這是一張典型的PLC控制系統(tǒng)的框圖:
1.用于開關量控制
PLC控制開關量的能力是很強的。所控制的入出點數(shù),少的十幾點、幾十點,多的可到幾百、幾千,甚至幾萬點,由于它能聯(lián)網(wǎng),點數(shù)幾乎不受限制,不管多少點都能控制,所控制的邏輯問題可以是多種多樣的:組合的、時序的、即時的、延時的、不需計數(shù)的、需要計數(shù)的、固定順序的、隨機工作的等等,都可進行。
PLC的硬件結構是可變的,軟件程序是可編的,用于控制時,非常靈活。必要時可編寫多套或多組程序,依需要調(diào)用。它很適應于工業(yè)現(xiàn)場多工況、多狀態(tài)變換的需要。
用PLC進行開關量控制實例是很多的,冶金、機械、輕工、化工、紡織等等,幾乎所有工業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前,PLC首用的目標,也是別的控制器無法與其比擬的,就是它能方便并可靠地用于開關量的控制。
2.用于模擬量控制
模擬量,如電流、電壓、溫度、壓力等等,它的大小是連續(xù)變化的。工業(yè)生產(chǎn),特別是連續(xù)型生產(chǎn)過程,常要對這些物理量進行控制。
作為一種工業(yè)控制電子裝置,PLC若不能對這些量進行控制,那是一大不足,為此各PLC廠家都在這方面進行大量的開發(fā)。目前,不僅大型、中型機可以進行模擬量控制,就是小型機,也能進行這樣的控制。PLC進行模擬量控制,要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉換的A/D、D/A單元。它也是I/O單元,不過是特殊的I/O單元。
A/D單元是把外電路的模擬量,轉換成數(shù)字量,然后送入PLC;D/A單元,是把PLC的數(shù)字量轉換成模擬量,再送給外電路。作為一種特殊的I/O單元,它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離、與輸入輸出繼電器(或內(nèi)部繼電器,它也是PLC工作內(nèi)存的一個區(qū),可讀寫)交換信息等等特點。
這里的A/D中的A,多為電流,或電壓,也有溫度。D/A中的A,多為電壓,或電流。電壓、電流變化范圍多為0~5V,0~10V,4~20mA,有的還可處理正負值的。這里的D,小型機多為8位二進制數(shù),中、大型多為12位二進制數(shù)。A/D、D/A有單路,也有多路。多路占的輸入輸出繼電器多。有了A/D、D/A單元,余下的處理都是數(shù)字量,這對有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強,不僅可進行數(shù)字的加、減、乘、除,還可開方、插值,還可進行浮點運算,有的還有PID指令,可對偏差制量進行比例、微分、積分運算,進而產(chǎn)生相應的輸出,計算機能算的它幾乎都能算。
這樣,用PLC實現(xiàn)模擬量控制是完全可能的。
PLC進行模擬量控制,還有A/D、D/A組合在一起的單元,并可用PID或模糊控制算法實現(xiàn)控制,可得到很高的控制質(zhì)量。用PLC進行模擬量控制的好處是,在進行模擬量控制的同時,開關量也可控制。這個優(yōu)點是別的控制器所不具備的,或控制的實現(xiàn)不如PLC方便。當然,若純?yōu)槟M量的系統(tǒng),用PLC可能在性能價格比上不如用調(diào)節(jié)器。
3.用于運動控制
實際的物理量,除了開關量、模擬量,還有運動控制。如機床部件的位移,常以數(shù)字量表示。運動控制,有效的辦法是NC,即數(shù)字控制技術。這是50年代誕生于美國的基于計算機的控制技術。當今已很普及,并也很完善。目前,先進國家的金屬切削機床,數(shù)控化的比率已超過40%~80%,有的甚至更高。PLC也是基于計算機的技術,并日益完善。PLC可接收計數(shù)脈沖,頻率可高達幾k到幾十k赫茲,可用多種方式接收這脈沖,還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能,脈沖頻率也可達幾十k,有了這兩種功能,加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運算能力,若再配備相應的傳感器(如旋轉編碼器)或脈沖伺服裝置,則完全可以依NC的原理實現(xiàn)種種控制。高、中檔的PLC,還開發(fā)有NC單元,或運動單元,可實現(xiàn)點位控制。運動單元還可實現(xiàn)曲線插補,可控制曲線運動。所以,若PLC配置了這種單元,則完全可以用NC的辦法,進行數(shù)字量的控制。新開發(fā)的運動單元,甚至還發(fā)行了NC技術的編程語言,為更好地用PLC進行數(shù)字控制提供了方便。
4.用于數(shù)據(jù)采集
隨著PLC技術的發(fā)展,其數(shù)據(jù)存儲區(qū)越來越大。如德維森公司的PLC,其數(shù)據(jù)存儲區(qū)(DM區(qū))可達到9999個字。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū),可以存儲大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集可以用計數(shù)器,累計記錄采集到的脈沖數(shù),并定時地轉存到DM區(qū)中去。數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元,當模擬量轉換成數(shù)字量后,再定時地轉存到DM區(qū)中去。PLC還可配置上小型打印機,定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來。
PLC也可與計算機通訊,由計算機把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出,并由計算機再對這些數(shù)據(jù)作處理。這時,PLC即成為計算機的數(shù)據(jù)終端。
電力用戶曾使用PLC,用以實時記錄用戶用電情況,以實現(xiàn)不同用電時間、不同計價的收費辦法,鼓勵用戶在用電低谷時多用電,達到合理用電與節(jié)約用電的目的。
5.用于信號監(jiān)控
PLC自檢信號很多,內(nèi)部器件也很多,多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。其實,完全可利用它進行PLC自身工作的監(jiān)控,或?qū)刂茖ο筮M行監(jiān)控。對一個復雜的控制系統(tǒng),特別是自動控制系統(tǒng),監(jiān)控以至進一步能自診斷是非常必要的,它可減少系統(tǒng)的故障,出了故障也好查找,可提高累計平均無故障運行時間,降低故障修復時間,提高系統(tǒng)的可靠性。
6.用于聯(lián)網(wǎng)、通訊
PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強,不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結構推出。
PLC可與個人計算機相連接進行通訊,可用計算機參與編程及對PLC進行控制的管理,使PLC用起來更方便。
為了充分發(fā)揮計算機的作用,可實行一臺計算機控制與管理多臺PLC,多的可達32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計算機通訊,交換信息,以實現(xiàn)多的對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。PLC與PLC也可通訊,可一對一PLC通訊,可幾個PLC通訊,可多到幾十、幾百。
PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置(如變頻器),也可聯(lián)網(wǎng)通訊,交換數(shù)據(jù),相互操作。可聯(lián)接成遠程控制系統(tǒng),系統(tǒng)范圍面可大到10公里或更大??山M成局部網(wǎng),不僅PLC,而且高檔計算機、各種智能裝置也都可進網(wǎng)??捎每偩€網(wǎng),也可用環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)還可套網(wǎng)。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬的PLC、計算機、智能裝置組織在一個網(wǎng)中。網(wǎng)間的結點可直接或間接地通訊、交換信息。
聯(lián)網(wǎng)、通訊,正適應了當今計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)及智能化工廠發(fā)展的需要。它可使工業(yè)控制從點(Point)、到線((Line)再到面(Aero),使設備級的控制、生產(chǎn)線的控制、工廠管理層的控制連成一個整體,進而可創(chuàng)造更高的效益。這個無限美好的前景,已越來越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的面前。
以上幾點應用是著重從質(zhì)上講的。從量上講,PLC有大、有小。所以它的控制范圍也可大、可小。小的只控制一個設備,甚至一個部件,一個站點;大的可控制多臺設備,一條生產(chǎn)線,以至于整個工廠??梢哉f工業(yè)控制的大小場合,都離不開PLC。