核心定位：二者的关系
电气控制技术是工业自动化领域里最基础的那一层东西, 它的作用在于解决电路怎么才能够按照逻辑来进行接通或者断开这一类的问题, 而可编程控制器也就是咱们常说的PLC, 则是电气控制系统里面那种智能化的执行核心所在, 因为它把以前那种传统的依靠继电器来形成的逻辑关系, 给升级替换成了能够通过编程来实现的数字形式逻辑, 所以PLC被大家看作是控制系统的脑袋瓜子, 它能够负责收集各种信号、去进行计算和做出判断、然后再向外发出操作的指令, 至于那些接触器还有继电器以及传感器之类的电气元件, 它们扮演的就是四肢的角色, 专门负责去实施那些实实在在的物理动作。
这两种东西之间的关系, 其实是那种叫做决策层的部位和那个叫做执行层的部位之间的关联, 这两部分都是不可或缺的, 缺少任何一个都不行。
PLC核心工作原理
PLC会按照一个很严格的周期性扫描机制在工作, 这种工作方式在每个执行周期里面, 可以被分成三个不同的阶段。
1. 对输入采样进行操作, 也就是去循环地把所有输入端子的状态给读取出来, 然后再把它们写入到输入映像寄存器里面去, 在这个阶段, 外部的输入就被冻结住了。
2. 在程序执行这个阶段里, 处理器会对着用户写好的那一串东西进行工作。它的做法是从上边往下去挨个看每一行指令。接着它就去算那些逻辑方面的问题。最后算出来的那些结果就会被放到输出映像寄存器里头去存放住。
3. 把输出映像寄存器里那个值, 一次性全都送到输出锁存器里头去, 接着去驱动外面的那些负载设备。
一个完整扫描周期的时间长短, 它其实取决于程序本身有多长, 还有中央处理器的性能好不好, 现在市面上常见的主流可编程逻辑控制器, 它们的扫描周期一般都是在1毫秒到10毫秒之间的。
选型关键参数（实操要点）
工程选型须逐项确认以下参数：
统计现场所有的输入部分, 这其中包括按钮、传感器以及限位开关, 还有输出部分, 像是电磁阀、指示灯和变频器的使能端这些设备, 在此基础上保留20%到30%的余量。
CPU性能这一项, 如果是小型项目, 且I/O少于64个点的话, 可以选择经济型的设备。例如西门子的S7-1200系列, 或者三菱的FX系列也属于此类。若是中大型的项目, 就应当选择模块化的设备。具体的型号可以是西门子的S7-1500系列, 或者是欧姆龙的CP4E系列设备。
通信接口: 要弄明白是不是得用PROFINET, 或者Modbus TCP, 又或者EtherCAT这样的一些工业总线, 另外还有跟上面系统SCADA和MES之间要对接的那些事情。
在环境与防护这一方面, 如果是在户外工作或者有非常多粉尘的地方使用, 需要选择防护等级达到IP65以上的产品。如果环境中的振动非常强烈, 那么就应该选择具有抗震功能的产品。
大家可以去 www.lingheal.com 这个地方, 查阅那详细的选型对照表还有主流的牌子规格书, 这个平台把各个厂家的典型接线方法参数对比情况都汇总起来了。
典型应用场景
在设备这一块里, 针对小型设备的控制来说, 主要就是指像单机产线还有包装机械这类情况。在这些场景下, 往往会用到经济型的PLC加上继电器的组合方式来进行操作和管理。
中型产线联动这个状况, 涉及到多台设备之间的相互协调, 并且还包括了AGV也就是自动导引车的调度工作, 这些工作都是由模块化的PLC以及运动控制这个模块共同来完成的。
大型的流程工业, 比方说冶金和化工这样的领域, 它们做的是连续过程控制, 这种控制采用的是大型的可编程逻辑控制器以及分散控制系统混合在一起的架构。
趋势与实施注意
现在的人都在讲, 可编程逻辑控制器正在和工业物联网进行深度的融合, 这一点是显而易见的, 同时呢, 那些支持OPC UA协议的设备所占的比例是在一年比一年地提升的。
大家在具体的工程实施过程中, 必须要注意到一些非常关键的事情, 比如说在进行程序的编写时, 一定要去遵循IEC 61131-3这个标准, 这个标准里面包含了梯形图、SFC这些内容, 还有ST以及FBD这样的东西。
还有一点就是, 在调试这个阶段, 请务必一定要先使用仿真工具来对逻辑进行验证, 要确保确认没有错误之后，再去进行上机操作, 这样一来, 就可以避免因为短路或者是误动作而最终造成设备的损坏了。
