PLC也是基于计算机的技术,并日益完善。故它也完全可以用于数字量控制。
PLC可接收计数脉冲,频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲,还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能,加上PLC有数据处理及运算能力,若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放、步进电机),则完全可以依NC的原理实现种种控制。
高、中档的PLC,还开发有NC单元,或运动单元,可实现点位控制。运动单元还可实现曲线插补,可控制曲线运动。所以,若PLC配置了这种单元,则完全可以用NC的办法,进行数字量的控制。
新开发的运动单元,甚至还发行了NC技术的编程语言,为更好地用PLC进行数字控制提供了方便。
3.4用于数据采集
随着PLC技术的发展,其数据存储区越来越大。如德维森公司的PLC,其数据存储区(DM区)可达到9999个字。这样庞大的数据存储区,可以存储大量数据。
数据采集可以用计数器,累计记录采集到的脉冲数,并定时地转存到DM区中去。
数据采集也可用A/D单元,当模拟量转换成数字量后,再定时地转存到DM区中去。
可编程控制器的基本性能可用如下八条予以概括:
5.1工作速度
工作速度是指PLC的CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。工作速度是PLC工作的基础。速度高了,才可能通过运行程序实现控制,才可能不断扩大控制规模,才可能发挥PLC的多种多样的作用。
PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的条数也不同。少的几十条,多的几百条。指令不同,执行的时间也不同。但各种PLC总有一些基本指令,而且各种的PLC都有这些基本指令,故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。这个时间当然越短越好,已从微秒级缩短到零点微秒级。并随着微处理器技术的进步,这个时间还在缩短。
执行时间短可加快PLC对一般输入信号的响应速度。从讨论PLC的工作原理知,从对PLC加入输入信号,到PLC产生输出,较理想的情况也要延迟一个PLC运行程序的周期。因为PLC监测到输入信号,经运行程序后产生的输出,才是对输入信号的响应。不理想时,还要多延长一个周期。当输入信号送入PLC时,PLC的输入刷新正好结束,就是这种情况。这时,要多等待一个周期,PLC的输入映射区才能接受到这个新的输入信号。对一般的输入信号,这个延迟虽可以接受,但对急需响应的输入信号,就不能接受了。对急需处理的输人信号延迟多长时间PLC能予以响应,要另作要求。
为了处理急需响应的输入信号,PLC有种种措施。不同的PLC措施也不完全相同,提高响应速度的效果也不同。一般的作法是采用输入中断,然后再输出即时刷新,即中断程序运行后,有关的输出点立即刷新,而不等到整个程序运行结束后再刷新。
这个效果可从两个方面来衡量:一是能否对几个输入信号作快速响应;二是快速响应的速度有多快。多数PLC都可对一个或多个输入点作快速响应,快速响应时间仅几个毫秒。性能高的、大型的PLC响应点
大型机:控制点数一般在1000点以上。如如德维森公司的PPC22系列可扩展到2048点,OMRON公司的C1000H、CV1000,当地配置可达1024点。C2000H、CV2000当地配置可达2048点。
**大型机:控制点数可达万点,以至于几万点。如美国GE公司的90-70机,其点数可达24000点,另外还可有8000路的模拟量。再如美国莫迪康公司的PC-E984--785机,其开关量具总数为32k(32768),模拟量有2048路。西门子的SS-115U-CPU945,其开关量总点数可达8k,另外还可有512路模拟量。等等。
以上这种划分是不严格的,只是大致的,目的是便于系统的配置及使用。
一般讲,根据实际的I/O点数,凡落在上述不同范围者,选用相应的机型,性能价格比必然要高;相反,肯定要差些。
自然,也有特殊情况。如控制点数不是非常之多,不是非用大型机不可,但因大型机的特殊控制单元多,可进行热备配置,因而采用了大型机。
4.2按结构划分
PLC可分为箱体式及模块式两大类。微型机、小型机多为箱体式的,但从发展趋势看,小型机也逐渐发展成模块式的了。如OMRON公司,原来小型机都是箱体式,现在的CQM1则为模块式的。
箱体的PLC把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内。一个主机箱体就是一台完整的PLC,就可用以实现控制。控制点数不符需要,可再接扩展箱体,由主箱体及若干扩展箱体组成较大的系统,
3、数字化仪表
到了数字化时代,指针式显示表变成了更直观、更精确的数字显示方式。在数字化仪表中,这种显示方式实际上是用纯数学的方式对标准信号进行逆变换,成为大家习惯的物理量表达方式。这种变换就是依靠软件做数学运算。这些运算可能是线性方程,也可能是非线性方程,现在的电脑对这些运算是易如反掌。
4、信号变换中的数学问题
信号的变换需要经过以下过程:物理量-传感器信号-标准电信号-A/D转换-数值显示。
声明:为简单起见,我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。
假定物理量为A,范围即为A0-Am,实时物理量为X;标准电信号是B0-Bm,实时电信号为Y;A/D转换数值为C0-Cm,实时数值为Z。
外部设备已发展成为PLC系统的不可分割的一个部分。它的情况,当然是选用PLC必须了解的重要方面,所以也应把它列为PLC性能的重要内容。
5.4内存容量
PLC内存有用户及系统两大部分。用户内存主要用以存储用户程序,个别的还将其中的一部分划为系统所用。系统内存是与CPU配置在一起的。CPU既要具备访问这些内存的能力,还应提供相应的存储介质。
用户内存大小与可存储的用户程序量有关。内存大,可存储的程序量大,也就可进行更为复杂的控制。从发展趋势看,内存容量总是在不断增大着。大型PLC的内存容量可达几十k,以至于一百多k。系统内存对于用户,主要体现在PLC能提供多少内部器件。不同的内部器件占据系统内存的不同区域。在物理上并无这些器件,仅仅为RAM。但通过运行程序进行使用时,给使用者提供的却实实在在有这些器件。
内存器件种类越多,数量越多,越便于PLC进行种种逻辑量及模拟控制。它也是代表
较初,PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步,它的应用领域不断扩大。
如今,PLC不仅用于开关量控制,还用于模拟量及数字量的控制,可采集与存储数据,还可对控制系统进行监控;还可联网、通讯,实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。。
3.1用于开关量控制
PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数,少的十几点、几十点,多的可到几百、几千,甚至几万点。由于它能联网,点数几乎不受限制,不管多少点都能控制。
所控制的逻辑问题可以是多种多样的:组合的、时序的;即时的、延时的;不需计数的,需要计数的;固定顺序的,随机工作的;等等,都可进行。
PLC的硬件结构是可变的,软件程序是可编的,用于控制时,非常灵活。必要时,可编写多套,或多组程序,依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。
用PLC进行开关量控制实例是很多的,冶金、机械、轻工、化工、纺织等等,几乎所有工业行业都需要用到它。目前,PLC首用的目标,也是别的控制器无法与其比拟的,就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。
西门子PLC变量与参数的分析
西门子PLC
“变量”与“参数”是西门子PLC中常用的名词,在不同的使用场合有不同的含义。为了防止概念的混淆,根据不同的用途,将S7中的变量分为“程序变量”与“诊断变量”两大类:将参数分为“程序参数”与“配置参数(组态参数)”两大类。
“诊断变量”用于PLC调试阶段,“变量表调试”所指的就是“诊断变量”。诊断变量包括的范围很广,凡是PLC中可以赋值或进行显示的信号与数据统称为诊断变量(Variable),它包括输入、输出、内部标志寄存器、定时器、计数器、数据块中的内容等。
“程序变量”与“程序参数”是在PLC程序设计阶段需要使用的“变量”与“参数”。因此,除非特别说明,本章所述的“变量”均是指“程序变量”,“参数” 均是指“程序参数”;而在调试部分、硬件组态(配置)部分所述的“变量”均是指“诊断变量”,“参数”均是指“配置参数”。
西门子S7系列PLC可以使用的”程序变量”包括程序参数、局部变量(又称临时变量Temporary)、静态变量(Static)3种基本类型,并且有规定的使用范围。