西门子PLC简单概述
1 PLC产生
上世纪60年代,计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂性,编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因,未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制,主要还是以继电—接触器组成控制系统。
1968年,美国最大的汽车制造商——通用汽车制造公司(GM),为适应汽车型号的不断翻新,试图寻找一种新型的工业控制器,以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间,降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种适合于工业环境的通用控制装置,并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,用 “面向控制过程,面向对象”的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能方便地使用。即:硬件: 减少,软件: 灵活 简单。针对上述设想,通用汽车公司提出了这种新型控制器所必须具备的十大条件(有名的“GM10条” ):
1 编程简单,可在现场修改程序序
2 维护方便,最好是插件式
3 可靠性高于继电器控制柜
4 体积小于继电器控制柜
5 可将数据直接送入管理计算机
6 在成本上可与继电器控制柜竞争
7输入可以是交流115V
8输出可以是交流115V,2A以上,可直接驱动电磁阀
9 在扩展时,原有系统只要很小变更
10 用户程序存储器容量至少能扩展到4K
1969年,美国数字设备公司(GEC)首先研制成功第一台可编程序控制器,接着,美国国MODICON公司也开发出可编程序控制器084。由于当时主要用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)。
1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973年,西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。我国从1974年开始研制,1977年开始工业应用。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。主要用于:1. 逻辑运算 2. 计时,计数等顺序控制,均属开关量控制。所以,通常称为可编程序逻辑控制器(PLC—Programmable Logic Controller)。 进入70年代,随着微电子技术的发展,PLC采用了通用微处理器,这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了,功能不断增强。因此,实际上应称之为PC——可编程序控制器。
至80年代,随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展,以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强,功耗和体积减小,成本下降,可靠性提高,编程和故障检测更为灵活方便,而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展,使PC向用于连续生产过程控制的方向发展,成为实现工业生产自动化的一大支柱。
传统的生产机械自动控制装置:继电器控制系统
优点:结构简单、价格低廉、容易操作 。
缺点:体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差 。
应用:比较适用于工作模式固定,控制逻辑简单等工业应用场合。
发展成如今的,先进的自动控制系统:
2 PLC的定义和分类
可编程序控制器(Programmable Controller,PC),是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱动能力。但由于PC容易和个人计算机(Personal Computer)混淆,所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写。
国际电工委员会(IEC)对可编程控制器的定义:
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。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、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。”
PLC的分类
一体化紧凑型PLC :电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。
标准模块式结构化PLC :各种模块相互独立,并安装在固定的机架(导轨)上,构成一个完整的PLC应用系统。如:西门子S7-300、S7-400系列。
3 PLC的功能
PLC的功能
a控制功能逻辑控制:定时控制.计数控制.顺序控制
b 数据采集、存储与处理功能:数学运算功能.数据处理.模拟数据处理
c输入/输出接口调理功能:具有A/D、D/A转换功能,通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节
d通信、联网功能
e人机界面功能
f编程、调试等
使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏,进行编程、调试、监视、试验和记录,并通过打印机打印出程序文件。
4 PLC的结构和工作过程
PLC的结构:
PLC的工作过程:
PLC的扫描过程:
PLC的中断处理过程
响应问题:一般微机系统的CPU,在每一条指令执行结束时都要查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请,或者在执行用户程序时查询有无中断申请,如有中断申请,则转入执行中断服务程序。如果用户程序以块式结构组成,则在每块结束或执行块调用时处理中断。
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