PLC的五大控制功能

1、PLC 的五大控制功能随着PLC技术的发展，PLC的应用已有了长足的发展：PLC 源于继电控制装置， 其初衷就是替代继电器， 并增强其相应功能。 所以， 它的特长就是处理逻辑量。 使用它，能够方便地对离散生产过程的顺序进行控制。但是， PLC 又基于电子计算机，实质上是一台工业现场用的微型计算机。它 在处理逻辑量的同时，还可进行数字量、脉冲量处理与相当大容量的数据存贮， 以及具有很强的联网通讯能力。 凡普通计算机一般用于信息处理与控制方面能做 到的，它几乎也都能作到。所以，当今的 PLC 不再是简单的继电控制的替代， 不仅仅用于开关量的控制， 仅局限在顺序控制领域派上用场。 而且，它已涉足到

2、了过程控制、 运动控制、信息处理及通讯联网领域， 即用于模拟量、 运动量控制， 用于信息处理，用于联网通讯。当今 PLC 可用在那些控制上呢？具体地讲有五大控制功能：1. 顺序控制（开关量控制）它的目的就是， 根据有关开关量的当前与历史的输入状况， 产生所要求的开 关量输出，以使系统能按一定顺序工作。学会用 PLC 去实现这个控制就得学会编写实现这个控制的程序。而这个控 制程序设计方法基本上有两类：一是用逻辑处理方法，用组合或时序逻辑综合， 进行输入、输出变换；另一是用工程方法设计，按不同要求输出控制命令。逻辑处理方法比较严密，可设计出简练、高效的程序，但较难把握，要有相 应的逻辑设计知识。

3、而工程设计方法比较简明， 好把握，但效率不是太高。 不过， 当今 PLC 的资源已足够丰富，效率已不是什么问题了。工程设计可使用分散、集中或混合的算法实现控制。 集中原则（发布命令原则） ：其控制命令是由集中控制器发出。这集中控制 器就是PLC程序产生的顺序输出的命令。集中原则控制比较简单，也好设计。但它没有反馈，前一个命令不被执行， 后续的命令仍照发不误。这种控制用的也很多， 如音乐喷泉控制、 十字路口红绿灯控制多是使用这个 原则。分散原则（反馈控制原则） ：其控制命令是由分散信号提供。如果把控制输 出比喻为发命令， 分散控制发出命令的内容及时刻， 则是由分散动作完成反馈信 号决定。分散控制

4、的优点是，有反馈，若收不到反馈信号，后续的命令不会出现，可 使所控制的系统能安全、可靠地工作 。混合原则：（发布命令与反馈控制原则） ：分散与集中均有之。 它发什么命令 是集中控制的， 而什么时候发命令， 则是分散控制的， 由反馈的条件满足与否确 定。 PLC 的步进指令、移位指令为用这个原则进行设计提供了方便。混合原则兼有分散与集中原则的优点。 但程序要复杂一些， 使用的指令多些。2过程控制（模拟量控制）一般讲，过程控制要用到模拟量。模拟量一般是指连续变化的量，如电流、 电压、温度、压力等物理量。而这个模拟量要能被 PLC 处理，必须离散化、数 字化。 PLC 处理后，还要锁存并转换为模拟输

5、出。为此，要配置 A/D 模块，使 模拟量离散化、数字化；及 D/A 模块，使数字量锁存并模拟化。PLC 进行过程控制的目的是根据有关模拟量的输入状况，产生所要求的模 拟量输出，以使系统能要求工作。过程控制的类型很多。主要有两类：闭环，开环。闭环控制： 传感器监测调节量，并传送给 A/D 模块。后者使其离散化、数 字化。 PLC 程序再参考要求值，对其进行处理，进而经 D/A 模块、执行器作用 到被控对象上。 其目的使调节量按要求变化。 闭环控制对种种扰动无须检测及处 理，即可达到控制的目的。这是它的最大优点。开环控制： 传感器监测扰动量， PLC 程序依扰动量与调节量间的关系产生 控制量，进

6、而再通过摸出模块、 执行器作用到被控对象上。 其目的是在干扰量作 用于系统的同时，这个控制量也作用于该系统，以克服干扰对系统的不利影响。 如果能弄清干扰对系统的影响规律， 可作到系统的误差为零。 但系统的干扰因素 往往较多，要弄清是很不易的。这也是它用得不多的原因。在生产中， 有时要求若干变量间保持一定的比例关系， 如煤气加热炉， 就要 求煤气与空气要有合适的比例， 即空燃比。 比例调节器就是要保证在煤气变化的 同时，空气也要有相应的变化。比值控制有开环、闭环及多变量比值等。过程控制用中还有均匀控制。 目的是保证， 前后设备间的物料流动能得以平 衡，以达到均匀生产的目的。还有分程控制， 用于有

7、不同工况的生产过程。 可作到在各个工况下， 都能实 现合适的控制。此外，还有一些高级控制， 如模糊控制、 专家控制、 最优控制、自适应控制、 自学习控制、预测控制及复合控制。等等。由于 PLC 已经具有较强的计算能力，所以，一般讲，只要有合适的算法， 以上讲的多数控制总是可以实现的。 可以这么说， 过程控制的程序设计， 与其说 是取决于设计者对 PLC 的了解，不如说是取决于设计者对自控知识的掌握。PLC 用于过程控制，已是一个趋势。因为用 PLC 实现这个控制，其价格比 用别的要低，而且，用它时，在进行模拟量控制的同时，还可很方便的进行其它 控制。再加上各种过程控制模块的开发与应用， 以及相

8、关软件的推出及使用， 用 PLC 进行种种过程控制已变得很容易，其编程也很简便。所以，目前有的厂家 PLC用于模拟量控制的份额，已超过用于顺序控制。有的还开发了专门用于过程 控制的 PLC，即卩 P（ PROGRAMMABLE）P（ PROCESS） C（ CONTROLLER）， 可编程过程控制器，为 PLC 用于规模较大过程控制提供了可能。3 运动控制（脉冲量控制） 主要指，对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是单坐标即 控制对象作直线运动；也可是多坐标的，控制对象的平面、立体，以至于角度变 换等运动。有时，还可控制多个对象，而这些对象间的运动可能还要有协调。凡机械总是要运动的，

9、 所以， 运动控制是任何机械所不可缺少的。 简单的运 动可使用开关量处理。如部件运动的起、停控制，方向控制等。但复杂、精确的 运动的控制则要使用脉冲量。脉冲量也是开关量，只是它的取值总是在 0（低电 平）、1 （高电平）之间不断地交替变化着。 脉冲量可把对象的位移与脉冲数对应， 如每脉冲控制的位移量很小，其控制的运动精度将很高。上个世纪50年代诞生于美国的数控技术，简称数控（NC），就是基于电子 计算机及这个脉冲量的应用而不断发展与完善的运动控制技术。 而今，已发展到 非常完善的境地，已是成为当今自动化技术的一个重要支柱。PLC 也已具备处理脉冲量的能力。 PLC 有脉冲信号输入点或模块，可接

10、收 脉冲量输入（PI）。PLC有脉冲信号输出点或模块，可输出脉冲量（P0）。有了 处理 PI / PO 这两种功能，加上 PLC 已有数据处理及运算能力，完全可以依 NC 的原理进行运动控制。PLC 运动控制可用闭环，也可用开环。闭环控制：不断地得知反映控制对象状态的脉冲量， 并按要求确定控制输出。 这输出可能是开关量出（DO）、模拟量出（A0）或脉冲量出（PO） o用这些输 出，使控制对象始终保持所希望的状态。开环控制 ：按控制要求有步骤地在相应输出口， 输出一定频率、 一定数量的 脉冲，也称为（数字）程序控制。开环控制有一个坐标（一个输出点）的，也有 多个坐标（多个输出点） 的。在多个坐标

11、中， 有坐标控制不相关的， 也有相关的。 后者可使两个坐标的运动协调，以作到按一定轨迹运动。开环控制较简单，而且，还能对运动实现协调与精确的控制。数控（NC）技术用的控制机部分多是这个控制。但是，用 PLC 实现这个控制，其价格比用 NC 要低得多。而且，它在进行 运动控制的同时，还可进行其它控制。再加上 PLC 各种运动控制模块的开发与 应用，以及相关软件的推出及使用，用 PLC 进行种种运动控制已变得很容易， 其编程也可使用 NC 语言，很简便。近年，还出现了专门用于运动控制的 PLC, 即卩P （PROGRAMMABLE ） M （MOTION ） C （CONTROLLER ）,可编程

12、运动控制器，简称 PMC。又为PLC 用于精度更高、 运动行程更大、 控制的坐标更多、 操作更方便的运动控制提供了 很好的平台。所以，用 PLC 进行运动控制，在相当程度上，可以代替价格比其 昂贵的数控系统。4 信息控制也称数据处理，是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。 随着技术的发展， PLC 不仅可用作系统的工作控制，还可用作系统的信息控制。PLC 用于信息控制有两种：专用、兼用。专用：PLC只用作采集、处理、存贮及传送数据。这样例子很多，如沈阳华闰啤酒厂，就专用 OMRON C200H 机，进行灌装 生产线的信息控制。 对灌装生产过的啤酒产量数据 （各班次从管道流入的啤酒重

13、 量（用流量计检测）、空箱数、空瓶数、装酒瓶数、装箱数） 、啤酒质量数据（各 班次加温消毒是否超温或欠温的有关纪录） 、生产工作数据（各班次生产线何时 开工、停工，含中间开、停工，有关纪录）进行采集、处理、记录。并在车间的 数据显示屏上实时显示。同时，当计算机与其通讯时，还可将其传送给计算机， 再由计算机作进一步处理、存储、报表打印及显示。兼用： 在 PLC 实施控制的同时，也可实施信息控制。这样例子也很多， 再如啤酒生产， 在糖化后，酒浆要送入发酵罐， 进行发酵。 一般要经近 30 天的发酵，才能成为啤酒。在发酵过程，酒浆会发热。为此，要 用干冰冷却。 而温度太低， 也不行。发酵过程将无法实

14、现。 所以，这个发酵过程， 要进行温度控制。其要求是，温度要按时间逐步下降。不同品牌的啤酒，有不同 的温度下降曲线。而且，这还是厂家的秘密与专利。为此，用 PLC 控制发酵温 度。同时还用同一 PLC 进行温度数据的实时采集及记录。以确保了啤酒质量。而一旦出现质量问题，也有记录可查。PLC 用作信息控制，或兼做信息控制，既是 PLC 应用的一个重要方面，又 是信息化的基础。显然，如果没有 PLC 采集、记录这些原始数据，信息化可能 吗？5 远程控制是指，对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。 PLC 有多种通 讯接口，有很强的联网、 通讯能力，并不断有新的联网的模块与结构推出。 所以，

15、 PLC 远程控制是很方便的。PLC 与 PLC 可组成 控制网。可通讯，交换数据，相互操作。参与通讯的 PLC 可多达几十、几百个。网与网还可互联。这样，参与通讯的 PLC 则更多，以至 于不受限制。PLC与智能传感器、智能执行装置（如变频器），也可联成 设备网。也可通讯，交换数据，相互操作。可联接成远程控制系统，系统范围面可大到几十、几 百公里或更大。这种远程控制，既提高了控制能力，又简化了硬件接线及维护。PLC 与可编程终端也可联网、通讯。 PLC 的数据可在它上面显示，也可通 过它向 PLC 写数据，使它成为人们操作 PLC 的界面。PLC 可与计算机通讯， 加进信息网。利用计算机具有

16、强大的信息处理及信息 显示功能，可实现计算机对控制系统的监控与数据采集 SCADA （ Supervisory Co ntrol a nd Data Acquisiti on）。同时，还可用计算机进行 PLC编程、监控及管理。PLC 还有以太网模块，可用其使 PLC 加入互联网。也可设置自己的网址与 网页。有这样PLC控制的工厂，有的称之为透明工厂（Tran spare nt Factory。在 地球上任何可上网的计算机，只要权限允许，就可直接对其进行访问。远程控制对提高控制效益也是明显的。如山东威海市自来水公司，用 PLC 对水资源进行远程管理与控制， 就可做到使该城市有限的水资源， 得到了

17、有效的 利用，避免了浪费，保证了居民用水的基本需求。总之，远程控制也已是PLC应用的重要方面。以上介绍的五大控制， 头三个是为了使不同的系统都能实现自动化。 信息控 制是为了实现信息化， 其目的是使自动化能建立在信息化的基础上， 实现管理与 控制结合，进而做到供、产、销无缝连接，确保自动化效益。远程控制则是使在信息化基础上的自动化能远程化。 既可实现各个角落信息 汇总，保证信息完整，为信息的全面使用提供方便；又为自动化的扩展，能从局 部的设备级，发展到全局的生产线级，车间级，以至于工厂级、地域级，建立自 动化工厂、数字化城市，提供可能。显然，这种大规模、大范围的自动化、信息 化，将具有更大威力及得到更大的效益。然而，随着