电气控制加上可编程逻辑控制器也就是大家常说的PLC, 它们其实是工业自动化领域里面非常核心的基础部分, 并且呢PLC是通过那种可以编程的硬件电路以及相关的软件逻辑, 去代替掉传统的那种继电接触式控制系统, 从而就能够实现电气控制整个过程当中的自动化管理以及数字化管理, 所以说啊要理解PLC到底是什么工作原理以及如何把它的功能方法应用在具体场景里, 这可是掌握整个现代电气控制体系的一个非常关键的重要环节。
一、PLC基本原理
PLC的核心是由中央处理单元、也叫做CPU,加上输入模块、输出模块、还有电源模块以及编程接口施甸县城市供水服务中心, 这五部分共同组成的, 它的工作过程是遵循着一种循环的扫描机制, 这种机制的具体表现就是先把信号输入进来进行采样, 然后去执行程序, 最后再把结果刷新输出到一个循环里面持续运行的。
1. 在输入这个采样阶段里面, CPU要去读取所有那个输入端子现在的实时状态, 就像按钮呀或者是传感器信号这样的东西, 然后把它们存储到那个输入映像寄存器里去。
2. 在程序执行的那个阶段, 中央处理单元会按照用户自己所编写的梯形图或者是指令表程序去进行操作, 它会把里面包含的逻辑运算内容一条条地加以执行。
3. 就是进入输出刷新阶段, 这个过程是把算出来的结果写进输出映像寄存器里面去, 然后让继电圈、接触器还有变频器等这些执行零件都动起来。
一个完整的扫描周期需要花上几毫秒的时间, 或者也会用到几十毫秒的时间来把它完成掉, 它就这样循环往复地一直去执行, 直到整个系统最终停止运行才罢休。
二、电气控制与PLC的关系
传统的电气控制主要依靠继电器来进行逻辑处理。这种处理方式是通过物理上的硬接线, 来实现诸如“与”、“或”、“非”等布尔运算相关的功能。PLC则把这种硬接线形式的逻辑转换成了通过软件程序来运行的方式。它的一个核心优势是体现在这里:
这个系统是灵活的并且是可以更改的, 如果我们要修改控制逻辑的话, 是完全不需要去改接线的, 而是只需要更改一下程序就就可以了。
集成度方面表现得很高, 具体来说, 是一台PLC就可以替代掉几十个继电器以及定时计数器这些设备的东西。
它的扩展能力很强, 具体的做法是通过增加输入输出模块, 就可以把控制规模给扩大。
可靠性是非常高的, 因为它里面没有机械磨损的问题, 平均无故障的时间远远超过了传统的继电器系统。
PLC并不是彻底地去取代继电器的那个控制方式, 而是把它自己当成一个上位控制器来存在, 再去和接触器、断路器、电机这些底层电气元件去做协同的互动, 最终构建出一个完整的电气控制回路。
三、PLC核心应用场景
PLC在工业电气控制中的应用场合, 现在人们可以把它说清楚, 它涵盖的这些具体场景是典型的, 也就是说下面这些情况都属于这种典型的状况:
1. 在电机控制领域,可以通过可编程逻辑控制器输出信号来驱动接触器以及变频器。借助这种方式电气控制与可编程序控制器的原理及应用, 能够实现对电动机的启动与停止操作。同时, 也可以完成电动机的正转和反转控制。此外, 还能对电动机的速度进行调整。如果需要控制多台电动机, 还可以实现它们之间的联动运行。
2. 我们对生产线里的那些有多个工位和多个设备的先后动作顺序, 进行了非常精确的时序管理。
3. 所谓的闭环调速, 其实就是要配合着编码器啊、压力传感器这些可以反馈信号的东西来一起用。这样做的目的, 就是为了能够实现那个Pid这样的闭环控制作用。等到这一切都起作用以后, 就能够实现稳定地对外去输出转速或者流量的这样一个结果了。
4. 安全联锁这个功能, 是在设备出现诸如过流或者过温这些异常情况的时候, PLC会根据提前设置好的逻辑, 自动把有故障的那个回路切断掉, 这样就起到了保护设备还有人员安全的作用。
5. 在数据处理与通信方面, 我们使用Modbus协议, 还会使用Profibus协议等, 将控制数据上传到SCADA系统里, 也上传到MES系统里, 这样就实现了远程监控。
如果你想要更深入地了解PLC选型与工程实施, 你可以参考www.ynsdxgs.cn这个相关的技术资源。这样可以让你获取从原理到落地实施的完整资料。
四、对于大家的学习路径,我这里给出一些建议。
电气控制以及PLC的应用电气控制与可编程序控制器的原理及应用, 这种情况已经从对单一设备进行控制的阶段, 扩展到了能够实现整个工厂实现自动化的阶段。掌握PLC的相关原理这件事, 不仅仅是电气工程师必须掌握的核心技能, 同时也是去理解智能制造以及与工业互联网在底层的逻辑所构成的基础。
建议学习者从梯形图编程这样一个起点入手, 结合典型的电气控制电路进行反复的实际操作, 在这个过程中需要逐步过渡到结构化文本也就是ST这样的编程方式, 同时也要掌握运动控制这些属于进阶内容的应用范围。
