[轉載] 可編程式控制器(PLC)的特點

為適應工業環境使用,與一般控制裝置相比較,PLC機有以下特點:


1. 可靠性高,抗干擾能力強
    工業生產對控制設備的可靠性要求:
①平均故障間隔時間長
②故障修復時間(平均修復時間)短
任何電子設備產生的故障,通常為兩種:
     ①偶發性故障。由於外界惡劣環境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動等引起的故障。這類故障,只要不引起系統部件的損壞,一旦環境條件恢復正常,系統也隨之恢復正常。但對PLC而言,受外界影響後,內部存儲的資訊可能被破壞。
     ②永久性故障。由於元器件不可恢復的破壞而引起的故障。
如果能限制偶發性故障的發生條件,如果能使PLC在惡劣環境中不受影響或能把影響的後果限制在最小範圍,使PLC在惡劣條件消失後自動恢復正常,這樣就能提高平均故障間隔時間;如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當的保護手段,在永久性故障出現時,能很快查出故障發生點,並將故障限制在局部,就能降低PLC的平均修復時間。為此,各PLC的生產廠商在硬體和軟體方面採取了多種措施,使PLC除了本身具有較強的自診斷能力,能及時給出出錯資訊,停止運行等待修復外,還使PLC具有了很強的抗干擾能力。
 
•硬體措施:
主要模組均採用大規模或超大型積體電路,大量開關動作由無觸點的電子記憶體完成,I/O系統設計有完善的通道保護和信號調理電路。
①    遮罩——對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件,採用導電、導磁良好的材料進行遮罩,以防外界干擾。
②    濾波——對供電系統及輸入線路採用多種形式的濾波,如LC或π型濾波網路,以消除或抑制高頻干擾,也削弱了各種模組之間的相互影響。
③    電源調整與保護——對微處理器這個核心部件所需的+5V電源,採用多級濾波,並用集成電壓調整器進行調整,以適應交流電網的波動和過電壓、欠電壓的影響。
④    隔離——在微處理器與I/O電路之間,採用光電隔離措施,有效地隔離I/O介面與CPU之間電的聯繫,減少故障和誤動作;各I/O口之間亦彼此隔離。
⑤    採用模組式結構——這種結構有助於在故障情況下短時修復。一旦查出某一模組出現故障,能迅速更換,使系統恢復正常工作;同時也有助於加快查找故障原因。

•軟體措施:
    有極強的自檢及保護功能。
①故障檢測——軟體定期地檢測外界環境,如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過低及強干擾信號等。以便及時進行處理。
②資訊保護與恢復——當偶發性故障條件出現時,不破壞PLC內部的資訊。一旦故障條件消失,就可恢復正常,繼續原來的程式工作。所以,PLC在檢測到故障條件時,立即把現狀態存入記憶體,軟體配合對記憶體進行封閉,禁止對記憶體的任何操作,以防存儲資訊被沖掉。
③設置警戒時鐘WDT(看門狗)——如果程式每迴圈執行時間超過了WDT規定的時間,預示了程式進入閉環,立即報警。
④加強對程式的檢查和校驗——一旦程式有錯,立即報警,並停止執行。
⑤對程式及動態資料進行電池後備——停電後,利用後備電池供電,有關狀態及資訊就不會丟失。

    PLC的出廠試驗項目中,有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為1000V,上升時間1nS,脈衝寬度為1μS的干擾脈衝。一般,平均故障間隔時間可達幾十萬~上千萬小時;製成系統亦可達4~5萬小時甚至更長時間。
2 .通用性強,控制程式可變,使用方便

PLC品種齊全的各種硬體裝置,可以組成能滿足各種要求的控制系統,用戶不必自己再設計和製作硬體裝置。用戶在硬體確定以後,在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下,不必改變PLC的硬體設備,只需改編程式就可以滿足要求。因此,PLC除應用於單機控制外,在工廠自動化中也被大量採用。

3.功能強,適應面廣
現代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能,還具有數位和類比量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一台生產機械、一條生產線,又可控制一個生產過程。

4.編程簡單,容易掌握
目前,大多數PLC仍採用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀,又考慮到大多數工廠企業電氣技術人員的讀圖習慣及編程水準,所以非常容易接受和掌握。梯形圖語言的編程元件的符號和表達方式與繼電器控制電路原理圖相當接近。通過閱讀PLC的用戶手冊或短期培訓,電氣技術人員和技術工很快就能學會用梯形圖編制控制程式。同時還提供了功能圖、語句表等編程語言。

PLC在執行梯形圖程式時,用解釋程式將它翻譯成組合語言然後執行(PLC內部增加了解釋程式)。與直接執行組合語言編寫的用戶程式相比,執行梯形圖程式的時間要長一些,但對於大多數機電控制設備來說,是微不足道的,完全可以滿足控制要求。


5.減少了控制系統的設計及施工的工作量
由於PLC採用了軟體來取代繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件,控制櫃的設計安裝接線工作量大為減少。同時,PLC的用戶程式可以在實驗室類比調試,更減少了現場的調試工作量。並且,由於PLC的低故障率及很強的監視功能,模組化等等,使維修也極為方便。


6.體積小、重量輕、功耗低、維護方便
PLC是將微電子技術應用於工業設備的產品,其結構緊湊,堅固,體積小,重量輕,功耗低。並且由於PLC的強抗干擾能力,易於裝入設備內部,是實現機電一體化的理想控制設備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例:其外型尺寸僅為305×110×110mm,重量2.3kg,功耗小於25VA;而且具有很好的抗振、適應環境溫、濕度變化的能力。現在三菱公司又有FX系列PLC,與其超小型品種F1系列相比:面積為47%,體積為36%,在系統的配置上既固定又靈活,輸入輸出可達24~128點。