PLC及电气控制
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3.2 PLC的主要特点

PLC是一种专为工业应用而设计的控制器,它主要有以下特点。

1.抗干扰能力强,可靠性高

绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的首要条件。针对PLC“专为在工业环境下应用而设计”的要求,PLC采取了一系列硬件和软件的抗干扰措施。

硬件方面,隔离是抗干扰的主要措施之一。PLC的输入、输出电路一般采用光电耦合器传递信号,使外部电路与CPU间完全没有电路上的联系,从而有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响,同时还可以防止外部高电压窜入CPU。滤波则是PLC抗干扰的另一主要措施。在PLC电源电路和I/O模块中,设置了多种滤波电路,它们对高频干扰信号有良好的抑制作用。对PLC内部向CPU供电的电源,采取了多级滤波和稳压措施,有效地防止了干扰信号通过供电电源进入PLC。此外,还设置了连锁、环境检测与诊断电路。

软件方面,设置故障检测与诊断程序。PLC在扫描过程的内部处理期间,检测系统硬件是否正常、锂电池电压是否过低、外部环境是否正常(如交流电源是否断电、输入电路电压是否超过允许值)。PLC还能检查用户程序的语法错误,发现问题后立即自动进行相应的处理,如报警、保护数据、封锁输出等。

采用以上抗干扰措施后,一般PLC的抗电平干扰能力可达1000V/1μs,其平均无故障时间可高达(4~5)×104h,使得PLC具有极高的可靠性。

2.通用性强,使用方便

PLC产品现在已形成系列化和模块化,并配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户在硬件方面的设计工作只是确定PLC的硬件配置和I/O的外部接线。一个控制对象的硬件配置确定以后,可通过修改用户程序,方便、快速地适应工艺条件的变化。

3.功能强,适应范围广

现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能,而且还具有A/D(模/数)、D/A(数/模)转换,数值运算和数据处理等功能。因此,它既可对开关量,也可对模拟量进行控制;既可控制一台生产机械、一条生产线,也可控制一个生产过程。PLC还具有通信联网的功能,可与上位计算机构成分布式控制系统。用户只需根据控制的规模和要求,合理选择PLC型号和硬件配置,就可以组成所需的控制系统。

4.编程简单,易学易用

考虑到企业中一般技术人员和技术工人的传统读图习惯和应用微机的实际水平,PLC配备有他们最容易接受和掌握的梯形图语言。梯形图语言编程的符号和表达形式与继电器控制电路原理图很接近。某些仅有开关量逻辑控制功能的小型PLC只有二十多条指令,通过阅读PLC使用手册或短期培训,很快就可以熟悉梯形图语言,并编制一般的用户程序。同时,PLC最基本的输入设备(如简易编程器)的操作和使用也很简单。这些正是PLC近年来获得迅速普及和推广的原因之一。

5.安装调试简单,维修方便

PLC已实现了产品系列化、标准化和通用化,用PLC组成的控制系统在设计、安装、调试和维修等方面,表现出了明显的优越性。设计部门能在规格繁多、品种齐全的系列化PLC产品中,精选出他们所需要的类型,使选定的PLC具有较高的性价比。PLC用软件功能取代了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,使控制柜的设计、安装、接线工作量大为减少。PLC的用户程序大都可在实验室里模拟调试,用模拟试验开关代替输入信号,其输出状态可以通过观察PLC上对应的发光二极管获得。模拟调试后即可进行PLC控制系统的现场联机统调,既安全,又方便,大大缩短了应用设计和调试周期。在用户的维修方面,PLC的故障率低,且有完善的诊断和显示功能。当PLC及其外部输入装置和执行机构发生故障时,可根据PLC有关器件提供的信息,迅速查明原因。如果是PLC本身故障,可用更换模块的方法排除故障,给维修带来极大的方便。

6.体积小、质量轻,易于实现机电一体化

PLC结构紧凑、坚固、体积小、质量轻、功耗低,同时还具有很好的抗振性及适应环境温度、湿度变化的能力。因此,PLC很容易安装在机械设备内部,是机电一体化设备中较为理想的控制装置。