1、可靠性高、抗干擾能力強
為保證PLC能在工業環境下可靠工作,在設計和生產過程中采取了一系列硬件和軟件的抗干擾措施,主要有以下幾個方面:
1)隔離,這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸人、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。這種光電隔離措施,使外部電路與內部電路之間避免了電的聯系,可有效地抑制外部干擾源對PLC的影響,同時防止外部高電壓串人,從而減少故障和誤動作。
2)濾波,這是抗干擾的另一個主要措施。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設置了多種濾波電路,用以對高頻干擾信號進行有效抑制。
3)對PLC的內部電源還采取了屏蔽、穩壓、保護等措施,以減少外界干擾,保證供電質量。另外使輸入/輸出接口電路的電源彼此獨立,以避免電源之間的干擾。
4)內部設置了連鎖、環境檢測與診斷、Watchdog(“看門狗”)等電路,一旦發現故障或程序循環執行時間超過了警戒時鐘WDT規定時間(預示程序進入了死循環),立即報警,以保證CPU可靠工作。
5)利用系統軟件定期進行系統狀態、用戶程序、工作環境和故障檢測,并采取信息保護和恢復措施。
6)對用戶程序及動態工作數據進行電池備份,以保障停電后有關狀態或信息不丟失。
7)采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結構,以適應工作現場的惡劣環境。
8)以集成電路為基本元件,內部處理過程不依賴于機械觸點,以保障高可靠性。而采用循環掃描的工作方式,也提高了抗干擾能力。
2、可實現三電一體化
PLC將電控(邏輯控制)、電儀(過程控制)和電結(運動控制)這三電集于一體,可以方便、靈活地組合成各種不同規模和要求的控制系統,以適應各種工業控制的需要。
3、編程簡單、使用方便、控制程序可變、具有很好的柔性
4、體積小、重量輕、功耗低
5、PLC和單片機的區別:
1)PLC可以改變程序?,F在大部分的單片機(內部帶有FLASHROM)都可以在線燒錄程序,更改程序,所以這點它的功能跟PLC是一樣的。當然,也有一部分單片機是一次固化程序的。像這種就不能再改變程序了。
2)PLC相對單片來說,它的主要優點在于:1:比較穩定,由于I/O口內部采用光電隔離驅動,因此抗干擾能力要強很多。2:I/O口的驅動能力比較強,能夠直接驅動24V的繼電器吸合。
3)做人機界面等在某些場合,市場上有共用和現在的開發軟件及界面,因此相對于單片機,它的開發周期要短很多。
4)PLC的成本要比單片貴很多。因此,要看什么場合,如果單片機用得上,夠用的話,沒必要去考慮用PLC。
1.用于開關量控制
PLC控制開關量的能力是很強的。所控制的入出點數,少的十幾點、幾十點,多的可到幾百、幾千,甚至幾萬點,由于它能聯網,點數幾乎不受限制,不管多少點都能控制,所控制的邏輯問題可以是多種多樣的:組合的、時序的、即時的、延時的、不需計數的、需要計數的、固定順序的、隨機工作的等等,都可進行。
PLC的硬件結構是可變的,軟件程序是可編的,用于控制時,非常靈活。必要時可編寫多套或多組程序,依需要調用。它很適應于工業現場多工況、多狀態變換的需要。
用PLC進行開關量控制實例是很多的,冶金、機械、輕工、化工、紡織等等,幾乎所有工業行業都需要用到它。目前,PLC首用的目標,也是別的控制器無法與其比擬的,就是它能方便并可靠地用于開關量的控制。
2.用于模擬量控制
模擬量,如電流、電壓、溫度、壓力等等,它的大小是連續變化的。工業生產,特別是連續型生產過程,常要對這些物理量進行控制。
作為一種工業控制電子裝置,PLC若不能對這些量進行控制,那是一大不足,為此各PLC廠家都在這方面進行大量的開發。目前,不僅大型、中型機可以進行模擬量控制,就是小型機,也能進行這樣的控制。PLC進行模擬量控制,要配置有模擬量與數字量相互轉換的A/D、D/A單元。它也是I/O單元,不過是特殊的I/O單元。
A/D單元是把外電路的模擬量,轉換成數字量,然后送入PLC;D/A單元,是把PLC的數字量轉換成模擬量,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、內外電路隔離、與輸入輸出繼電器(或內部繼電器,它也是PLC工作內存的一個區,可讀寫)交換信息等等特點。
這里的A/D中的A,多為電流,或電壓,也有溫度。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,有的還可處理正負值的。這里的D,小型機多為8位二進制數,中、大型多為12位二進制數。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,余下的處理都是數字量,這對有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強,不僅可進行數字的加、減、乘、除,還可開方、插值,還可進行浮點運算,有的還有PID指令,可對偏差制量進行比例、微分、積分運算,進而產生相應的輸出,計算機能算的它幾乎都能算。
這樣,用PLC實現模擬量控制是完全可能的。
PLC進行模擬量控制,還有A/D、D/A組合在一起的單元,并可用PID或模糊控制算法實現控制,可得到很高的控制質量。用PLC進行模擬量控制的好處是,在進行模擬量控制的同時,開關量也可控制。這個優點是別的控制器所不具備的,或控制的實現不如PLC方便。當然,若純為模擬量的系統,用PLC可能在性能價格比上不如用調節器。
3.用于運動控制
實際的物理量,除了開關量、模擬量,還有運動控制。如機床部件的位移,常以數字量表示。運動控制,有效的辦法是NC,即數字控制技術。這是50年代誕生于美國的基于計算機的控制技術。當今已很普及,并也很完善。目前,先進國家的金屬切削機床,數控化的比率已超過40%~80%,有的甚至更高。PLC也是基于計算機的技術,并日益完善。PLC可接收計數脈沖,頻率可高達幾k到幾十k赫茲,可用多種方式接收這脈沖,還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能,脈沖頻率也可達幾十k,有了這兩種功能,加上PLC有數據處理及運算能力,若再配備相應的傳感器(如旋轉編碼器)或脈沖伺服裝置,則完全可以依NC的原理實現種種控制。高、中檔的PLC,還開發有NC單元,或運動單元,可實現點位控制。運動單元還可實現曲線插補,可控制曲線運動。所以,若PLC配置了這種單元,則完全可以用NC的辦法,進行數字量的控制。新開發的運動單元,甚至還發行了NC技術的編程語言,為更好地用PLC進行數字控制提供了方便。
4.用于數據采集
隨著PLC技術的發展,其數據存儲區越來越大。如德維森公司的PLC,其數據存儲區(DM區)可達到9999個字。這樣龐大的數據存儲區,可以存儲大量數據。數據采集可以用計數器,累計記錄采集到的脈沖數,并定時地轉存到DM區中去。數據采集也可用A/D單元,當模擬量轉換成數字量后,再定時地轉存到DM區中去。PLC還可配置上小型打印機,定期把DM區的數據打出來。
PLC也可與計算機通訊,由計算機把DM區的數據讀出,并由計算機再對這些數據作處理。這時,PLC即成為計算機的數據終端。
電力用戶曾使用PLC,用以實時記錄用戶用電情況,以實現不同用電時間、不同計價的收費辦法,鼓勵用戶在用電低谷時多用電,達到合理用電與節約用電的目的。
5.用于信號監控
PLC自檢信號很多,內部器件也很多,多數使用者未充分發揮其作用。其實,完全可利用它進行PLC自身工作的監控,或對控制對象進行監控。對一個復雜的控制系統,特別是自動控制系統,監控以至進一步能自診斷是非常必要的,它可減少系統的故障,出了故障也好查找,可提高累計平均無故障運行時間,降低故障修復時間,提高系統的可靠性。
6.用于聯網、通訊
PLC聯網、通訊能力很強,不斷有新的聯網的結構推出。
PLC可與個人計算機相連接進行通訊,可用計算機參與編程及對PLC進行控制的管理,使PLC用起來更方便。
為了充分發揮計算機的作用,可實行一臺計算機控制與管理多臺PLC,多的可達32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計算機通訊,交換信息,以實現多的對PLC控制系統的監控。PLC與PLC也可通訊,可一對一PLC通訊,可幾個PLC通訊,可多到幾十、幾百。
PLC與智能儀表、智能執行裝置(如變頻器),也可聯網通訊,交換數據,相互操作??陕摻映蛇h程控制系統,系統范圍面可大到10公里或更大??山M成局部網,不僅PLC,而且高檔計算機、各種智能裝置也都可進網??捎每偩€網,也可用環形網。網還可套網。網與網還可橋接。聯網可把成千上萬的PLC、計算機、智能裝置組織在一個網中。網間的結點可直接或間接地通訊、交換信息。
聯網、通訊,正適應了當今計算機集成制造系統(CIMS)及智能化工廠發展的需要。它可使工業控制從點(Point)、到線((Line)再到面(Aero),使設備級的控制、生產線的控制、工廠管理層的控制連成一個整體,進而可創造更高的效益。這個無限美好的前景,已越來越清楚地展現在我們這一代人的面前。
以上幾點應用是著重從質上講的。從量上講,PLC有大、有小。所以它的控制范圍也可大、可小。小的只控制一個設備,甚至一個部件,一個站點;大的可控制多臺設備,一條生產線,以至于整個工廠??梢哉f工業控制的大小場合,都離不開PLC。