工業(yè)應用PLC可編程控制器的原理和應用

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速化，促使PLC可編程控制器也得到了廣泛應用。這種控制器屬于新型的數字運算操作電子系統，是針對工業(yè)環(huán)境應用設計的。PLC利用的是一種可編程儲存器，主要是存儲內部程序，并執行邏輯運算、定時(shí)、順序控制以及計數方面的操作和口令。

該種控制器還可利用數字或模擬輸入輸出的方式控制機械以及其他生產(chǎn)過(guò)程，在工業(yè)應用中也起到了顯著(zhù)的效果。

1PLC可編程控制器組成分析

1．1軟件系統

PLC的軟件程序主要有系統程序與用戶(hù)程序兩部分，其系統程序是PLC得以有效運行的基礎條件，并在其中運用匯編語(yǔ)言將其編寫(xiě)而成。當PLC出廠(chǎng)時(shí)，就已經(jīng)在ROM 系統程序的儲存器中固定，在運行的時(shí)候不需要用戶(hù)再做干預。PLC編程程序主要是以編程元件繼電器替代原有的實(shí)際元件繼電器，利用軟件編程邏輯代替傳統的硬件布線(xiàn)邏輯，通過(guò)這種形式，使得控制器具有的控制功能得以實(shí)現。

PLC的編程語(yǔ)言主要是針對被控對象進(jìn)行的，也可以直接面對操作者，對于那些對繼電接觸器控制電路的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這種編程語(yǔ)言是較容易掌握的。

1．2硬件系統

PLC的核心在于中央處理器， 即CPU，是PLC得以控制以及運算的核心。中央處理器包括運算器以及控制器，其功能是處理以及控制相關(guān)信息，并對控制器的整個(gè)運行進(jìn)行協(xié)調。運算器以及控制器本身所具有的性能，對于PLC技術(shù)的性能將會(huì )產(chǎn)生直接影響。若二者的性能指標越高，則CPU的位數越長(cháng)，中央處理器的運算速度也就得到了顯著(zhù)提升。PLC控制器的內存即存儲器，其功能是對可控制器中的各項系統以及用戶(hù)程序、邏輯變量、工作數據等進(jìn)行存儲。對系統軟件進(jìn)行存儲的存儲器即系統程序存儲器，而系統程序本身也就實(shí)現了對可編程序控制器中各種功能的有效控制。另外，其可由控制器生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)展相應的編寫(xiě)。PLC與現場(chǎng)I／O裝置或其他外部設備之間進(jìn)行有效連接主要依靠的是接口模塊的輸入輸出模塊。PLC可利用接口中的輸入模塊將工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種控制信號直接填入到主機中，并經(jīng)過(guò)用戶(hù)程序的運算以及操作，使得結果得以在輸出模塊中形成。輸出模塊則是將中央處理器發(fā)出的弱電控制信號轉變?yōu)楣I(yè)現場(chǎng)發(fā)出的強電信號，進(jìn)而使得電磁閥被推動(dòng)，并促使接觸器、電機等得到有效運行。

2、PLC可編程控制器的工作原理

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，PLC也屬于計算機控制系統的一種。但其中具備的工業(yè)過(guò)程連接口相較于普通的計算機來(lái)說(shuō)，性能更強，且編程語(yǔ)言也和工業(yè)控制的相關(guān)需求更加符合。PLC運用循環(huán)工作以及順序掃描的相關(guān)方式，在系統軟件所做的控制動(dòng)作下，在規定時(shí)間中可重復開(kāi)展工作，且每次掃描時(shí)，都會(huì )經(jīng)過(guò)輸入信號、輸出刷新以及程序執行等幾個(gè)步驟。在輸入采樣時(shí)，PLC內部的CPU會(huì )對輸入端開(kāi)展相應掃描，并對現場(chǎng)開(kāi)關(guān)的溫度、狀態(tài)以及速度、壓力等信號產(chǎn)生的數據輸入到狀態(tài)寄存器中。

其次，執行程序時(shí)，CPU會(huì )根據用戶(hù)程序下達的順序對指令執行，需要執行的條件可從輸入狀態(tài)寄存器以及系統中的編程元件中直接被CPU可讀，且依據程序編排對輸入得到的數據開(kāi)展邏輯運算以及算術(shù)運算，并將運算得到的結果輸出。再次，刷新輸出。當程序接到指令后，CPU會(huì )將輸出狀態(tài)寄存器中存在的運算結果輸出到鎖存器中，并利用相應的輸出方式進(jìn)行輸出，從而使得外部各種執行機構得以有效工作。當上面階段全部完成后，再利用PLC系統自動(dòng)控制的過(guò)程，就形成一個(gè)掃描周期，PLC可控制器系統運行就是一個(gè)不斷重復的過(guò)程。并事先對掃描周期進(jìn)行估算，對型號不同的PLC，則需要查看使用說(shuō)明書(shū)，找到其中自檢過(guò)程，并明確輸入采樣以及輸出刷新所花費的時(shí)間。在正常情況下，輸入采樣與輸出刷新之間所需要的時(shí)間為lm／s、2m／s，因此可控制器所需要的掃描時(shí)間取決于用戶(hù)程序的長(cháng)短，且與控制對象工藝所具有的復雜性以及CPU運算速度也有一定關(guān)系。

3、PLC可編程控制器在工業(yè)中的應用

就控制器的結構以及功能來(lái)說(shuō)，PLC屬于全新且通用的電器控制器，是將計算機作為系統內核的控制器。這種設置與普通的計算機設置相同，且PLC可編程控制器需要根據程序對存儲器中的各種數據進(jìn)行有效處理。在進(jìn)行工業(yè)控制中，這種數據都是通過(guò)輸入口將數據輸入的，一部分是來(lái)源于數字量，另一部分是源于模擬量，都是在系統內部的傳感器以及主令電器中存在。之后再利用輸出口將主機之外的其他設備進(jìn)行輸送，進(jìn)而對其外部設備進(jìn)行控制。輸出流量也可成為工業(yè)控制中的模擬量以及數字量。PLC可編程控制器是利用相關(guān)應用程序對工業(yè)現場(chǎng)中出現的各種事件進(jìn)行處理以及控制，因而要想機器可以完成相關(guān)任務(wù)，需要讓控制器依據程序完成指令任務(wù)。