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在自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC,本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介,以期对各位网友有所帮助。 在进行故障诊断设计时,首先必须对整个系统可能发生的故障进行分析,得到系统的故障层次结构,利用这种层次结构进行故障诊断部分的设计。图6为系统的故障层次结构。
一、PLC的发展历程
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,*二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,**采用程序化的手段应用于电气控制,这就是**代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。
个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC),现在,仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。国际电工**(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展较快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
二、PLC的构成
从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。
图6. 故障层次结构框图
(2)程序设计
系统故障结构的层次性为故障诊断提供了一个合理的层次模型。在进行系统的程序设计时,应充分考虑到故障结构的层次,合理安排逻辑流程。在引入故障输入点时应注意两点:
a. 必须将系统所有可能引起故障的检测点引入PLC,这主要是从系统的安全可靠运行考虑,以便系统能及时进行故障处理;
b. 应在系统允许的条件下尽可能多的将较底层的故障输入信息引入PLC的程序中,以便得到更多的故障检测信息为系统的故障自诊断提供服务。
5.结束语
经过在线调试和工业试验运行阶段后,该控制系统已于2004年正式投入运行,运行以来,效果良好,实现了预定的控制功能要求,克服了继电器、接触器控制带来的局限,避免了原控制系统辅助元件多、故障率高、工作噪声大、控制方式单一、维护困难等问题。手动与自动切换方便,抗干扰能力强,适合钢厂生产线的恶劣的工作环境,且易于计算机通讯,实现网络监控。
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