可編程控制器綜述

中國平煤神馬集團(tuán) 平頂山天昊實(shí)業(yè)公司 張洪偉

天成實(shí)業(yè)公司 張俊凱 田中輝

可編程控制器綜述

中國平煤神馬集團(tuán) 平頂山天昊實(shí)業(yè)公司 張洪偉

天成實(shí)業(yè)公司 張俊凱 田中輝

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用?？删幊炭刂破鲗儆跀?shù)字運(yùn)算的操作系統(tǒng)的一種，主要以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)的自動(dòng)化控制，是一種專業(yè)用于工業(yè)發(fā)展的計(jì)算機(jī)。在我國國民經(jīng)濟(jì)的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，可編程控制器已經(jīng)成了具有較高技術(shù)能力的重要設(shè)備。

一、可編程控制器的發(fā)展

可編程控制器開始出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，技術(shù)人員逐漸嘗試使用計(jì)算機(jī)控制機(jī)器的運(yùn)作，由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格較為昂貴，且計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量也有限，可編程控制器的應(yīng)用仍停留在開發(fā)階段。為了方便技術(shù)人員熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算和處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名，產(chǎn)生了PLC計(jì)算機(jī)技術(shù)。到20世紀(jì)七八十年代，世界上的第一臺(tái)可編程控制器誕生，該可編程控制器主要采取了小型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，增加了數(shù)值運(yùn)算、模擬量的控制和數(shù)據(jù)傳送等功能，對(duì)于軟件的開發(fā)也有了很大進(jìn)步，成了一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微處理器技術(shù)的日益成熟而不斷進(jìn)步?？删幊炭刂破飨蚨喾N處理器發(fā)展，不僅增加了多種特殊功能，還朝著小型化和超小型化方向發(fā)展。20世紀(jì)90年代，可編程控制器的CPU已經(jīng)達(dá)到了16位或32位，此時(shí)的可編程控制器完全取代了工業(yè)生產(chǎn)中的邏輯控制裝置，其梯型圖語言和語句表語言完全成熟，基本上能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，能對(duì)整個(gè)工廠的監(jiān)控和管理，并發(fā)展出了更多的延伸技術(shù)，大大增強(qiáng)了其可靠性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)控制裝置的循環(huán)控制、順序控制和邏輯控制。現(xiàn)階段，可編程控制器仍在不斷的擴(kuò)大和發(fā)展，已經(jīng)向綜合化控制系統(tǒng)發(fā)展，將工業(yè)生產(chǎn)的控制和信息管理系統(tǒng)密切結(jié)合，讓工廠變成真正意義上的電子信息自動(dòng)化工廠。

二、可編程控制器的定義

通常來說，可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。由于可編程控制器技術(shù)仍處于不斷發(fā)展和進(jìn)步中，其定義以一直都沒有被確定，直到20世紀(jì)80年代，國際委員會(huì)才對(duì)可編程控制器做出了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，是專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的能夠進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，可以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制機(jī)械運(yùn)作或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇怯?jì)算機(jī)的一種，它面向用戶指令，可進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算操作。可編程控制器的有關(guān)設(shè)備都應(yīng)與控制系統(tǒng)形成一體，實(shí)現(xiàn)功能的全方面拓展。

三、可編程控制器的特點(diǎn)

1.編程簡單易學(xué)。可編程控制器作為一種工業(yè)控制計(jì)算器，是面向工業(yè)的工控設(shè)備。其中，編程的語言需要技術(shù)人員熟練掌握，故而在繼電控制形式上，大多數(shù)的可編程控制器采用了梯形圖編程方式。梯形圖語言的編程具有控制線路清晰可見的特點(diǎn)，便于技術(shù)人員掌握。梯形圖語言的符號(hào)表達(dá)跟繼電器控制原理圖相當(dāng)接近，只需要少量的開關(guān)控制程序指令就可以實(shí)現(xiàn)繼電器的功能，在實(shí)行程序時(shí)，可編程控制器利用解釋程序?qū)⒊绦蚍g成匯編語言，因?yàn)槠浣涌谕ㄓ眯詮?qiáng)，技術(shù)人員通過學(xué)習(xí)可編程控制器的一些程序語言或者通過短期的培訓(xùn)就可以很快掌握梯形圖編制控制的程序，這種技術(shù)也因此深受技術(shù)人員歡迎。

2.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。傳統(tǒng)可編程控制器中包含有大量的時(shí)間繼電器和中間繼電器，其中的接觸點(diǎn)很容易由于自身原因出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響到控制器的運(yùn)行穩(wěn)定性?？删幊炭刂破鞒浞职l(fā)揮著大量軟件的作用，在一定程度上減少了硬件的使用，同時(shí)也減少了觸點(diǎn)接觸不良問題的發(fā)生，大大提高了運(yùn)行穩(wěn)定性。工業(yè)生產(chǎn)要求控制設(shè)備具有較長的平均故障間隔時(shí)間，且故障修復(fù)的時(shí)間要短，即使在惡劣的工作環(huán)境中也能及時(shí)、快速恢復(fù)?？删幊炭刂破魍ㄟ^使用大量的集成電路技術(shù)，具備很強(qiáng)的抗干擾能力，能增加設(shè)備無故障的時(shí)間；加之PLC具有自我檢測功能，在遇到故障時(shí)能自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，并且在遇到偶發(fā)故障時(shí)能通過采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段來限制局部故障的發(fā)生，降低了平均修復(fù)時(shí)間，增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

3.配套齊全，使用方便?？删幊炭刂破鞯挠布b置較為齊全，可以滿足工業(yè)上各種控制系統(tǒng)的要求，工業(yè)技術(shù)用戶能根據(jù)各自的需要對(duì)硬件裝置進(jìn)行靈活而又方便的設(shè)置。如果生產(chǎn)設(shè)備在硬件固定后又需要更新，用戶并不需要直接改變硬件設(shè)備，而是直接通過重新相應(yīng)的程序就可滿足新的需要，對(duì)硬件有很好的使用性。