浅谈可编程控制器的特点

曹廷好 王 瑜

[摘 要]作为通用工业控制计算机,近40年来,可编程控制器从无到有,其功能从弱到强,其应用领域从小到大。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用。概述了可编程控制器的特点。

[关键词]可编程控制器;工业控制;继电器;特点

可编程控制器是一种替代继电器控制系统的新型的工业自动化控制装置,由于它体积小,功能强,可靠性高,操作简单,维修方便等优点,使它在工业电气控制领域中得到了越来越广泛的应用,它是今后实现工业自动化的主要手段,因此当今的电气自动化技术人员熟悉它的基本原理,性能特点,掌握它在工业电气控制中的使用方法,是非常必要的。本文介绍可编程序控制器的主要特点。

1.编程方法齐全,简单易学。PLC的编程语言一般有梯形语言,指令程序,逻辑功能图,顺序功能图,高级语言(如BASIC、C语言、Graphcet、FORTRAN语言等),最常用的是梯形图编程语言。它是以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型,形成一套独具风格的以及电器梯形图为基础的形象编程语言。梯形图符号的定义与常规继电器展开图完全一致,电气操作人员使用起来得心应手,不存在计算机技术和传统电器控制技术之间的专业“鸿沟”。在了解PLC简要的工作原理和它的编程技术之后,就可结合实际需要进行应用设计,进而将PLC用于实际控制系统中。它的电路符号和表达方式与继电器电路原理图十分相似,直观易懂。电器技术人员通过阅读PLC的使用手册或接受短期培训,只需几天时间就可以掌握它,而不需要了解计算机原理和电子路线,所以深受电器技术人员的欢迎。这也是PLC近年来迅速普及的主要原因之一。

梯形图语言配合顺序功能图,既可以写成指令程序由编程器输入,又可以与计算机联网,直接在计算机上编程。它实际上是一种面向控制过程和操作者的“自然语言”,比任何一种计算机语言都好学易懂。

2.使用和维护方便。硬件配置方面:PLC的硬件都是专门产生厂家按一定标准和规格生产的,硬件可按实际需要配置,到市场上可方便地买到;安装方便:内部不需要接线和焊接,只要编写程序即可;使用方便:接点的使用不受次数限制,内部器件可多到使用户不感到有什么限制。只需考虑输入、输出点个数,这可由各种类型的PLC来提供;维护方便:PLC配备有很多监控提示信号,能检查出自身的故障,并随时显示给操作人员,能动态地监视控制程序的执行情况,为现场的调试和维护提供了方便,而且接线少,维修时只需更换插入式模块,维护方便。

3. 功能完善,应用灵活。PLC除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外,配合各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块,可以方便、灵活的组合成各种不同的规模和要求的控制系统,可以实现位置控制,PID运算,模拟量控制,远程控制等等,它的适用性极强,既可控制单台设备,又可组成多级控制系统,既可用于现场控制,又可用于远程控制。由于PLC的系列化和规模化,各种硬件装置配套齐全,相当灵活,可以组成能满足系统大小不同及功能繁简各异的控制系统要求。用户只需将输入、输出设备和PLC相应的输入、输出端子相连接即可,安装简单,工作量少。当控制要求改变时,不必更改PLC硬件设备,因为软件本身具有可修改性,所以只需修改用户程序就可以达到更改控制任务的目的,PLC灵活的在线修改功能使它具有很强的“柔性”。

4.可靠性高,抗干扰能力强。PLC是专为工业控制设计的,在设计和制造过程中采取多层次抗干扰和精选原件措施,可在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作,运行的稳定性和可靠性较高。保证PLC的高可靠性的主要措施有:良好的综合设计(综合考虑整体的可靠性);选用优质元器件;采用隔离、滤波、屏蔽等抗干扰技术及采用先进的电源技术、实时监控技术和故障诊断技术等。PLC是以集成电路为基本元件的电子设备,内部处理不依赖于接点,元件的寿命几乎不用考虑。目前PLC的整机平均无故障工作时间一般可达2万～5万小时,甚至更高。

PLC用软件编程取代了继电器系统中容易出现故障的大量触点和接线,这是PLC具有高可靠性的主要原因之一。除此之外,PLC在软件、硬件方面还采取了一系列抗干扰措施以提高可靠性。PLC的检测与诊断系统的硬件、锂电池电压、交流电源、电源电压的范围、传感器和执行器进行检测,还可以检查用户程序的语法错误等,一旦发现问题,PLC自动做出反应,如报警、封锁输出等。

5.设计施工周期短,安装方便。各个PLC的生产厂家都有各种系列化产品,各种模块供用户选择。用户可根据控制对象的规模和控制要求,选择合适的PLC产品,组成所需要的控制系统。在进行应用设计时,一般不需要用户制作其他任何附加装置,从而使设计工作简化。使用PLC完成一项控制工程,在系统设计完成以后,现场施工和PLC程序设计可以同时进行,周期短,而且程序的调试和修改都很方便。由于PLC的体积小,易于装入机械设备内部,还可制成占地很小的电气控制柜,是实现机电一体化的理想控制设备。PLC体积小、重量轻、结构紧凑,便于安装。

综上所述,可编程序控制器在性能上均优越于电器逻辑控制,与微型计算机、单板机相比,它也是一种用于工业自动化控制的理想工具,因而广泛应用于医疗、机械、治金、化工、汽车、轻工业等行业中。

(编辑/穆杨)