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浅谈PLC的技术特点与发展
作者:宁夏宝塔石化集团设计院 孙彦军 沈武军
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摘要:本文介绍了PLC的功能特点、应用领域和发展趋势。通过对PLC的功能、特点以及发展趋势的论述,更进一步的说明了PLC已经成为当今工业自动化与企业信息化的支柱产品。
关键词:PLC、特点、应用、发展、趋势

概述

随着工业自动化的快速发展,PLC作为工业自动化发展不可替代的控制手段,也将会随之快速的发展,在未来,PLC要想适应工业的发展还需要从以下几个方面进行改进:

一、PLC控制系统的功能应该更加丰富。

1、 信号采集功能的拓展。除了采集开关量、模拟量和脉冲量外,还应该能够采集如视频信号、声音信号及图像信号等所有现场有的信号;

2、 输出控制功能的拓展。除了输出开关量、模拟量和脉冲量外,还应该能够输出如视频信号、声音信号及图像信号等所有现场可以及接收的信号;

3、 逻辑处理功能的拓展。充分应用PC的逻辑处理能力和PLC现有的逻辑能力相结合。

4、 数据运算功能的拓展。进行各种类型的整数运算、实数运算、二进制运算、浮点型运算等各种形式的运算。

5、 定时功能的拓展。达到延时控制、定时控制、时间的运算可以精确到毫秒级。

6、 计数功能的拓展。达到计数控制、高速计数频率可以达到数百赫兹。

7、 中断处理功能的拓展。实现内部中断和外部中断。提高对输入输出的响应速度和精度。

8、 存储功能的拓展。存储容量扩大,提高数据掉电不丢失的技术能力。

9、 网络通信功能的拓展。采用开放式的网络通讯模块,实现稳定的远程控制。

通过丰富以上功能,为未来工业自动化、远程化、信息化和智能化创造条件。

二、完善PLC的可靠型。

随着工业自动化的发展,工业生产对电气控制设备的可靠性的要求也越来越高,PLC应当具有很强的抗干扰能力,能够在非常恶劣的环境下长期连续可靠地工作,平均无故障时间增加,故障的修复时间缩短。就PLC而言,我们认为可靠性应该是作为选取的首要条件。其次是性能和维修方便等原因。

就可靠性而言,应该从PLC的硬件和软件两个方面采取有效措施来提高系统的可靠性。具体的方式如下:

1、 选用性能优良的开关电源,对选用的电子器件进行严格筛选,对印刷电路板的设计、加工及焊接都采取更为先进的工艺措施。

2、 采用合理的系统结构与制造工艺,加固和简化安装模式,具有较强的抗震动、抗冲击、耐高温、耐低温、防腐蚀、防爆炸等能力。

3、 采用软件代替传统继电器控制系统中大量的中间继电器和时间继电器,减少与输入和输出有关的硬件,减少接线,降低应触电不良而造成的故障。

4、 对输入信号进行滤波,普通输入端采用RC滤波器,高速输入端采用数字滤波器,实现对高频干扰信号的滤波作用。

5、 输入输出电路与内部CPU电路之间采用光电隔离,使得工业现场的外部电路与PLC的内部电路之间实现电气上光电隔离。其信息依靠光耦合见和电磁器进行传递。同时,CPU还必须有抗电磁干扰的屏蔽措施,保证PLC不受外界的干扰。

6、 内部各模块均采用电磁屏蔽措施,防止外界辐射干扰。例如,原有的计算机采集卡由于干扰大而无法正常工作,改用内部各模块均采用电磁屏蔽的卡件,可以正常工作。

7、 采用逐行扫描和不间断中断的方式工作这样即可保证实现有序和确定的控制作用,又可以处理各种中断请求,从而保证了对应急情况的及时响应,使PLC能够可靠地工作。

8、 设置昔日运行监控程序,一旦程序出现了死循环,使之能够立即跳出、系统启动并发出报警信号。系统运行监控程序可保证PLC的用户程序正常,避免出现死循环二影响其工作的可靠性。

9、 设置故障检测及诊断,用来检测系统硬件或用户程序是否正常工作,健儿能够自动地作出相应的处理,如:报警、封锁输出、保护数据等。

10、 大型PLC控制构成冗余系统或表决系统,使可靠性进一步增强,CPU模块、I/O模块电源模块以及重要卡件和器件实现冗余。这样可以使系统出现故障的可能性几乎为零,做到万无一失。当然怎样做的成本是比较发高的,

三、要达到以后的PLC使用起来更为方便,在硬件方面,PLC的硬件应该是高度集成化,使得系统集成为系列化与规格化的各种模块,这样就可以达到使用起来非常的方便,在软件方面,PLC应采用程序来建立控制逻辑,用程序来代替硬件接线,编制程序比硬件接线要方便很多。我认为具体体现在以下几个方面:

1、 编程组态的简单化。

2、 设计和调试周期缩短。即实现PLC的系列化、标准化和通用化,用软件功能取代继电器控制系统珠海大量的中间继电器、时间继电器和技术器等器件,是控制柜的设计、安装和接线工作量减少,用户程序的大部分可以喜爱实验室模拟进行,调试好后在将PLC控制系统放到生产现场联机调试,即快速由安全方便,大大缩短了设计和调试周期。

3、 接线和安装的简单化。即所有的接线一次性接好后,更换模块时,把接线器安装到新模块上即可,可不必在接线。内部什么线都不要接,只要做些必要的软件设定就可以工作。

4、 增加控制或改进时更为方便。即在控制要求改变需要变更控制系统功能是,不必改变I/O通道外部接线,只要改变存储器中的控制程序即可。

5、 维护方便。 即PLC具有很强的自诊断能力,能随时检查出自身的故障,而且各种模块上大多有运行和故障状态指示装置,便于用户了解和运行情况和查找故障。

6、 模块丰富且灵活性好,采用模块化硬件结构及软件设计,并形成大、中、小系列产品,使PLC不仅适应大小不同、功能繁复的系统控制要求。用户可以根据需要灵活组合成各种规模和要求的控制系统。

7、 易于实现机电一体化。要实现PLC结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高、抗干扰能力强,机器与电气部件被有机地结合在一个设备内,易于制造机电一体化的产品。

8、 经济合理化。

四、PLC的应用领域

由于PLC的自身特点和优势,在工业控制中得到了广泛的应用,如:机械、冶金、化工、电力、运输和建筑等众多领域,,它的应用范围大致介于继电器控制装置与工业过程控制计算机之间,适用于控制功能要求比较复杂和输入、输出点数较多的场合。包括以下几个方面:

1、 开关量的逻辑控制,它包括顺序逻辑控制、动作逻辑控制、定时逻辑控制、计数逻辑控制和组合逻辑控制等。它即可以用于单击控制,也可以用于多级控制和自动化生产线控制。

2、 模拟量过程控制,包括电流、电压、温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。对模拟量的控制应开发出各种模块和相关软件。我认为PLC用于过程控制是一个发展的新趋势。

3、 脉冲量运动控制,可以是单坐标控制,即控制对象做直线运动。也可以是多坐标控制,即控制对象作平面运动或空间运动。

4、 数据处理和信息控制,具有数学运算、数据传达、转换功能,通过它可以完成数据的采集、分析和处理功能。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、食品加工中的一些大型控制系统。它也PLC应用的一个重要的方面,有是企业信息化的技术基础。

5、 网络通信与远程控制,因该包括主机与远程I/O之间的通信,多台PLC之间的通信,PLC与其它智能设备的通信。可以组成集中管理,分散控制式分布式控制系统:

5.1 PLC与PLC可组成控制网;

5.2PLC与智能传感器、智能执行期或变频器等联成设备网,可以相互通信、交换数据和相互操作。

5.3PLC与可编程终端也可联网、通信。

5.4PLC可与计算机通信,加入信息网。

5.5PLC的以太网模块,可以使PLC加入互联网,并且可以设置自己的网址和网页。

五、PLC的未来发展趋势

主要由以下的三个方向:

1、 功能向增强化和专业化地方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出专业化的PLC产品,以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和专业化水平。

2、 规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能够满足所有的用户要求。

3、 系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在Windows平台上开发符合全新一代开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统。

综上所述:PLC在功能上必须要不断的提高,应用上要不断的扩展,类型上要不断的增多;以上阐述,供西门子参考。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2009-2-11)
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