电视机和收音机生产线的控制等。

2、运动控制

PLC可用于对直线运动或圆周运动的控制。早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使拥有专用的运动控制模块,世界上各主要PLC厂家生产的PLC几乎都有运动控制功能。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械,如金属切削机床,金属成型机械、装配机械、机器人、电梯等。

3、闭环过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I/O模块,实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换。并对模拟量实行闭环PID控制。现代的大中型PLC一般都有PID闭环控制功能,这一功能可以用专用的智能PID模块PID子程序来实现,也可以设计PID子程序来完成,更多的使用专用PID功能指令来完成。PLC的模拟量PID控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成型机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备,以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。

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4、数据处理

现代的PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据运算、转换、排序和查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较,也可以用通信功能传到别的智能装置,或者将他们打印制表,数据处理一般用于大型控制系统,如无人柔性制造系统,也可以用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

5、通信

PLC的通信包括可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备的通信。随着计算机控制的发展,近年来国外工厂自动化通信网络发展的很快,各著名的PLC生产厂商都推出了PLC之间的网络系统。

并不是所有的PLC都有上述全部功能,有些小型可编程序控制器只具有上述的部分功能,但是价格较低。

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