PLC的总发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展,一方面在与计算机的结合更紧密的情况下,制造出更多模块化的产品;另一方面,PLC的网络与通信能力的增强,将会设计制造出更多标准化与多样化的产品,让工业软件在新的时代有着更迅速的发展。1.1.2 PLC的特点
PLC如此迅速的发展,一方面基于工业自动化的客观需要,另一方面它有许多独特的优点。比如:能较好地解决工业控制领域中用户普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等,PLC的特点介绍如下:1.具有高可靠性
对PLC选用的器件进行了严格筛选,PLC的输入输出电路均采用光电隔离技术,屏蔽工业现场的干扰信号。在输入电路中还普遍采用RC滤波。PLC的CPU具有自诊断功能,能对异常情况进行有效处理。大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或由三CPU构成表决系统,使可靠性进一步提高。2.具有丰富的模块
工业现场的信号有很多种,比如交流和直流信号、开关量和模拟量信号、电压和电流信号等。PLC针对不同的工业现场信号,设计了相应的信号处理模块与工业现场的器件或设备进行连接。现代的PLC在人—机接口模块、通信模块方面有更强的功能。3.采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC都采用模块化结构,PLC的各个部件划分为CPU、电源、I/O等多种模块,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4.编程简单易学
PLC的编程一般都支持梯形图语言,它类似于继电器控制线路,对使用者来说不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5.安装简单,维修方便
PLC可以在各种工业环境下直接运行,使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接即可投入运行,各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。模块化结构的系统,一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。1.1.3 PLC的组成
PLC之所以实现控制,就是按一定算法进行输入/输出(I/O)变换,并将这个变换予以物理实现。说简单点,就是按一条条的指令,不断地在输入/输出间存储转换。
由此我们可以说PLC是微型计算机技术与机电控制技术相结合的产物,是一种以微处理器为核心,用于电气控制的特殊计算机,它采用典型计算机结构,主要由中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、存储器、I/O接口、电源、通信接口、扩展接口等单元部件组成,这些单元部件都是通过内部总线进行连接的。1.中央处理器
PLC的中央处理器与普通计算机控制系统一样,一般由控制器、运算器、寄存器等组成。CPU是PLC的核心,一切逻辑运算及判断都是由它完成的,并控制所有其他部件的操作。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储器、I/O接口电路等相连接。用户程序和数据存放在存储器中,当PLC处于运行方式时,CPU按扫描方式工作,从用户程序第一条指令开始,直至用户程序的*后一条指令,不停地周期性扫描,每扫描完成一次,用户程序就执行一次。CPU的主要功能有从存储器中读指令、执行指令、处理中断等。2.存储器
存储器是具有记忆功能的半导体集成电路,用来存储系统程序、用户程序、逻辑变量以及数据、系统组态和其他一些信息。
系统程序是用来控制和完成PLC各种功能的程序,这些程序是由PLC制造商用相应CPU的指令系统编写的,并固化到ROM(只读存储器)中。
用户程序存储器用来存放由编程器或其他设备输入的用户程序。用户程序由使用者根据工程现场的生产过程和工艺要求而编写,可通过编程器或编程软件修改。在PLC中使用两种类型的存储器:一种是只读类型的存储器,如ROM、PROM、EPROM和E2PROM等;另一种是可读写的RAM。
只读存储器。只读存储器可以用来存放系统程序,PLC去电后再加电,系统程序内容不变且重新执行。只读存储器也可用来固化用户程序和一些重要的参数,以免因为偶然操作失误而造成程序和数据的破坏和丢失。
2)随机存储器。RAM中一般存放用户程序和系统参数。当PLC处于编程工作方式时,用编程器或编程软件下载到PLC中的程序和参数存放到RAM中,当切换到运行方式时,CPU从RAM中取指令并执行。用户程序执行过程中产生的中间结果也在RAM中暂时存放。RAM通常为CMOS型集成电路,功耗小,速度快,但断电时内容丢失。所以在有的PLC中使用大电容或后备电池保证掉电后PLC中的内容在一定时间内不会丢失。3.I/O单元
I/O单元又称为I/O模块,它是PLC与工业生产设备或工业过程连接的接口。现场的输入信号,如按钮、行程开关、限位开关以及各传感器输出的开关量或模拟量等,都要通过输入模块送到PLC中。由于这些信号电平各式各样,而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平,所以输入模块还需要将这些信号转换成CPU能够接收和处理的数字信号。输出模块的作用是接收CPU处理过的数字信号,并把它转换成现场的执行部件所能接收的控制信号,以驱动负载,如电磁阀、电动机、灯光显示等。
PLC的I/O模块上通常都有接线端子,PLC类型不同,I/O模块的接线方式也不同,通常按其接线方式分为汇点式、分组式和隔离式这3种。
每个I/O模块分别只有一个公共端(COM)的被称为汇点式,其输入或输出点共用一个电源;分组式是指将I/O端子分为若干组,每组的I/O电路有一个公共端并共用一个电源,组与组之间的电路隔开;隔离式是指具有公共端的各组I/O点之间互相隔离,可各自使用独立的电源。
通过工艺功能对象跟踪功能,可实时记录对某个工艺功能对象产生影响的所有事件,并在工程师站中按时间顺序详细显示这些事件。
监控表
监控表提供丰富的功能与诊断选件。通过它们可收集项目(以及不同设备)的不同变量。监控表可清晰地显示当前值,并可对这些值进行控制。存储的控制值表也可用来快速轻松地执行各种测试序列。
诊断和故障排除
诸如 MCC 编辑器中的“跟踪”(Trace) 等功能可使程序序列变得可见和易于理解(即使带有快速的命令转换时),并使诊断和故障排查变得更加清晰明了。程序打开后选项卡中的“交谈”(Talking) 图标将指示激活的状态或调试功能。
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在一般编程中,可通过添加功能而获得更高清晰度,例如,显示变量类型,存在在线连接时显示当前值,以及光标移过代码时提供特定语言的注释(“工具提示”)。
在使用表格和输入字段时,弹出的提示将指示输入错误或缺少的系统信息。
系统内有效的用户输入自动填充机制(“自动填充”)可自动更正大小写,可使编辑过程更加高效,使程序代码更容易阅读。
采用项目级查找/替换功能可以快速查找所需要的变量,必要时,还可替换该变量。过滤器启动后,带有多个复选框,可以按照需要收到或展开这些复选框。
这些功能可在全部语言的编辑器中使用,例如,“转至:下一使用位置、前一使用位置、声明或其它使用位置”,可以高效地查找用到的变量。
采用 SCOUT TIA V4.4 HF6,可在运行系统版本 V4.3 和 V4.4 的 TIA Portal 中对 SIMOTION C240/C240 PN 运动控制器、SIMOTION D410-2 和 D4x5-2 控制单元(配用 CX32-2/CBE30-2)进行组态。