PLC特点及原理4400字【（论文）】

PLC特点及原理简述目录TOC\o"1-2"\h\u3438一、PLC发展 115084二、PLC定义 15902三、PLC特点 3136321.人机界面更加人性化 3249792.网络通讯能力的提高 3112183.开放性和兼容性取得了长足的进步 329600四、PLC结构组成 411270五、PLC原理 42319PLC的I/O响应时间 6一、PLC发展工业自动化生产的时候，很多开关都是在统一的控制之下。相比之前是由电气控制或气动控制不同。它们是根据逻辑条件，来实现顺序操作。根据逻辑关系控制链，来实现保护操作。另外，还会收集很多离散的数据。1968年至1969年，以美国和通用汽车公司为例，一个作为供应商，一个作为消费商，完成了由提供电气控制设备的替代品到提供电气控制设备的过程。主要是因为美国的一家数字公司研发了一种控制装置，完美结合了电路技术和电子技术[1]。随着科技的快速发展，可编程控制器的性能已经极大的超过了顺序控制的范围。在过去的一段时间里PLC被人们简称为PC，省略了logic，但是遇到一个问题PersonalComputer的简称也是PC，这无疑会引起不必要的误会，所以为了更好区分个人计算器和可编程控制器，又被人们改为可编程逻辑控制器（Programmable

logic

Controller）[2]。在上个世纪末，PLC发展的势头是最为迅猛的，平均每年以30%-40%的速度在增长。也是在这个时候，充分优化了人机界面功能、PLC的处理模拟量、数字计算功能以及网络功能等。随着时间不断推移PLC的应用面也不断扩展到控制领域，甚至取代了以前的散装控制系统（DCS），现如今在控制领域发挥着重要的作用[3]。二、PLC定义可编程控制器可以翻译为Programmable

logic

Controller，进一步缩写成PLC，自1982年起国际电工委员会陆续发布了三稿关于PLC标准的草案。其中，最后一稿中对PLC的界定是：将PLC定义为一种数字操作电子系统，作用是能够在工业自动化中进行运用。特别是PLC中plc储存指令能够执行内部逻辑、算术操作，相比较而言是相对先进的内部存储器，除此之外，PLC还能够借助数字或者是模拟进行程序的输入和输出，进而对工业自动化生产活动进行各项控制[4]。PLC在工业自动化生产中拥有着举足轻重的作用，下面是PLC在工业自动化生产中运用到的经典例子。在第一层和第二层的X000和X001总线旁边，存在一些由PLC外部按钮SB2和SB3控制的断开触点，这些触点在收到断开信号后，相关的X000或X001总线就会被关闭。Y000或Y001是输出电器，通过第一级或第二级相应电路的串联连接闭合。在输出继电器线圈呈现闭合状态时，把它和Y000或Y001进行连接。一次关闭会创建出一种关系，这种关系叫做自我保险关系。连接上输出继电器外围设备的相关接触器，就可以使电动机开始运行工作。停止SB1外部按钮上的控制，该按钮断开常闭触点X002的连接，该常闭触点连接到第一级和第二级时，就可以关闭发动机（前部或后部）。通过外部FR提供热保护，该外部FR断开连接到第一级和第二级上的常闭触点X003时，也可以导致发动机的停止。以此来确保第一级和第二级中的常闭触点Y001和Y000的功能，在旋转过程中停止反向旋转。类似地，在反向旋转期间发生反向旋转，这只是其中的一种类型。它在状态操作中的本质是相互联系的。在此特别要注意：由于PLC的运行速度非常快，如果在前后控制位置不需要外围锁定，则会导致短路。所以必须记住的是，仅通过锁定PLC内部是不会达到效果的[5]。三、PLC特点1.人机界面更加人性化随着软件行业的蓬勃发展，PLC制造商所能运用的到的软件水平也显著提升。最明显的是许许多多多PLC品牌建立了自有开发平台，这一举措也提升了系统的总体性能。并且，这种组合方式可以减少系统的开发、运行和维护成本，它促进了人类车辆系统的出现。如今，在人类生产、生活中对于PLC+网络+IPC+CRT的模型使用很普遍，在便利我们生活的同时，也能提高生产力[6]。2.网络通讯能力的提高在初始的中央控制器模板提供的RS232/422/485接口的基础上，PLC生产商不断革新技术，对各类通信接口进行改进，以此来创建完备的通讯网络。在通信技术得以不断提高的同时，用户提高了对开源的使用需求，也进一步优化了以太网技术。以罗克韦尔AB为例，其所倡导的主三层网络结构，主要是SiemensProfibus-DP、Profibus-FMS、EtherNet，ControlNet，DeviceNet网络[7]。3.开放性和兼容性取得了长足的进步在设计PLC时，为了垄断和扩展各自的市场，每个PLC制造商都占据统治地位，每个人都有自己的标准，兼容性差，不仅给客户带去不好的体验，还增加了他们的使用成本。开放性能够带来持续的折衷和竞争，并可以解决前述的这些问题，所以得到了很多制造商的认可[8]。开放过程具体表现为：第一，IEC设定了现场总线标准，该标准共有8个。虽然有人说在这8个标准中，有些不能称之为“标准”，但这是争辩后达成的统一标准。在达成统一的标准后，制造商也只能根据这些标准进行相应的新产品开发[9]。国际电工委员会在以Windows的基础上研发了IEC61131-3，在标准化文件中，基于数字技术的可编程逻辑控制设备将具有高度的开放性。虽然PLC开发工具并不是最重要的，但基于此用户可以在使用过程中根据自身需求，对不同品牌的产品进行选择[10]。OPC基金会引进了OLE过程控制标准，其可以使得软件和硬件快速交互。一些产品在经过OPC的资格测试之后，可以很快地、不间断地进行数据交换。现今，很多的PLC软件产品、开发工具、执行器和其他设备都拥有OPC功能[11]。四、PLC结构组成看其元素能否组成成一个较为完整的整体，如果无法组成一个完整的整体，则称之为固定式PLC，相反如果其中的元素能根据相应的规则组合成成合理的配置，那么就成为组合式PLC（也可称为模式化PLC）。我们所熟知的电源、显示板、处理器板、存储块等元素就属于固定式的PLC。另外I/0模块、内存，CPU模块、机架等元素均属于组合式的PLC[12]。我们知道不同PLC设备中I/0点数是不同的，一般而言小型PLC、中型PLC、大型PLC点数分别是小于128、处于256—1024之间、大于1024。小型PLC不仅具有I/0切换功能，还可以与模拟I/0相连以及其他功能。小型PLC可进行算术运算、逻辑运算、数据传输、发出程序指令等；中型PLC与上文提及的组合式PLC相结合，在扫描过程中其处理方法包括两类：一类是一般的PLC扫描处理方法；另一类被称为直接处理方法，直接处理方法能对用户程序输入直接读取，并且能对用户程序进行更新。中型PLC的内存较为丰富，扫描速率也相应更高；一般而言大型PLC比起前两种类型PLC不论是软件功能还是硬件功能都更具优越性，不仅是内存和扫描效率方面优化，而且具有更多的程序指令系统可操作，同时强化了通信网络功能。大型PLC能进行自我诊断，具有较大的自动化管理工厂。因为大型PLC可以同时采用三个中央处理器合成一个投票系统，所以能让设备具有更高的可靠性[13]。五、PLC原理继电器接触器是最原始的控制设备，最初设计PLC是为了优化继电器接触器，但是PLC与继电器接触器的运行原理不尽相同，继电器接触器使用并执行的是固态逻辑换言之,倘若没有接通电源或是没有接通继电器接触器的开关，那么继电器所控制电路都是处于开放状态；然而与继电器接触器不同，PLC所采用、执行的程序都是一致的模式：逻辑扫描用户程序，换言之，输出线圈和逻辑线圈是处于开启状态还是处关闭状态,不论线圈接触是开放接触点还是常闭触点都会马上见效,不会进行扫描[14]。基于PLC与继电器接触器的工作原理不同，在自动化过程中，为防止二者之间的差异，PLC和继电器控制触点工作时间也不同，继电器控制触点的时长超过100ms，PLC扫描时长短不超过100ms。可见，在要求不高的情况下，PLC与继电器接触器的加工结果就不会不同[15]。扫描技术在我们的主角PLC正常实行扫描技术的时候，它有三个步骤来完成操作，第一个步骤为信息的输入，第二部为用户程序的进行，第三部为输出通过扫描得到的结果，把这三个步骤进行完算一个扫描周期，在这一扫描过程中，PLC的处理器会以某一速度反复的进行这三个阶段。当PLC进行第一个步骤即信息的输入的时候，所有的信息以及信息的格式会被PLC统一的识别，并统一的将这些数据记忆在I/O图像区域的某一单元模块中。当PLC进行完第一个步骤之后，就会接着进行用户的程序步骤和输出步骤，在进行第二步和第三步的时候，就算是输入的信息或格式发生了变化，第一步记忆在I/O图像区域中的信息也不会跟着改变。所以，当我们输入PLC中的信息是脉冲的时候，为了能够很好让PLC进行识别这一信息，输入的脉冲信息的宽度必须超过完成以上三个步骤的时间（刚好为plc的一个扫描周期）[16]。PLC的扫描结果呈现梯形图形式，扫描方向是从上到下，在执行第二个步骤用户程序的进行阶段就是采取此种扫描形式。在PLC进行扫描的过程中，PLC一定是以梯形图中左边触点生成控制电路，并且运用逻辑运算的方式在梯形图上进行操作，从而产生四个触点即上下，前后各一个。接着，PLC就会依照内部运算的结论，在内部存储中进行存储。然后在I/O的图像区域显示出状态结果，或是在梯形图中显示特别的罕见的功能分析。用另外一种方式说，在PLC进行第二步进行用户程序操作的时候，只有输入的信息或信息格式被存储在I/O图像区域中才不会在后面的运行中发生改变，而其他输出信息位于软件设备中，信息或信息的格式有可能会发生改变[17]。PLC在执行完第一个步骤和第二个步骤之后，就进入了第三个步骤即输出结果信息，当PLC扫描进入到了这一阶段，中央处理器会根据I/O图像区域反映的对输出锁存电路进行细致、全面地更新，最后根据相应的的可视设备显示数据、数值，这就是扫描得到的结果。PLC的I/O响应时间PLC系统里之所以每个开关端子的成分中都含有光伏绝缘。目的就是为增强其可靠性，提高其抵抗干扰能力。之所以采取固态并联电路，是为了实现继电器控制电路。PLC从通用微型计算机获取用于各种目的（扫描技术）的样本。PLC开光端子采用光伏绝缘并用微型计算器获取样本的目的是为了让PLCI/O响应比普通（仅由通用微型计算器组成的）工业管理系统更具完善性。然而有得必有失，受PLC系统工作逻辑的制约，它的响应时间大于或等于一个扫描周期，一般处于大于情况。一般所说的I/O响应时间是指将一些输入信号从可编程控制器（PLC）传到对应输出信号需要耗费的时间[18]。参考文献：[1]董吉成.工业自动化控制的发展漫谈[J].电子世界,2014(01):19-20.[2]谢春杰.嵌入式软PLC的研究与设计[D].南京理工大学,2014.[3]朱璐.MCGS组态软件在自动加药机系统中的设计与实现[D].湖南大学,2012.[4]沈建培.基于PLC的智能饲喂系统的设计与实现[D].杭州电子科技大学,2014.[5]舒爱军.热处理生产线自动上料系统的设计与实现[D].东南大学,2015.[6]彭旭.基于WinCCflexible组态软件的教学实验系统[D].太原科技大学,2015.[7]周志杰.基于远程实验室的控制系统设计与实现[D].南京理工大学,2009.[8]王吉龙.美制大型三辊卷板机液压及电气控制系统的改造研究[D].兰州理工大学,2011.[9]施峰.基于Web的工业自动化应用技术研究[D].南京理工大学,2006.[10]丁金水.基于PLC＆交流伺服混合控制的自动化制造系统的研究与实现[D].东南大学,2005.[11]于立华,刘军.PLC在工业自动化控制应用的探讨[J].中国新技术新产品,2016(01):22.[12]王影川.PLC控制技术在工业自动化中的应用探析[J].内燃机与配件,2020(17):93-94.[13]赵乾,李喜鸽.现代电气控制及PLC应用技术[J].信息记录材料,2017,18(2):2.[14]刘锴,周海.深入浅出西门子