PLC有哪些分类？
基本结构可编程逻辑控制器本质上是一台专用于工业控制的计算机。
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)
其硬件结构与微型计算机基本相同，基本组成如下:1。功率可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着非常重要的作用。没有良好可靠的供电系统，就无法正常工作。因此，可编程逻辑控制器的制造商也非常重视电源的设计和制造。交流电压一般在+10%(+15%)范围内波动，所以PLC可以直接接入交流电网，不需要采取其他措施。第二，中央处理器(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中心。它根据可编程逻辑控制器系统程序给出的功能，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；检查电源、内存、I/O和警报定时器的状态，并诊断用户程序中的语法错误。可编程逻辑控制器投入运行时，首先以扫描的方式接收现场所有输入设备的状态和数据，并分别存储在I/O图像区，然后从用户程序存储器中逐个读取用户程序，解释命令后，根据指令进行逻辑或算术运算的结果送到I/O图像区或数据寄存器。执行完所有用户程序后，I/O图像区的输出状态或输出寄存器中的数据最终被传送到相应的输出设备，以此类推，直到操作停止。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来大规模可编程逻辑控制器也采用双CPU组成冗余系统或三CPU表决系统。这样，即使一个CPU出现故障，整个系统仍然可以正常运行。第三，用于存储系统软件的内存称为系统程序内存。存储应用软件的存储器称为用户程序存储器。I/O接口电路1。现场输入接口电路由光耦电路和微机输入接口电路组成，作为可编程逻辑控制器和现场控制器之间接口的输入通道。2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、门电路和中断请求电路集成而成，作为可编程逻辑控制器，通过现场输出接口电路向现场执行部件输出相应的控制信号。五、功能模块如计数、定位等功能模块。不及物动词通信模块工作原理【1】可编程逻辑控制器投入运行时，其工作过程一般分为三个阶段。
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)
即输入采样、用户程序执行和输出刷新。上述三个阶段的完成称为一个扫描周期。在整个操作过程中，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一、输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描的方式读入所有的输入状态和数据，并存储在I/O图像区的相应单元中。输入采样完成后，执行用户程序并刷新输出。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O图像区中相应单元的状态和数据也不会发生变化。因此，如果输入是脉冲信号，脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，以确保在任何情况下都可以读取输入。二、用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是从上到下依次扫描用户程序(梯形图)。扫描每个梯形图时，总是先扫描梯形图左侧触点组成的控制电路，按照先左后右、先上后下的顺序对触点组成的控制电路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果刷新系统ram存储区中逻辑线圈对应位的状态；或者刷新I/O映射区中输出线圈相应位的状态；或者确定是否执行梯形图中指定的特殊功能指令。即在用户程序执行过程中，只有I/O映像区中输入点的状态和数据不会发生变化，而I/O映像区或系统ram存储区中其他输出点和软设备的状态和数据可能会发生变化，排名靠前的梯形图的程序执行结果会在使用这些线圈或数据的排名靠后的梯形图中发挥作用；相反，在下面排列的梯形图中，被刷新的逻辑线圈的状态或数据在下一个扫描周期只能对排列在它上面的程序起作用。如果在程序执行过程中使用了立即I/O指令，就可以直接访问I/O点。也就是说，如果使用I/O指令，输入进程映像寄存器的值不会更新，程序直接从I/O模块取值，输出进程映像寄存器会立即更新，和立即输入有些不同。三、输出刷新阶段当扫描用户程序结束时，可编程逻辑控制器将进入输出刷新阶段。在此期间，CPU根据I/O映像区中相应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，然后通过输出电路驱动相应的外设。这时才是可编程逻辑控制器的真正输出。功能特征可编程逻辑控制器具有以下显著特征。1.易于使用和编程简单。采用梯形图、逻辑图或语句表等简单编程语言，无需计算机知识，系统开发周期短，现场调试容易。此外，还可以在线修改程序，在不拆卸硬件的情况下改变控制方案。2.功能强，性价比高。一个小小的PLC有上百种编程元素可供用户使用，功能强大，可以实现非常复杂的控制功能。与同功能的中继系统相比，具有较高的性价比。PLC可以通过通信联网实现分散控制和集中管理。3.硬件设施齐全，使用方便，适应性强。PLC产品已经标准化、系列化和模块化，配备了多种硬件设备供用户选择，用户可以灵活方便地配置系统，形成不同功能和规模的系统。PLC的安装和接线也很方便。通常，端子用于连接外部接线。PLC负载能力强，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后，可以方便快捷地修改用户程序以适应工艺条件的变化。4.可靠性高，抗干扰能力强。传统的继电器控制系统使用大量的中间继电器和时间继电器，容易因接触不良而失效。PLC用软件代替了大量的中间继电器和时间继电器，只留下了少量与输入输出相关的硬件元件。接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，接触不良引起的故障大大减少。PLC采用了一系列软硬件抗干扰措施，抗干扰能力强，平均无故障时间达到数万小时。可直接用于干扰强的工业生产现场。PLC已经被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。5.系统设计、安装、调试工作量小。PLC用软件功能代替继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，大大减少了控制柜设计、安装和接线的工作量。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图比设计相同功能的继电器系统电路图需要的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试。通过一个小开关模拟输入信号，通过PLC上的LED可以观察输出信号的状态。系统安装接线完成后，现场调试中发现的问题一般可以通过修改程序解决，系统的调试时间比继电系统少得多。6.维护工作量小，维护方便。PLC故障率很低，具有完善的自诊断和显示功能。当PLC或外部输入设备和执行机构出现故障时，可根据PLC上的LED或编程器提供的信息，迅速找出故障原因，通过更换模块，迅速排除故障的历史根源。1968年，美国通用汽车公司提出更换继电器控制装置。1969年，美国数字设备公司研制出第一台可编程逻辑控制器PDP-14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次以编程的手段应用于电气控制。这是第一代可编程逻辑控制器，简称可编程逻辑控制器，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界上第一台PDP-14；1971年，日本研制出第一台DCS-8；1973年，西门子开发出欧洲第一台PLC，型号为SIMATIC S4；；1974年中国研制出第一台PLC，1977年开始工业应用。70年代初，微处理器出现了。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，增加了计算、数据传输和处理的功能，完成了具有真正计算机特征的工业控制装置。这时，可编程逻辑控制器是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展以后，为了方便和体现可编程逻辑控制器的功能特点，将可编程逻辑控制器命名为可编程逻辑控制器(PLC)。70年代中后期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术全面引入可编程控制器，使其功能实现飞跃。更高的运算速度，超小的体积，更可靠的工业抗干扰设计，模拟运算，PID功能，高性价比奠定了其在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程逻辑控制器已在先进工业国家广泛使用。世界上生产可编程控制器的国家越来越多，产量越来越大。这标志着可编程控制器已经进入成熟阶段。80年代至90年代中期，可编程逻辑控制器发展最快，年增长率为30-40%。在此期间，PLC处理模拟、数字运算、人机界面和网络的能力有了很大的提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在一些应用中取代了在过程控制领域占主导地位的DCS系统。20世纪末，可编程逻辑控制器的发展特点更适合现代工业的需要。在此期间，大型机和超小型计算机得到发展，各种特殊功能单元诞生，各种人机接口单元和通信单元产生，使用可编程逻辑控制器来匹配工业控制设备变得更加容易。制造业中的系统集成有大量的开环顺序控制，按逻辑条件动作，顺序动作信号按时间顺序动作；另外，还有联锁保护动作按逻辑关系控制，与顺序和时序无关；以及大量的离散数据采集和开关量、脉冲量、定时、计数器、模拟超限报警等状态变量的监测。由于控制和监控的这些要求，PLC已经发展成为一种替代继电器线路并执行顺序控制的产品。近年来，PLC厂商逐渐在原有的CPU模板上增加了各种通信接口，现场总线技术和以太网技术也同步发展，使得PLC的应用范围越来越广泛。PLC具有稳定可靠、价格低廉、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便等优点，这是其能够长期占据市场的根本原因。
可编程逻辑控制器【PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，包括主板、数字I/O模板、模拟I/O模板、特殊定位模板、条码识别模板等模块。用户可以使用在主板上扩展的方法或使用总线技术来配备远程I/O从站，以获得所需的I/O数量。在实现各种I/O控制的同时，PLC还具有输出模拟电压和数字脉冲的能力，使其能够控制各种伺服电机、步进电机、变频电机等。其可以接收这些信号。在触摸屏人机界面的支持下，施耐德的PLC可以满足您在过程控制中任何层次的需求。选型原则在PLC系统的设计中，首先要确定控制方案，接下来就是PLC工程设计的选型。工艺流程的特点和应用要求是设计和选择的主要依据。可编程逻辑控制器和相关设备应集成和标准化。根据易于与工业控制系统集成和易于功能扩展的原则，选用的可编程逻辑控制器应是在相关工业领域具有运行业绩的成熟可靠的系统。可编程逻辑控制器的系统硬件、软件配置和功能应适应装置规模和控制要求。熟悉可编程控制器、功能图和相关编程语言将有助于缩短编程时间。因此，在选择和估算工程设计时，应详细分析工艺过程的特点和控制要求，明确控制任务和范围，确定所需的操作和动作，然后估算输入输出点数、所需的存储容量，根据控制要求确定可编程逻辑控制器的功能和外部设备的特性，最后选择性价比高的可编程逻辑控制器，设计相应的控制系统。一、输入/输出(I/O)点的估算在估算I/O点时，应考虑适当的余量。通常根据统计的输入/输出点，增加10% ~ 20%的可扩展余量作为输入/输出点估算数据。实际订货时，输入输出点数要根据生产厂家可编程逻辑控制器的产品特点进行四舍五入。二、内存容量的估算内存容量是可编程控制器本身所能提供的硬件存储单元的大小，程序容量是用户应用项目在内存中使用的存储单元的大小，所以程序容量小于内存容量。在设计阶段，由于用户应用程序尚未编译，程序容量在设计阶段是未知的，需要在程序调试后才能知道。为了在设计和选择模型时估算程序容量，通常采用内存容量的估算来代替。没有固定的公式来估算存储器的存储容量。很多文献给出了不同的公式，一般是以I/O点数的10 ~ 15倍和模拟I/O点数的100倍为基础，把这个数作为存储器的总字数(16位为一个字)，然后把它作为这个数的25倍。三、控制功能的选择这种选择包括操作功能、控制功能、通讯功能、编程功能、诊断功能和处理速度的选择。1、简单运算功能可编程逻辑控制器的运算功能包括逻辑运算、定时和计数功能；普通可编程逻辑控制器的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；更复杂的运算功能包括代数运算和数据传输。大规模可编程逻辑控制器还具有模拟PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，所有的可编程逻辑控制器都具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同一台计算机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网络的数据通信功能。设计和选择应基于实际应用的要求，合理选择所需的操作功能。在大多数应用中，只需要逻辑运算和定时计数功能，有些应用需要数据传输和比较。用于模拟检测和控制时，使用代数运算、数值转换和PID运算。显示数据时，需要解码、编码等操作。2.控制功能控制功能包括PID控制操作，前馈补偿控制操作和比例控制操作，根据控制要求确定。可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制。因此，在大多数场合下，常采用单回路或多回路控制器来控制模拟量，有时也采用专用的智能输入输出单元来完成所需的控制功能，以提高可编程逻辑控制器的处理速度，节省存储容量。如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC代码转换单元等。3.通信功能大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCP/IP)，必要时应能与工厂管理网络(TCP/IP)连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，且应为开放式通信网络。PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、RIO通信接口、通用DCS接口等。大中型可编程逻辑控制器的通信总线(包括接口设备和电缆)应采用1: 1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置的实际要求。在PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不应大于60%。可编程逻辑控制器系统通信网络的主要形式有:1)、PC机作为主站，多个同型号的可编程逻辑控制器作为从站，组成一个简单的可编程逻辑控制器网络；2) 1可编程逻辑控制器为主站，其他同型号的可编程逻辑控制器为从站，形成主从式可编程逻辑控制器网络；3)可编程逻辑控制器网络通过特定的网络接口连接到大型DCS子网；4)专用可编程逻辑控制器网络(各厂商专用可编程逻辑控制器的通信网络)。为了减轻CPU的通信任务，根据网络组成的实际需要，采用具有不同通信功能的通信处理器(如点对点、现场总线等。)应该会被选中。4.编程功能离线编程模式:可编程控制器和编程器共用一个CPU。当编程器处于编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不控制现场设备。编程完成后，编程器切换到运行模式，CPU控制现场设备，无法进行编程。离线编程可以降低系统成本，但使用调试不方便。在线编程模式:CPU和程序员各有各的CPU。主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器交换数据。编程器将在线程序或数据发送给主机，主机将在下一个扫描周期根据新接收的程序运行。这种方法成本较高，但便于系统调试和操作，常用于大中型可编程逻辑控制器。五种标准化编程语言:顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)和功能模块图(FBD)，两种文本语言:语句表(IL)和结构化文本(ST)。所选用的编程语言应符合其标准(IEC6113123)，同时还应支持多种语言编程形式，如C、Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。5.诊断功能可编程逻辑控制器的诊断功能包括硬件和软件诊断。硬件诊断通过对硬件的逻辑判断来确定硬件的故障位置，软件诊断分为内部诊断和外部诊断。用软件诊断PLC的内部性能和功能是内部诊断，用软件诊断CPU与可编程逻辑控制器外部输入输出的信息交换功能是外部诊断。可编程逻辑控制器的诊断功能直接影响操作人员和维修人员的技术能力要求，影响平均维修时间。6.处理速度可编程逻辑控制器工作在扫描模式。从实时性要求来说，处理速度要尽可能快。如果信号持续时间小于扫描时间，可编程逻辑控制器将不会扫描信号，导致信号数据丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量有关。目前可编程逻辑控制器的触点响应快，速度高，每条二进制指令的执行时间约为0.2 ~ 0.4 ls，可以满足控制要求高，对应要求快的应用需求。扫描周期(处理器扫描周期)应满足以下要求:小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5 ms/k；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2 ms/k。可编程逻辑控制器的类型可编程逻辑控制器按结构分为整体式和模块化两种，按应用环境分为现场安装和控制室安装；根据CPU的字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等等。从应用角度来说，通常可以根据控制功能或输入输出点来选择。集成可编程逻辑控制器具有固定数量的I/O点，因此用户几乎没有选择，用于小型控制系统。模块化可编程逻辑控制器提供多种I/O卡或插卡，用户可以合理选择和配置控制系统中的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。五PLC输入/输出类型开关量主要是指输入和输出，指一个设备的辅助点，如变压器的温控器带来的继电器的辅助点(变压器过热后移位)，阀门凸轮开关的辅助点(阀门开关切换后移位)，接触器的辅助点(接触器动作后移位)和热继电器(热继电器动作后移位)，一般都是传送到PLC或PLC。1.数字量是时间和数量上离散的物理量。代表数字量的信号称为数字信号。工作在数字信号下的电子电路称为数字电路。比如用电子电路记录自动生产线输出的零件数量时，每送出一个零件就给电子电路一个信号记录1，而平时没有零件送出时加到电子电路的信号是0，表示计数。可以看出，零件数的信号在时间和数量上都是不连续的，所以是数字信号。最小的数量单位是1。2.模拟量在时间或数值上连续的物理量称为模拟量。代表模拟量的信号称为模拟信号。在模拟信号下工作的电子电路称为模拟电路。比如热电偶在工作时输出的电压信号属于模拟信号，因为被测温度在任何情况下都不会突然跳变，所以被测电压信号在时间和量上都是连续的。而且这个电压信号在连续变化过程中的任何一个值都有一个特定的物理意义，即代表一个对应的温度。六转换原理1。数模转换器是将数字信号转换成模拟信号的系统，一般可以通过低通滤波来实现。先对数字信号进行解码，即把数字码转换成相应的电平，形成阶梯信号，然后进行低通滤波。根据信号与系统理论，数字步进信号可以看作是理想脉冲采样信号和矩形脉冲信号的卷积，所以根据卷积定理，数字信号的频谱是脉冲采样信号的频谱和矩形脉冲的频谱的乘积(即Sa函数)。这样，通过使用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，可以将数字信号恢复为采样信号。根据采样定理，采样信号的频谱管理器想通过低通滤波得到原始模拟信号的频谱。一般不是直接基于这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，所以这两种滤波(Sa函数和理想低通)可以结合(级联)，而且由于这些系统的滤波特性在物理上是无法达到的，所以只能在真实系统中近似完成。2.模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，它是一个滤波、采样保持和编码的过程。模拟信号经过电路的限带滤波、采样和保持，成为阶梯信号，然后经过编码器，使得阶梯信号中的每一级都成为二进制码。PLC产品种类繁多。不同型号的PLC对应的结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格不同，适用的场合也不同。因此，合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标具有重要意义。