可编程控制器介绍

可编程控制器介绍可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC(ProgrammableLogicController),目的是用来取代继电器。以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易憧、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。70年代中期以后，PLC己广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外困电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC已不再是仅有逻©(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如卜.的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外困设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器己成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。①可靠性高，抗干扰能力强；②编程直观、简单；③适应性好；④功能完善，接口功能强。可编程逻辑控制器(PLC)的计算模块是由理查德.e.莫雷在1968年发明的，现在已广泛应用于工业中的制造系统，运输系统，化工过程控制，以及许多其他领域。PLC使用软连线逻辑或所谓的梯形图取代硬接线逻辑，采用编程语言和可视化的模拟硬接线逻辑设计，这样使的系统的配置时间从以前的6个月减少到了6天。虽然现在基于PC的控制系统己经开始进入工业控制领域，但是基于PLC的控制系统凭借其高性能，低廉的价格，优越的可靠性以及适应恶劣环境的能力，仍占领工业控制系统的大片领域。此外，一项关于PLC市场的研究报告中指出，当时的PLC硬件市场价值己超过8亿美元，并且亿年销侈增长量15万美元的速度快速发展。PLC的发明者理查德.e.莫雷当时己经预言，尽管硬件价格在不断地下降，但是客观地估计PLC产业的市场价值将达到50亿美元。虽然现在PLC己经被广泛地应用于工业领域，但是PLC控制系统的发展仍然处于不断摸索阶段。就好像软件工程一样，PLC的软件设计目前也面临着类似于软件危机一样的两难境地。莫雷用自己的一句话非常形象地说明了这个危机:“如果把一个软件项目比作一个楼房的话,那么一只啄木鸟就可以毁掉它。”尤其严重的问题是，只有不断地在实际中遇到问题，才能有效地限制程序中的错误和维护原有的梯形图程序的成本。虽然PLC的硬件成本在不断地下降，但是如何有效地减少梯形图执行的扫描时间仍然是一个问题。一般来说，PLC的生产制造的发簪速度是落后于其他领域的。例如VLSI(超大规模集成电路)的设计，就可以依靠计算机辅助设计工具，高效率地进行。但是现有的软件工程设计方法，却不一定适用于PLC的软件设计领域，因为PLC的编程需要同时考虑硬件和软件因素。因此，PLC软件设计中就被加入越来越多的主观成分。在许多工业设计项目中，在整个PLC程序系统的测试和调试人员中，有超过50%的人力是用于控制系统的设计和安装的。此外，面对日益增长的弹性的和可重塑性的需求，当前很多PLC控制系统的设计都不够适合。PLC的基本概念PLC周而复始地执行程序中的控制逻辑和读写数据。FX2N将程序和物理输入输出点联系起来FX2N的基本操作非常简单：CPU读输入状态CPU中存储的程序利用输入执行控制逻辑。当程序运行时，CPU刷新有关数据。CPU将数据写到输出。FX2N在扫描循环中完成它的任务FX2N周而复始地执行一系列任务。任务循环执行一次称为一个扫描周期。在一个扫描周期中，FX2N将执行部分或全部下列操作：⑴读输入：FX2N将物理输入点上的状态复制到输入过程映象寄存器中。⑵执行逻辑控制程序：FX2N执行程序指令并将数据存储在各种存储区中o(3)处理通讯请求：FX2N执行通讯任务。变化很快，不应该选用模拟量滤波。不要对在模拟量字中传递数字信息或者报警指示的模块使用模拟量输入滤波。对于RTD、TC和ASI主站模块，不能使用模拟量输入滤波。执行程序在扫描周期的执行程序阶段，CPU从头至尾执行应用程序。在程序或中断服务中，直接I/O指令允许您对I/O点直接进行存取。如果在程序中使用了中断，与中断事件相关的中断服务程序作为程序的一部分被存储。中断程序并不作为正常扫描周期的一部分来执行，而是当中断事件发生时才执行(可能在扫描周期的任意点)。处理通讯请求在扫描周期的信息处理阶段，CPU处理从通讯端II或智能I/O模块接收到的任何信息。⑼执行CPU自诊断测试FX2N为系统中的所有扩展模块提供5V直流逻辑电源。必须格外注意您的系统配置，要确保CPU所提供的5V电源，能够满足您所选择的所有扩展模块的需要。如果您的配置要求超出了CPU的供电能力，您只有去掉一些模块或者选择一个供电能力更强的CPUoFX2N的所有CPU也提供24V直流传感器供电，此24VDC可以为输入点、扩展模块上的继电器线圈或者其它设备供电。如果设备用电量超过了传感器供电定额，必须为系统另配一个外部24VDC供电电源。对于特定的FX2NCPU,可以在中查到其24VDC传感器供电电源定额。如果您使用了外部24VDC供电电源，要确保该电源没有与FX2NCPU上的传感器电源并联使用。为了加强电子噪音保护，建议将不同电源的公共端连在一起接地和接线指南对所有电器设备进行合理的接地和接线是非常重要的，它能够确保您的系统具备最优的操作特性，同时能够为您的应用和FX2N提供更好的电子噪声保护。先决条件在接地和接线之前，必须先确保设备的电源己被切断。同样，也要确保与该设备相关联的设备的供电己被切断。隔离指南FX2N的交流供电和I/O点与交流电路之间的隔离为1500VACo这些隔离被检验和证明可以作为交流线和低压电路之间的安全隔离。所有与FX2N相连的低压电路，例如24V供电，必须与交流线和其它高压之间有安全隔离，符合各种安全标准。这些电源具有国际电气安全标准里所定义的双层绝缘保护，其输出符合SELV、PELV、等级2标准或者根据各种标准的限定电源输出。FX2N接地指南对于您的应用，最佳的接地方案应该确保FX2N及其相关设备的所有接地点在一点接地。这个单独的接地点应该直接连接到大地。为了提高抗电子噪声保护特性，建议将所有直流电源的公共点连接到同一个单一接地点上。同样建议将24VDC传感器供电的公共点接地。所有的接地线应该尽量短并旦用较粗的线径(2mm2或者14AWG)。当选择接地点时，应当考虑安全接地要求和对隔离器件的适当保护。FX2N接线指南在设计FX2N的接线时，应该提供一个单独的开关，能够同时切断FX2NCPU.输入电路和输出电路的所有供电。提供熔断器或断路器等过流保护装置来限制供电线路中的电流。您也可以为每一输出电路都提供熔断器或其它限流设备作为额外的保护。在有可能遭受雷击浪涌的线路上安装浪涌抑制器件。避免将低压信号线和通讯电缆与交流线和高能量快速开并的直流线设计在同一个走线槽中。使用双绞线并旦用中性线或者公共线与能量线或者信号线相配对。导线尽量短并且保证线粗能够满足电流要求。端子排适合的线粗为2mm2到0.3mm2(14AWG到22AWG)。使用屏蔽电缆可以得到最佳的抗电子噪声特性。通常将屏蔽层接地可以得到最佳效果。当输入电路由一个外部电源供电时，要在电路中添加过流保护器件。如果使用FX2NCPU上的24VDC传感器供电电源，则无需额外添加过流保护器件，因为此电源己经有限流保护。大多数的FX2N模块有可拆卸的端子排。为了防止连接松动，要确保端子排插接牢固，同时也要确保导线牢固地连接在端子排上。为了避免损坏端子排，螺钉不要拧得太紧。螺钉连接的最大扭矩为0.56N--m(5inch-pounds)。为了避免意想不到的电流流入系统，FX2N在合适的部分提供电气隔离。当您设计系统走线时，应考虑这些隔离。级别低于1500VAC的隔离不能作为安全隔离。GTDesigner-人机界面GTDesigner是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术中性系统。它提供了适用于工业的图形显示、消息、归档以及报表的功能模板。高性能的过程耦合、快速的画面更新、以及可靠的数据使其具有高度的实用性。除了这些系统功能外，GTDesigner还提供了开放的界面用于用户解决方案。这使得将GTDesigner集成入复杂、广泛的自动控制解决方案成为可能。可以集成通过ODBC和SQL方式的归档数据访问，以及通过OLE2.0和ActiveX控件的对象和文档的链接，这些机制使GTDesigner成为Windows世界中性能卓越、善于沟通的伙伴。GTDesigner是基于WindowsNT32位操作系统。WindowsNT具有的抢先多重任务的特性确保了对过程事件的快速反应并提供了多种防止数据丢失的保护。WindowsNT同样提供了安全方面的功能。GTDesigner软件本身是32位的应用程序，开发使用调制解调器、面向对象的软件编程技术。如果通过开始菜单启动GTDesigner将首先打开GTDesigner资源管理器。在此可以访问各种编辑器，从中执行操作和监控系统的指定任务。GTDesigner编辑器图形编辑器图形编辑器是一种用于创建过程画面的面向矢量的作图程序，也可以用包含在对象和样式选项板中的众多的图形对象来创建复杂的过程画面。可以通过动作编程将动态添加到单个图形对象上。向导提供了自动生成的动态支持并将他们链接到对象。也可以在库中存储自己的图形对象。报警记录报警记录提供了显示和操作选项来获取和归档结果。可以任意地选择消息块、消息级别消息类型、消息显示以及报表。系统向导和组态对话框在组态期间提供相应的支持。为了在运行中显示消息，可以使用包含在图形编辑器的对象选项板中的报警控件。变量记录变量记录被用来从运行过程中采集数据并准备将它们显示和归档。可以自由地选择归档、采集和归档定时器的数据格式。可以通过GTDesigner在线趋势和表格控件显示过程值，并分别在趋势和表格形式下显示。报表编辑器报表编辑器是为消息、操作、归档内容和当前或巳归档的数据的定时器或事件控制文档的集成的报表系统，可以自由选择用户报表或项目文档的形式。提供了舒适的带工具和图形选项板的用户界面，同时支持各种报表类型。具有多种标准的系统布局和打印作业全局脚本全局脚本是C言函数和动作的通称，根据其不同的类型，可用于一个给定的项目或众多项目中。脚本被用于给对象组态动作并，通过系统-内部C言编译器来处理。全局脚本动作用于过程执行的运行中。一个触发可以开始这些动作的执行。文本库可以在文本库中编辑多种模块在运行中使用的文本。在文本库中为组态的文本定义了外语输出文本。随后输出在选择的运行语言中。用户管理器用户管理器用于分配和控制用户的单个组态和运行系统编辑器的访问权限。每当建立了一个用户，就设置GTDesigner功能的访问权力并独立地分配给此用户。至多可分配999不同的授权。用户授权可以在系统运行时分配。交叉索引交叉索引用于为对象寻找和显示所有使用处，例如变量、画面和函数等。使用“链接”功能可以改变变量名称而不会导致组态不一致。GTDesigner基本选项客户机服务器使用客户机服务器功能GTDesigner4以用来在一般与连网的自动控制系统的互连中操作几个并列的操作和监控站。理论上，至多64个客户机可以集成在单一项目中。冗余GTDesigner冗余提供了并行操作一对服务器的可能，因此两台机器间可以相互监控。如果一台失败，另一台接管整个系统的控制。在服务器恢复继续服务后，全部消息和过程归档就复制到先前不能服务的服务器上。用户归档GTDesigner用户归档是一个数据库系统，用户自己可以对其组态。这样，来于技术处理的数据可持续存储在服务器上并在运行时在线显示。而且被连接控制的配方和设定值的赋值也可以存储在用户归档中并且在需要时传递到控件。GTDesigner过程控制选项存储存储功能支持硬盘与长期数据介质自动地进行数据交换，同样也可以在硬盘上将数据删除。画面树管理器画面树管理器用来管理系统、子系统、函数名称和图形编辑器画面体系。设