从PLC的工作原理来看,PLC的输入和输出在物理上是分开的,它们之间的联系是通过操作存储在其内存中的程序来实现的。它的进出关系,不是物理过程,不是线路;而是信息过程,软逻辑连接。它的工作基础是利用好信息。
信息不同于物质和能量,有自己的规律。信息易于处理、传输、存储;信息也可以重用,等等。正是由于这些信息特性,PLC的基本特性才得以决定。
以下是PLC的四个特点:
1.功能丰富。
PLC功能丰富。这主要与其处理信息的指令系统和存储信息的内部设备有关。
它有几十个或几百个指令,可以处理各种逻辑问题,也可以操作各种类型的数据。它也可以做到普通计算机能做到的一切。
其内部设备,即内存中的数据存储区,种类繁多,容量大。I/O继电器可以用来存储和输出一些信息,少几十、几百,多几千、几万甚至几十万。这意味着它可以对I/O点的进出信息进行如此大规模的控制。
其内部各种继电器,相当于中间继电器,数量较多。内存中一个位就可作为一个中间继电器,怎么不多!
它的计数器、定时器也很多,是继电路无法企及的。小盒子或模块,其内部定时器、计数器可达数百、数千。这也是因为只要使用内存中的一个词,加上一些标记位置,就可以成为定时器、计数器,所以这么多。
此外,这些内部设备也可以设置为丢电保持,或失电不保持,即上电后清除。满足不同的使用要求。继电器件也很难做到这一点。
它的数据存储区也可以用来存储大量的数据,数百、数千、数万字的信息都可以存储,而且,掉电后也不会丢失。
PLC还拥有丰富的外部设备,可以建立友好的人机界面进行信息交换。可以输入程序、数据、程序、数据。而且读写时可以在图文并茂的画面上进行。读取数据后,可转储打印。可以输入数据,可以读卡,等等。
PLC还具有通信接口,可与计算机连接或联网,与计算机交换信息。它还可以自己连接到互联网上,形成一个更大、更广泛的单机控制系统。
PLC还具有较强的自检功能,可进行自诊断。结果可自动记录。这为其维护增加了透明度,提供了便利。
丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能性;同时,也为工业系统的自动化、远动化和智能控制创造了条件。
其他电控制器没有PLC等丰富的功能;它是传统继电控制电路无法比拟的。
2.使用方便。
用PLC控制系统非常方便。这是因为:首先,PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程比接线更方便,更改程序比更改接线更方便!
其次,PLC硬件高度集成,已集成为各种小型模块。而且,这些模块是配套的,已经实现了系列化和规范化。PLC厂系统所需的模块,PLC厂商多有现货供应,可在市场上购买。因此,硬件系统的配置和施工也非常方便。
正因为如此,可编程序控制器才有这个“可”字。对于软件来说,它的程序可编,也不难编。对于硬件,其配置是可变的,而且也很容易改变。
具体来说,PLC有五个方面:
(1)配置方便:可连接控制系统需要确定使用哪个PLC,哪种类型,使用哪个模块,需要多少模块。确定后,您可以在市场上订购。
(2)安装方便:PLC硬件安装简单,组装方便。外接线有接线器,接线简单,一次接线后,更换模块时,将接线器安装在新模块上,无需再接线。只要做一些必要的DIP开关设置或软件设置,并准备好用户程序,就可以工作。
(3)编程方便:虽然PLC内没有实际的继电器、时间继电器和计数器,但它确实存在于程序(软件)和系统内存中。继电器控制系统很难想象它的数量。即使是小型PLC,内部继电器数量也可以千计,时间继电器数量也可以百计。此外,这些继电器的接点可以无限期地使用。PLC内部有很多逻辑器件,用户不再感到任何限制。唯一考虑的是进出点。无论内部入出点使用多少,都无关紧要。大型PLC的控制点可达万点以上,哪有这么大的现实系统?如果真的不够,也可以在网络上控制,不受任何限制。PLC的指令系统也非常丰富,不难实现各种开关量和模拟量的控制。PLC还有存储数据的内存区域,可以存储控制过程中要保存的所有信息。简而言之,由于PLC的强大功能,它在控制系统中的作用不再受到PLC本身的限制,而是人们的想象力或其他配套硬件设施。
PLC外设丰富,编程器种类繁多,使用方便,还有数据监控器,可以监控PLC的工作。还有许多使用PLC的软件,不仅可以使用类似于继电路设计的梯形图语言,还可以使用BASIC语言、C语言和自然语言。这也为PLC编程提供了便利。
PLC程序也便于存储、移植和再利用。PLC程序完善后,所有这些产品都可以使用。生产一个,复制一个。这比继电器电路台设备的接线、调试要容易得多。
(4)维修方便:
①PLC工作可靠,故障不多,大大降低了维修工作量。进一步介绍PLC的第三个特点。
②即使PLC出现故障,维修也很方便。这是因为PLC有很多故障提示信号,比如PLC支持内存保持数据的电池电压不足,相应的低电压信号指示。此外,PLC本身也可以记录故障。因此,PLC出现故障,易于诊断。同时,故障诊断后排故也很简单。可根据模块排故,可在模块备件市场购买,简单更换即可。至于软件,调试后不会出现故障,只要根据使用经验进行调整,就可以改进。
(5)改用方便:PLC用于某一设备。如果该设备不再使用,其使用的PLC也可以用于其他设备,只需改编程序即可。如果原设备与新设备有很大的不同,其一些模块也可以重用。
3.工作可靠。
用PLC控制系统是非常可靠的。这是因为PLC在硬件和软件方面采取了许多措施,以确保其可靠工作。事实上,如果PLC工作不可靠,就不能在工业环境中使用,也不能成为PLC。
(1)硬件:
PLC输入输出电路与内部CPU电隔离。其信息由光耦器件或电磁器件传输。此外,CPU板还具有抗电磁干扰的屏蔽措施。因此,可以保证PLC程序的运行不受外界电磁干扰,能够正常工作。
PLC使用的部件大多是无触点的,集成度高,数量不多,也为其可靠的工作提供了物质基础。
在机械结构设计和制造过程中,还采取了许多措施,使PLC能够安全可靠地工作,以保证PLC的抗振动性和抗冲击性。环境温度可高达50摄氏度,部分PLC可高达80-90度。
一些PLC模块可以热备,一个主机工作,另一个主机工作,但不参与控制,只备份。一旦工作主机出现故障,热备可自动更换。
进一步冗余,采用三取一设计,CPU、I/O模块、电源模块均为冗余或部分冗余。三套同时工作,最终输出取决于三者中大部分决定的结果。这使得系统出故障的概率几乎为零,万无一失。当然,这样的系统成本很高,只用于特别重要的场合,比如铁路站的道叉控制系统。
(2)软件:
PLC的工作模式是扫描和中断,这不仅可以保证它能够有序工作,避免继电控制系统中经常出现的“冒险竞争”,而且可以应急处理。保证了PLC对应急情况的及时响应,使PLC能可靠地工作。
为监控PLC运行程序是否正常,PLC系统都设置了"看门狗"(Watchingdog)监控程序。运行用户程序开始时,先清"看门狗"定时器,并开始计时。当用户程序一个循环运行完了,则查看定时器的计时值。若超时(一般不超过100ms),则报警。严重超时,还可使PLC停止工作。用户可依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时,则重复起始的过程,PLC将正常工作。显然,有了这个"看门狗"监控程序,可保证PLC用户程序的正常运行,可避免出现"死循环"而影响其工作的可靠性。
PLC还有很多防止及检测故障的指令,以产生各重要模块工作正常与否的提示信号。可通过编制相应的用户程序,对PLC的工作状况,以及PLC所控制的系统进行监控,以确保其可靠工作。
PLC每次上电后,还都要运行自检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的,用户可不干预。出现故障时有相应的出错信号提示。
正是PLC在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施,才确保了PLC具有可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上;出了故障平均修复时间也很短,几小时以至于几分钟即可。
曾有人做过为什么要使用PLC的问卷调查。在回答中,多数用户把PLC工作可靠作为选用它的主要原因,即把PLC能可靠工作,作为它的第一选择指标。
4.经济合算
高新技术的使用必将带来巨大的社会效益与经济效益,这是科技是第一生产力的体现,也是高新技术生命力之所在。PLC也是如此。
尽管使用PLC第一次投资要大些,但从全面及长远看,使用PLC还是经济的。这是因为:
使用PLC的投资虽大,但它的体积小、所占空间小,辅助设施的投入少;使用时省电,运行费少;工作可靠,停工损失少;维修简单,维修费少;还可再次使用以及能带来附加价值等等,从中可得更大的回报。所以,在多数情况下,它的效益是可观的。