淺談可編程控制器的特點

曹廷好 王 瑜

[摘 要]作為通用工業控制計算機,近40年來,可編程控制器從無到有,其功能從弱到強,其應用領域從小到大。今天的可編程控制器正在成為工業控制領域的主流控制設備,在世界各地發揮著越來越大的作用。概述了可編程控制器的特點。

[關鍵詞]可編程控制器;工業控制;繼電器;特點

可編程控制器是一種替代繼電器控制系統的新型的工業自動化控制裝置,由于它體積小,功能強,可靠性高,操作簡單,維修方便等優點,使它在工業電氣控制領域中得到了越來越廣泛的應用,它是今后實現工業自動化的主要手段,因此當今的電氣自動化技術人員熟悉它的基本原理,性能特點,掌握它在工業電氣控制中的使用方法,是非常必要的。本文介紹可編程序控制器的主要特點。

1.編程方法齊全,簡單易學。PLC的編程語言一般有梯形語言,指令程序,邏輯功能圖,順序功能圖,高級語言(如BASIC、C語言、Graphcet、FORTRAN語言等),最常用的是梯形圖編程語言。它是以計算機軟件技術構成人們慣用的繼電器模型,形成一套獨具風格的以及電器梯形圖為基礎的形象編程語言。梯形圖符號的定義與常規繼電器展開圖完全一致,電氣操作人員使用起來得心應手,不存在計算機技術和傳統電器控制技術之間的專業“鴻溝”。在了解PLC簡要的工作原理和它的編程技術之后,就可結合實際需要進行應用設計,進而將PLC用于實際控制系統中。它的電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖十分相似,直觀易懂。電器技術人員通過閱讀PLC的使用手冊或接受短期培訓,只需幾天時間就可以掌握它,而不需要了解計算機原理和電子路線,所以深受電器技術人員的歡迎。這也是PLC近年來迅速普及的主要原因之一。

梯形圖語言配合順序功能圖,既可以寫成指令程序由編程器輸入,又可以與計算機聯網,直接在計算機上編程。它實際上是一種面向控制過程和操作者的“自然語言”,比任何一種計算機語言都好學易懂。

2.使用和維護方便。硬件配置方面:PLC的硬件都是專門產生廠家按一定標準和規格生產的,硬件可按實際需要配置,到市場上可方便地買到;安裝方便:內部不需要接線和焊接,只要編寫程序即可;使用方便:接點的使用不受次數限制,內部器件可多到使用戶不感到有什么限制。只需考慮輸入、輸出點個數,這可由各種類型的PLC來提供;維護方便:PLC配備有很多監控提示信號,能檢查出自身的故障,并隨時顯示給操作人員,能動態地監視控制程序的執行情況,為現場的調試和維護提供了方便,而且接線少,維修時只需更換插入式模塊,維護方便。

3. 功能完善,應用靈活。PLC除基本的邏輯控制、定時、計數、算術運算等功能外,配合各種擴展單元、智能單元和特殊功能模塊,可以方便、靈活的組合成各種不同的規模和要求的控制系統,可以實現位置控制,PID運算,模擬量控制,遠程控制等等,它的適用性極強,既可控制單臺設備,又可組成多級控制系統,既可用于現場控制,又可用于遠程控制。由于PLC的系列化和規模化,各種硬件裝置配套齊全,相當靈活,可以組成能滿足系統大小不同及功能繁簡各異的控制系統要求。用戶只需將輸入、輸出設備和PLC相應的輸入、輸出端子相連接即可,安裝簡單,工作量少。當控制要求改變時,不必更改PLC硬件設備,因為軟件本身具有可修改性,所以只需修改用戶程序就可以達到更改控制任務的目的,PLC靈活的在線修改功能使它具有很強的“柔性”。

4.可靠性高,抗干擾能力強。PLC是專為工業控制設計的,在設計和制造過程中采取多層次抗干擾和精選原件措施,可在惡劣的工業環境下與強電設備一起工作,運行的穩定性和可靠性較高。保證PLC的高可靠性的主要措施有:良好的綜合設計(綜合考慮整體的可靠性);選用優質元器件;采用隔離、濾波、屏蔽等抗干擾技術及采用先進的電源技術、實時監控技術和故障診斷技術等。PLC是以集成電路為基本元件的電子設備,內部處理不依賴于接點,元件的壽命幾乎不用考慮。目前PLC的整機平均無故障工作時間一般可達2萬～5萬小時,甚至更高。

PLC用軟件編程取代了繼電器系統中容易出現故障的大量觸點和接線,這是PLC具有高可靠性的主要原因之一。除此之外,PLC在軟件、硬件方面還采取了一系列抗干擾措施以提高可靠性。PLC的檢測與診斷系統的硬件、鋰電池電壓、交流電源、電源電壓的范圍、傳感器和執行器進行檢測,還可以檢查用戶程序的語法錯誤等,一旦發現問題,PLC自動做出反應,如報警、封鎖輸出等。

5.設計施工周期短,安裝方便。各個PLC的生產廠家都有各種系列化產品,各種模塊供用戶選擇。用戶可根據控制對象的規模和控制要求,選擇合適的PLC產品,組成所需要的控制系統。在進行應用設計時,一般不需要用戶制作其他任何附加裝置,從而使設計工作簡化。使用PLC完成一項控制工程,在系統設計完成以后,現場施工和PLC程序設計可以同時進行,周期短,而且程序的調試和修改都很方便。由于PLC的體積小,易于裝入機械設備內部,還可制成占地很小的電氣控制柜,是實現機電一體化的理想控制設備。PLC體積小、重量輕、結構緊湊,便于安裝。

綜上所述,可編程序控制器在性能上均優越于電器邏輯控制,與微型計算機、單板機相比,它也是一種用于工業自動化控制的理想工具,因而廣泛應用于醫療、機械、治金、化工、汽車、輕工業等行業中。

(編輯/穆楊)