可编程控制器当前的几个主要发展趋势
1. 向高集成、高性能、高速度,大容量发展
微处理器技术、存储技术的发展十分迅猛,功能更强大,价格更便宜,研发的微处理器针对性更强。这为可编程序控制器的发展提供了良好的环境。大型可编程序控制器大多采用多CPU结构,不断地向高性能、高速度和大容量方向发展。
在模拟量控制方面,除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块,某些可编程序控制器还具有模糊控制、自适应、参数自整定功能,使调试时间减少,控制精度提高。
2. 向普及化方向发展
由于微型可编程序控制器的价格便宜,体积小、重量轻、能耗低,很适合于单机自动化,它的外部接线简单,容易实现或组成控制系统等优点,在很多控制领域中得到广泛应用。
3. 向模块化、智能化发展
可编程序控制器采用模块化的结构,方便了使用和维护。智能I/O模块主要有模拟量I/O、高速计数输人、中断输入、机械运动控制、热电偶输入、热电阻输入、条形码阅读器、多路BCD码输人/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信等模块。智能I/O模块本身就是一个小的微型计算机系统,有很强的信息处理能力和控制功能,有的模块甚至可以自成系统,单独工作。它们可以完成可编程序控制器的主CPU难以兼顾的功能,简化了某些控制领域的系统设计和编程,提高了可编程序控制器的适应性和可靠性。
4. 向软件化发展
编程软件可以对可编程序控制器控制系统的硬件组态,即设置硬件的结构和参数,例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通信接口的参数等。在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序,并可以实现不同编程语言的相互转换。可编程序控制器编程软件有调试和监控功能,可以在梯形图中显示触点的通断和线圈的通电情况,查找复杂电路的故障非常方便。历史数据可以存盘或打印,通过网络或Modem卡,还可以实现远程编程和传送。
个人计算机(PC)的价格便宜,有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。目前已有多家厂商推出了在PC上运行的可实现可编程序控制器功能的软件包,如亚控公司的KingPLC。“软PLC"在很多方面比传统的“硬PLC"有优势,有的场合“软PLC"可能是理想的选择。
5. 向通信网络化发展
伴随科技发展,很多工业控制产品都加设了智能控制和通信功能,如变频器、软启动器等。可以和现代的可编程序控制器通信联网,实现更强大的控制功能。通过双绞线、同轴电缆或光纤联网,信息可以传送到几十公里远的地方,通过Modem和互联网可以与世界上其他地方的计算机装置通信。
相当多的大中型控制系统都采用上位计算机加可编程序控制器的方案,通过串行通信接口或网络通信模块,实现上位计算机与可编程序控制器交换数据信息。组态软件引发的上位计算机编程革命,很容易实现两者的通信,降低了系统集成的难度,节约了大量的设计时间,提高了系统的可靠性。国际上比较的组态软件有Intouch、Fix等,国内也涌现出了组态王、力控等一批组态软件。有的可编程序控制器厂商也推出了自己的组态软件,如西门子公司的WINCC。
我国有不少的厂家研制和生产过PLC,但是还没有出现有影响力和较大市场占有率的产品,目前我国使用的PLC几乎都是国外品牌的产品。
在全世界上百个PLC制造厂中,有几家举足轻重的公司。它们是美国Rockwell自动化公司所属的A.B(Allen & Bradly)公司、GE-Fanuc公司,德国的西门子(Siemens)公司和法国的施耐德(Schneider)自动化公司,日本的三菱公司和欧姆龙(OMRON)公司。这几家公司控制着全世界80%以上的PLC市场,它们的系列产品有其技术广度和深度,从微型PLC到有上万个I/O(输入,输出)点的大型PLC应有尽有。
与个人计算机相比,PLC在标准化方面作得较差:PLC的软、硬件体系结构是封闭的而不是开放的;绝大多数PLC使用专用的总线、专用通信网络及协议;各种PLC产品的编程语言在表示方式、寻址方式和语法结构上都不一致,使得它们互不兼容。国际电工委员会的IEC6113l-3《可编程序控制器的编程软件标准》为PLC编程的标准化铺平了道路。不少厂家正在开发以PC(个人计算机)为硬件平台、在Windows操作系统下、符合IEC61131-3的新一代开放体系结构的PLC。
目前部分厂家已推出了符合或接近IEC61131-3标准的编程软件,但是仍然有相当多的PLC产品的编程语言与IEC6113l-3有较大的差异。尽管如此,各种PLC产品在软件上还是比较接近的,学好了一种PLC的编程语言,再学别的PLC就比较容易了。
(一)决定系统所需的动作及次序。
当使用可编程控制器时,重要的一环是决定系统所需的输入及输出。输入及输出要求:
(1) 步是设定系统输入及输出数目。
(2) 第二步是决定控制先后、各器件相应关系以及作出何种反应。
(二)对输入及输出器件编号
每一输入和输出,包括定时器、计数器、内置寄存器等都有一个唯一的对应编号,不能混用。
(三)画出梯形图。
根据控制系统的动作要求,画出梯形图。
梯形图设计规则
(1)触点应画在水平线上,并且根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的控制路径来画。
(2)不包含触点的分支应放在垂直方向,以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。
(3)在有几个串联回路相并联时,应将触头多的那个串联回路放在梯形图的上面。在有几个并联回路相串联时,应将触点多的并联回路放在梯形图的左面。这种安排,所编制的程序简洁明了,语句较少。
(4)不能将触点画在线圈的右边。
(四)将梯形图转化为程序
把继电器梯形图转变为可编程控制器的编码,当完成梯形图以后,下一步是把它的编码编译成可编程控制器能识别的程序。
这种程序语言是由序号(即地址)、指令(控制语句)、器件号(即数据)组成。地址是控制语句及数据所存储或摆放的位置,指令告诉可编程控制器怎样利用器件作出相应的动作。
(五)在编程方式下用键盘输入程序。
(六)编程及设计控制程序。
(七)测试控制程序的错误并修改。
(八)保存完整的控制程序。