可编程逻辑控制器(简称PLC)是一种带有微处理器的数字电子设备,是一种用于自动控制的数字逻辑控制器,可以随时将控制指令加载到存储器中存储和运行。可编程控制器由内部CPU、指令和数据存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元组成。PLC可以接收(输入)和发送(输出)各种类型的电气或电子信号,并使用它们来控制或监督几乎所有类型的机械和电气系统。
国际电工委员会(IEC)将PLC定义为:
可编程逻辑控制器(PLC)是一种数字操作的电子系统,它是专为工业环境中的应用而设计的。它使用一种可编程存储器来存储程序,执行面向用户的指令,如逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算,并通过数字或模拟输入/输出来控制各种类型的机器或生产过程。可编程逻辑控制器及其相关外部设备是按照易于与工业控制系统集成和易于功能扩展的原则设计的。
1968年,美国通用汽车公司提出了著名的“十大通用招标指标”,这也是当前PLC的特点:
编程方便,可现场修改程序;
维护方便,模块化结构;
可靠性高于继电器控制设备;
体积比继电器控制设备小;
数据可以直接发送到计算机;
成本可与继电器控制设备竞争;
输入可以是交流115V;
输出为交流115V,超过2A,可直接驱动电磁阀和接触器。
扩展时,原系统只需稍加改动;可以扩展用户程序存储容量。
1978年,美国电机制造商协会(NEMA)将可编程控制器定义为:
可编程控制器是一种数字电子设备,它利用可编程存储器存储指令,运行逻辑、顺序、定时、计数和计算等功能,通过数字或模拟输入输出模块控制各种机械或工作程序。
PLC具有通用性强、使用方便、适应性广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
所有的PLC由三个主要部分组成:输入、CPU和输出。
PLC结构
假设我们有一个带有马达和按钮的装置。我们想让马达在按钮被按下时启动。当您再次按下按钮时,您希望电机关闭。该功能类似于电视遥控器上按钮的功能。要做到这一点,我们必须先写一个程序在电脑上执行这个操作,然后下载到CPU上。然后,我们将按钮连接到输入端,将电机连接到输出端。现在,如果我们按下按钮,电信号将被发送到PLC。PLC输入首先将这个信号传输到CPU,并且它必须以CPU可以处理的格式写入。
为什么?
因为CPU是计算机系统,不能处理原来的电信号。CPU将处理接收到的数据,并将结果发送到输出端。输出将数据转换为原始电信号,再次应用于电机并启动电机。现在,如果我们按下按钮,这个过程将重复,电机将关闭。
目前,大多数PLC都具有可扩展通信网络模块的功能。简单PLC通过总线电缆或RS-232通信,而高端PLC通过USB或以太网通信。它使PLC与PLC之间、PLC与个人计算机及其他智能设备之间能够进行信息交换,形成统一的整体,实现分散集中控制。目前几乎所有的PLC新产品都具有通信网络功能。和电脑一样,有RS-232接口。通过双绞线、同轴电缆或光缆,可以在几公里甚至几十公里范围内交换信息。当然,PLC之间的通信网络是各厂家专用的。对于PLC与计算机之间的通信,有些厂商采用工业标准总线,并接近标准的通信协议,这将方便不同型号的PLC之间以及PLC与计算机之间的通信和联网。
PLC通信协议的规范可分为RS-232、 RS-422、 RS-432、 RS-485、 IEEE 1394、 IEEE-488(GPIB),其中RS-。目前国际上最常用的通信协议是MODBUS-ASCII模式和MODBUS-RTU模式,由Modicon公司制定。PROFIBUS由西门子制造。三菱电机推出CC-LINK通信协议。
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