【整理】PLC详解

什么是PLC

•PLC==Programmable Logic Controller==可编程逻辑控制器

  • 可编程     

    • PLC出现之前,是不可编程的继电器         

      • 一个复杂的控制功能,往往需要成千上个继电器(搭建起来)才能实现对应的控制功能

    • PLC可以通过编写程序(代码)去控制硬件(工作)

  • 逻辑     

    • 最初的PLC主要用于逻辑控制         

      • 0->1, 1->0:举例,灯亮和灯灭,0->1输出气体,控制气缸运动

    • 后来也用于其他方面:时序控制、模拟控制、多机通信

  • 控制器     

    • 主要作用就是去控制硬件设备工作         

      • 控制各种传感器

      • 控制气缸的运动

      • 。。。

PLC是一个电子系统,设计用于工业环境,其使用内存用于内部存储指令,去实现特定的功能,包括逻辑,时序,顺序,计数,计算,从而起到控制数字或模拟的输入输出,从而起到控制和操作设备的目的。

PLC名词的含义

有两种:

  • PLC软件==PLC编程语言     

    • 后面会详细解释多种PLC语言

  • PLC硬件==PLC控制器     

    • 对应的物理实体硬件

硬PLC

一种特殊的计算机,执行逻辑功能用于实现控制(设备)。

软PLC

PLC的发展历史

1960后期,设计出来,用于取代继电器

1980,由于成本的降低,而大规模普及

现在,用于工业控制领域内的各行各业

PLC的特点

PLC的优点

  • 高度可靠性

  • 功能丰富应用广泛

  • 易于调试

  • 安装简便

  • 高度灵活性:方便修改代码,而实现功能的变化

  • 具有一些特点,是之前中继器所不具备的:     

    • 计算功能

    • 信息交换

    • 文字和图形化显示

    • 数据处理

    • 网络功能

  • 占用空间小

  • 功耗低

  • 处理速度快

  • 没有可运动的部分->因此没有由于运动而产生磨损的部分

PLC缺点

  • (对于简单的过程处理来说)首次投资花费较大

  • 对灰尘,高温,高湿度很敏感

  • 一旦出了问题,需要修复,需要找到有资质的人才可以

  • 使用不是特别的广泛

  • 没有统一的语言(虽然现在已经通过IEC61131-3统一去规范了,但是还是多种语言并存)

 

PLC vs PC

下面就对于PC与PLC之间的区别进行总结:

PLC

PC

特点
  • 流水线化
  • 可扩展性
  • 可靠
  • 可靠性要求不是很高
    • 运行出现问题重启系统等
功能与作用
  • 最早是:用于取代开关和中继器(switch boxes and relay panels)
  • 主要用于工厂中完成特定的工作
  • 现在已进化成:具有运动控制,高级PID过程控制,内在安全性,同时也采用了一些PC端的技术,比如网页服务器,网络接口等
  • PC主要用于在更高层次方面的工作
    • 比如复杂的计算,监视,测量,工厂网络
  • 同时为PLC提供一个用户接口
语言和环境
  • PLC的语言和建模,也主要是针对于开关,中继器等内容;
运行的是PC的操作系统,比如Windows,Linux等等
工作环境
  • 工厂,车间,产线
  • 要在相对比较恶劣的高电磁辐射,污染,震动等环境下,仍要保证健壮性,持续稳定的性能
  • 相对PLC而言,PC往往是在在一个可控的,更有好的环境中工作:办公室

 

PLC的功能

将给定的输入Input,通过计算,得到对应输出Output

分三步:

  • 输入状态检查

  • 程序执行

  • 输出状态更新

加起来,称为一个:扫描Scan(周期)

所有的输入输出,对应的基本都是0或1的逻辑值

该逻辑值,对应着物理上的信号(是否供给气压,是否上电)

  • 1:给气压,上电,…

  • 0:去掉气压,断电,…

PLC的工作方式

相当于写一段C代码,然后PLC自己就可以进行无线的循环执行了

==等价于一段while死循环的C代码

 

PLC长什么样

举例:

WAGO 750-348 PLC

plc example WAGO 750-348

加了I/O的WAGO的PLC:

added io WAGO plc

Allen-Bradley Pico Controllers:

Allen-Bradley Pico Controllers

Siemens S7-300:

plc Siemens S7-300

对于典型的PLC,是不同的模块共同集成在一起,实现整体的功能的:

一般包括:

PLC控制器+可选的电源模块+其他IO扩展

比如:

simens s7-300 cpu ps im sm

而对于Siemens的PLC,其支持各种不同模块去互相搭配的。

比如,单独对于CPU来说,就可以有很多选择:

siemens s7-300 cpu type to choose

Glofa-GM7U:

glofa gm7u plc parameters

Glofa-GM4:

plc example glofa gm4

PLC的框架和使用方式

下面列出一些常见的PLC相关的框架和使用逻辑和方式:

touch screen with plc control dynamic save power system arch

plc arch input and output of fps-60ma

plc arch ar-hmi end0 ethernet dvp28sv plc

对应的层次是:

plc arch several level industrial ethernet profibus mpi asi

plc arch profibus dp network

PLC领域内名词概念解释

硬PLC vs 软PLC

  • 硬PLC,指的就是对应的常见的PLC控制器

  • 软PLC,指的是一个软件功能模块,专门设计用来实现PLC的功能     

    • 往往需要独立购买,需要授权才能使用,价格也不便宜

 

非标设备/非标流水线

PLC领域内唱会听说一个名词:非标设备

意思是:不是标准的设备

所以,其反面对应着:标准设备

所谓的标准设备,是那种,对于不同行业和领域,都可能会用得到的,同一个设备。

比如:

注塑机:原料都是塑料,注塑出来的产品,则是根据客户不同的要求,生成不同形状的塑料制品;

电路板自动焊接机???:不同行业用到的不同的电路板,上面会有元器件,然后通过焊接机自动焊接即可。

这类标准设备,无需改动,即可适配不同行业的不同需求;

而非标设备,指的是,当前特定类型的,实现特定功能的设备。

比如:

生产某个汽车的零部件,往往都是不同品牌,不同厂商的零部件,都是不兼容,不一样的。

所以,用于生产这些零部件的设备(或者叫流水线)也都是不一样的:

不同的原料,不同的加工顺序和加工工艺。

而生产这些不同的零件的设备和流水线,其中很多都是全自动化或半自动化的生产线,

其中就会用到PLC去是实现控制功能,比如控制各种气缸的运动,阀门的开启和关闭,机械手臂的运动,工业上用的机器人执行复杂的操作。

因此,在PLC领域中,往往会提及到这个名字:非标设备,非标流水线

值得就是:

非标设备/非标流水线中,用到了PLC去实现各种不同的,特定的控制功能,去实现不同的加工工艺和流程,生产出各种不同的非标产品。

 

IPC工业计算机

和普通的PC相对应的,用于工业领域内的PC,被称为IPC

IPC的大小,有大有小。其中很多IPC的大小,和普通的PC,差不多大。

IPC,既然是用于工业领域内,所以对其各种特性,尤其是抗干扰,耐潮湿,耐灰尘等方面,会要求很高。

 

RCL

RCL==Robot Control Language==机器人控制语言

  • 过去叫做BAPS==Bewegungs- und Ablauf-Programmier-Sprache
  • 专门用于控制机器人而出现的编程控制语言
  • 与PLC语言相比,是一个顺序的(sequential)编程语言
  • RCL有着普通高级语言通用的特性
  • Programable workspace 工作区间可以编程?
  • Belt synchron movements (up to 4 belts):最多支持4个带的同步运动?

关于IndraWorks对于RCL的支持,详见:

【整理】Rexroth IndraWorks详解

 

PLC编程知识

PLC相关的编程方面的基础知识,详见:

【整理】PLC编程知识总结

 

如何选择合适的PLC控制器

  • I/O数量的多少

  • 信号类型:模拟还是数字

  • 独立使用,还是外挂现场总线扩展

  • 模块化还是(紧凑型Compact)一体式

  • 工作/操作电压

  • 触发输入:正向还是反向

  • 输出:用继电器还是传感器

  • 操作系统

有PLC有关的内容

PLC相关的国际规范:

【整理】PLC相关的规范:IEC 61131详解

PLC语言的IDE:

【整理】CodeSys详解

PLC领域内相关的公司:

【整理】常见PLC生产厂家/品牌和相应开发平台/工具

 

常用的现场总线:

【整理】PLC领域内常用的现场总线

 

常用到的一些模块:

【整理】PLC领域内常见的硬件功能模块

 

参考资料

PLC常用三种编程语言的比较-免费论文

Karl-Heinz John Michael Tiegelkamp – IEC 61131-3 Programming Industrial Automation Systems.pdf

PLC – Industrial Control  – Behzad Samadi.pdf



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