可编程逻辑控制器〔PLC〕根本操纵及功能简介.docx

可编程逻辑控制器PLC根本操纵及功能简介可编程逻辑控制器ProgrammableLogicController，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操纵等面向用户的指令，并通过数字或者模拟式输入/输出控制各种类型的机械或者消费经过。数十年以来，可编程逻辑控制器PLC始终是工厂自动化和工业经过控制有机组成的一局部。从简单的照明功能到环境系统、再到化学加工等各种应用，都离不开控制。这些系统具备很多功能，提供各种模拟和数字输入/输出接口、信号处理、数据转换以及各种不同的通讯协议。PLC的所有元件和功能都以控制器为中心，而控制器那么针对某项详细任务进展编程。根本的PLC组件必须足够灵敏并可配置，以知足不同工厂和应用的需求。输入鼓励无论是模拟还是数字信号来自机器装置、传感器或者经过事件，表现为电压或者电流。PLC必须准确地为CPU提供解析并转换鼓励信号，CPU进而确定一组发给输出系统的指令，而后者控制着安装在工厂或者另一工业环境的执行机构。当代PLC起源于上世纪60年代，在随后的几十年中，通用功能和信号通道发生了少许变化。然而，21世纪的经过控制为PLC提出了更加艰巨的新要求：更高性能、更小体积和更大的功能灵敏性。必须内置保护功能，防止潜伏的破坏性静电放电ESD、电磁干扰和射频干扰RFI/EMI，以及恶劣的工业环境中常见的大幅值瞬态脉冲。可靠设计PLC需要在工业环境中无故障工作数年，而这种环境对于为PLC提供卓越灵敏性和精细性的微电子元件有较大损害。Maxim比任何一家混合信号IC厂商都更能理解这一状况，由于我们在成立之初就以卓越的产品可靠性和创新方案领先于同行业竞争者，确保高性能电子器件免受恶劣环境的损害，包括高ESD、高瞬态电压摆幅和EMI/RFI。设计人员已经普遍认可Maxim的产品，由于这些产品解决了模拟、混合信号设计的难题，并将年复一年坚持不懈地解决这类问题。更高集成度PLC具有4至数百路输入/输出I/O通道，支持各种不同规格的应用，因此，尺寸和功率也像系统精度、可靠性一样重要。Maxim坚持在IC中集成正确的功能，始终保持同行业的领先地位，进而减小了总体系统的空间和功率需求，得到更加紧凑的设计。Maxim可以以最小尺寸提供数百款低功耗、高精度IC，使得系统设计人员可以构建完全知足苛刻的空间、功耗要求的精细产品。工厂自动化新创造装配消费线是人类历史上相当新的创造创造，很多国家都在同一时期涌现出了类似的创新方案。我们在此列举了美国的几个例如。SamuelColt美国*制造商在19世纪中叶展示了一种通用部件。早期的*需要独立制造每杆枪的部件，然后再分别进展组装。为了实现自动装配，Colt先生尝试把10只枪的所有部件分别放置在不同箱子内，然后随机地从箱子里抓取这些部件并组装成一只枪。20世纪初期，HenryFord进一步拓展了大批量消费技术。他设立了固定装配厂，汽车在消费线上传递到不同车间。雇员只需要理解很少的装配知识，在以后的工作中也只进展这类工作。1954年，GeorgeDevol申请了美国专利2，988，237，这项专利标志着首个工业机器人的诞生，该机器人命名为Unimate。20世纪60年代末期，GeneralMotors？使用PLC组装汽车的自动变速器。DickMorleyPLC之父，为GM？开发了首款PLCModicon，他的美国专利3，761，893是当今很多PLC的根底。根本的PLC操纵经过控制可以简单到何种程度？我们以一个常见的家用加热器为例进展讲明。加热器部件密封在一个容器内，便于系统通讯。这个概念可以扩展到远端控制的家用恒温加热器，通讯间隔在几米左右，通常采用电压控制。如今，我们在这个小型简单经过控制系统的根底上加以拓展，一个工厂需要哪些控制和配置？远间隔传输线的阻抗、EMI和RFI使得电压控制方案的施行非常困难，这种情况下，电流环不失为简单、有效的解决方案。由基尔霍夫定律可知，电流环中任何一点的电流即是环路中其它所有点的电流，由此可以抵消传输线阻抗的影响。由于环路阻抗和带宽较低几百欧姆，并且（100Hz，EMI和RFI的杂散拾取被降至最小。PLC系统对于适当的控制非常有用，例如工厂消费系统。PLC的电流环传输电流控制环的应用始于20世纪早期的电传打字机，最早使用的是060mA环路，后来改为020mA环路，PLC系统率先采用了420mA环路。420mA电流环有很多上风。在传统的分立器件设计中需要仔细计算，而且与当前的集成420mAIC相比，电路占用很大空间。Maxim推出了几款20mA器件，包括MAX15500和MAX5661，可有效简化420mAPLC系统设计。测量到的任何电流值都代表一定的信息。实际应用中，420mA电流环路工作在0mA至24mA电流范围。但0mA至4mA和20mA至24mA电流范围用于诊断和系统校准。由于低于4mA和高于20mA的电流用于诊断，可以以为介于0mA和4mA之间的读数表示系统中传输线断开。同样，介于20mA和24mA之间的读数可以表示系统中出现潜伏的短路故障。420mA通讯的增强版称为高速可寻址远端传感器HART？系统，该系统向下兼容420mA仪表。在HART系统中，采用基于微处理器的智能化集成现场器件可以实现双向通讯。根据HART协议，可以在同一420mA模拟电流信号线对上承载附加的数字信息，用于经过控制。PLC的功能可划分成几个功能组。很多PLC厂商将这些功能集成为独立模块，每个模块所具备的功能随详细应用而有所不同。很多模块具有多种功能，可与多种传感器接口连接。然而，多数情况下会针对特殊应用设计专用模块或者扩展模块，例如：电阻温度检测器RTD、传感器或者热电偶传感器。通常，所有模块具备一样的核心功能：模拟输入、模拟输出、分布式控制例如现场总线、接口、数字输入和输出I/O、CPU以及电源。我们将逐一讲明这些核心功能，传感器和传感器接口将在其它章节分别介绍。0