(二)控制功能
控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等,应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制,因此,大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制,有时也采用**的智能输入输出单元完成所需的控制功能,提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。
(三)通信功能
大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCP/IP),需要时应能与工厂管理网(TCP/IP)相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准,应是开放的通信网络。
PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等;大中型PLC通信总线(含接口设备和电缆)应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实际要求。
PLC系统的通信网络中,上级的网络通信速率应大于1Mbps,通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式:1)PC为主站,多台同型号PLC为从站,组成简易PLC网络;2)1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站,构成主从式PLC网络;3)PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网;4)**PLC网络(各厂商的**PLC通信网络)。
为减轻CPU通信任务,根据网络组成的实际需要,应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网)通信处理器。
dcs和plc的设计原理区别较大,plc是由继电器控制原理发展起来的,它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作,来控
制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入plc的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。plc的cpu内有指示程序步存储地址的程序计数器,在程序运行过程中,执行一步该计数器自动加1,程序从起始步(步序号为零)起依次执行到较终步(通常为end指令),然后再返回起始步循环运算。plc每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的plc,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。程序计数器这样的循环操作,这是dcs所没有的。这也是使plc的冗余不如dcs的原因。dcs是在运算放大器的基础上得以发展的。把所有的函数和过程变量之间的关系都做成功能块(有的dcs系统称为膨化块)。dcs和plc的表现的主要差别是在开关量的逻辑解算和模拟量的运算上,即使后来两者相互有些渗透,但是还是有区别。80年代以后,plc除逻辑运算外,控制回路用的算已经大大加强,但 plc用梯形图编程,模拟量的运算在编程时不太直观,编程比较麻烦。但在解算逻辑方面,表现出快速的优点,在微秒量级,解算1k逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理,16位(也有32位的)为一个模拟量。而dcs把所有输入都当成模拟量,1位就是开关量。解算一个逻辑是在几百微秒至几毫秒量级。对于plc解算一个pid运算在几十毫秒,这与dcs的运算时间不相上下。
1.PLC概念
PLC问世以来,尽管时间不长,但发展迅速。为了使其生产和发展标准化,国际电工**(IEC)先后颁布了PLC标准的草案**稿,*二稿,并在1987年2月通过了对它的定义:
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”
为了避免与个人计算机PC(Personal Computer)相混淆,所以改为PLC(Programmable Logic Controller)即可编程逻辑控制器,但从功能上讲,现在的PLC早已不是原来意义上的“PLC”了。
总之,可编程控制器是一台计算机,它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入、输出接口,并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置,其软件需根据控制要求进行设计编制。
2)编程简单,使用方便
这是PLC优于微机的另一个特点。目前大多数PLC采用继电控制形式的“梯形图编程方式”,即有传统控制线路的清晰直观,又适合电气技术人员的读图习惯和微机应用水平,易于接受,与常用的汇编语言相比,更受欢迎。
这了进一步简化编程,当今的PLC还针对具体问题设计了诸如步进梯形指令、功能指令等。PLC是为车间操作人员而设计的,一般只要很短时间的训练即能学会使用。而微电脑控制系统则要求具有一定知识的人员操作。当然,PLC的功能开发,需要有软件*的帮助。
西门子PLC程序的加密保护功能
由于现代工业设备大量采用西门子PLC作为主控制系统,西门子PLC作为整个设备的核心部件,其软件包涵了生产工艺,控制逻辑,设备数据,加工参数及信息通讯等重要内容,从而成为设备仿制者重点要获取的目标之一。纵观目前中国国内市场上应用的主流品牌PLC,虽然在设计上都采用了各种软硬件加密的手段,但破解者运用的破解手段也越来越先进,从较初的穷举法,端口侦听,软件跟踪,到现在可以通过直接复制提取内存芯片的内容来分析破解,更有甚者在互连网上公开讨论和传播破解方法和工具,因此所有产品无一例外地遭到了破解。
这对中国众多的中小型OEM制造商来说是非常不利的,当得知S7-200/300西门子plc硬件加密也被破解后,一位OEM制造商无奈地说。由于仿制者的开发成本很低或几乎为零,因此开发者还没有来得及收回开发成本就陷入了低价竞争,这较大的影响了开发者开发新产品的积极性,对我国的******工业的长远发展是十分有害的。