干貨丨一文講清PLC前世今生！(一)
2023-7-7新聞
本文講述的具體內(nèi)容為——可編程邏輯控制器（PLC）：基礎(chǔ)知識(shí)，類型和應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。原文作者Vidya Muthukrishnan；來自electrical4u，文章經(jīng)過機(jī)翻以及人工校對(duì)。全文閱讀時(shí)長(zhǎng)約5分鐘。
01
什么是可編程控制器？
PLC 是 “可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）”。PLC 是一種專門設(shè)計(jì)用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境（例如極端溫度、潮濕、干燥和/或多塵條件）下可靠運(yùn)行的計(jì)算機(jī)。PLC 用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工業(yè)流程，例如制造廠的裝配線、礦石加工廠或廢水處理廠。
PLC與你家里的個(gè)人電腦有許多共同的特點(diǎn)。它們都有電源、CPU（中央處理器）、輸入和輸出 （I/O）、內(nèi)存和操作軟件（雖然是不同的操作軟件）。
最大的區(qū)別是，PLC可以執(zhí)行PC無法做到的離散和連續(xù)功能，而且PLC更適合粗糙的工業(yè)環(huán)境。PLC可以被認(rèn)為是一種 "加固的 "數(shù)字計(jì)算機(jī)，管理工業(yè)環(huán)境中的機(jī)電過程。
PLC在自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它使用更大的SCADA系統(tǒng)的組成部分。PLC可以根據(jù)過程的操作要求進(jìn)行編程。在制造業(yè)中，由于生產(chǎn)性質(zhì)的改變，將會(huì)需要重新編程。為了克服這一困難，基于PLC的控制系統(tǒng)被引入了。在研究PLC的各種應(yīng)用之前，我們將首先討論P(yáng)LC基礎(chǔ)知識(shí)。
02
可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)
PLC由Dick Morley于1964年發(fā)明。從那時(shí)起，PLC徹底改變了工業(yè)和制造業(yè)。PLC有廣泛的功能，如計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、計(jì)算、比較和處理各種模擬信號(hào)。
與“硬接線（hard-wired）”控制系統(tǒng)相比，PLC的主要優(yōu)勢(shì)在于，你可以在對(duì)PLC編程后再去對(duì)其進(jìn)行修改，不需過高的成本（只是程序員的時(shí)間成本）。在硬接線控制系統(tǒng)中，你基本上必須拔掉電線，從頭開始（這更昂貴且需要更長(zhǎng)的時(shí)間）。讓我們看一個(gè)例子來更好地理解這一優(yōu)勢(shì)。
想象一下，你有一盞燈連接到開關(guān)。一般來說，這盞燈，燈在兩種條件下工作 - 開和關(guān)?，F(xiàn)在，現(xiàn)在給你一個(gè)任務(wù)，當(dāng)你打開開關(guān)時(shí)，指示燈僅在 30 秒后亮起（原文：the light should glow only after 30 seconds）。有了這種硬接線的設(shè)置——我們陷入了困境。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一方法就是徹底重新布線我們的線路，添加一個(gè)定時(shí)繼電器。僅僅是一個(gè)小的改變，卻十分的麻煩。
電燈開關(guān)
這就是（PLC）可編程邏輯控制器的用武之地，它不需要任何額外的接線和硬件來確保更改。相反，它只需要對(duì)代碼進(jìn)行簡(jiǎn)單的更改，對(duì)PLC進(jìn)行編程，使其在開關(guān)打開30秒后打開燈。因此，通過使用PLC，可以輕松合并多個(gè)輸入和輸出。
這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子——PLC能夠控制更大、更復(fù)雜的過程。PLC可以根據(jù)用戶的應(yīng)用和需求進(jìn)行定制。
由 PLC 操作的燈
03
PLC如何工作？
可編程邏輯控制器（PLC）的 工作可以很容易地理解為一種稱為掃描周期的循環(huán)掃描方法。
PLC 工作原理框圖
PLC 掃描過程包括以下步驟：
① 操作系統(tǒng)開始循環(huán)和檢測(cè)時(shí)間。
② CPU 開始從輸入模塊讀取數(shù)據(jù)并檢查所有輸入的狀態(tài)。
③ CPU開始執(zhí)行用繼電器梯形邏輯或任何其他PLC編程語(yǔ)言編寫的用戶或應(yīng)用程序。
④ 接下來，CPU執(zhí)行所有內(nèi)部診斷和通信任務(wù)。
⑤ 根據(jù)程序結(jié)果，它將數(shù)據(jù)寫入輸出模塊，以便更新所有輸出。
⑥ 只要 PLC 處于運(yùn)行模式，此過程就會(huì)繼續(xù)。
04
可編程控制器的物理結(jié)構(gòu)
PLC的結(jié)構(gòu)幾乎類似于計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。
PLC框圖
可編程邏輯控制器（PLC）持續(xù)監(jiān)控來自各種輸入傳感設(shè)備（例如加速度計(jì)、體重秤、硬連線信號(hào)等）的輸入值，并根據(jù)生產(chǎn)和行業(yè)的性質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。一個(gè)典型的PLC框圖由五個(gè)部分組成，即：
① 機(jī)架或機(jī)箱
② 電源模塊
③ 中央處理器 （CPU）
④ 輸入和輸出模塊
⑤ 通信接口模塊
05
機(jī)架或機(jī)箱
在所有 PLC 系統(tǒng)中，PLC 機(jī)架或機(jī)箱是最重要的模塊，并充當(dāng)系統(tǒng)的骨干。PLC有不同的形狀和尺寸。當(dāng)涉及更復(fù)雜的控制系統(tǒng)時(shí)，它需要更大的PLC機(jī)架。
小型PLC配備固定I/O引腳配置。因此，他們選擇了模塊化機(jī)架PLC，它接受不同類型的I / O模塊，具有滑動(dòng)和適合概念。所有 I/O 模塊都將駐留在此機(jī)架/機(jī)箱內(nèi)。
PLC機(jī)架故障
06
電源模塊
該模塊用于為整個(gè)PLC系統(tǒng)提供所需的電源。它將可用的交流電源轉(zhuǎn)換為CPU和I / O模塊所需的直流電源。PLC 通常采用 24V 直流電源工作。很少有PLC使用隔離電源。
07
中央處理器模塊和內(nèi)存
CPU模塊有一個(gè)中央處理器，ROM和RAM內(nèi)存。ROM 內(nèi)存包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。RAM存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。CPU是具有八進(jìn)制或六角形微處理器的PLC的大腦。
作為基于微處理器的CPU，它取代了定時(shí)器、繼電器和計(jì)數(shù)器。兩種類型的處理器作為單個(gè)比特或文字處理器可以與PLC合并。一位處理器用于執(zhí)行邏輯功能。而文字處理器用于處理文本、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、控制和記錄數(shù)據(jù)。
CPU從傳感器讀取輸入數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行處理，最后將命令發(fā)送到控制設(shè)備。直流電源，如前面討論所述，是必需的電壓信號(hào)。CPU還包含其他電氣部件，用于連接其他單元使用的電纜。
{ 敬請(qǐng)期待下一期······ }
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