1.2 可編程控制器基本特點(diǎn)


    從討論P(yáng)LC的工作原理知，PLC的輸入與輸出在物理上是彼此隔開的，其間的聯(lián)系是靠運(yùn)行存儲(chǔ)于它的內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。它的入出相關(guān)，不是靠物理過程，不是用線路；而是靠信息過程，用軟邏輯聯(lián)系。它的工作基礎(chǔ)是用好信息。


    信息不同于物質(zhì)與能量，有自身的規(guī)律。信息便于處理，便于傳遞，便于存儲(chǔ)；信息還可重用，等等。正是由于信息的這些特點(diǎn)，決定了PLC的基本特點(diǎn)。


    下面介紹PLC的四個(gè)特點(diǎn)：


    1.2.1 功能豐富


    PLC的功能非常豐富。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲(chǔ)信息的內(nèi)部器件有關(guān)。


    它的指令多達(dá)幾十條、幾百條，可進(jìn)行各式各樣的邏輯問題的處理，還可進(jìn)行各種類型數(shù)據(jù)的運(yùn)算。凡普通計(jì)算機(jī)能做到的，它也都可作到。


    它的內(nèi)部器件，即內(nèi)存中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，種類繁多，容量宏大。I/O繼電器，可以用以存儲(chǔ)入、出點(diǎn)信息的，少的幾十、幾百，多的可達(dá)幾千、幾萬，以至10幾萬。這意味著它可進(jìn)行這么多I/O點(diǎn)的入出信息變換，進(jìn)行這么大規(guī)模的控制。

    它的內(nèi)部種種繼電器，相當(dāng)于中間繼電器，數(shù)量更多。內(nèi)存中一個(gè)位就可作為一個(gè)中間繼電器，怎么不多！


    它的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。小小的箱體或模塊，其內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)數(shù)器可達(dá)成百、成千。這也是因?yàn)橹灰脙?nèi)存中的一個(gè)字，再加一些標(biāo)志位，即可成為定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，所以才那么多。 


    而且，這些內(nèi)部器件還可設(shè)置成丟電保持的，或丟電不保持的，即上電后予以清零的。以滿足不同的使用要求。這些也是繼電器件所難以做到的。


    它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)還可用以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，幾百、幾千、幾萬字的信息都可以存，而且，掉電后還不丟失。


    PLC還有豐富的外部設(shè)備，可建立友好的人機(jī)界面，以進(jìn)行信息交換?？伤腿氤绦?，送入數(shù)據(jù)，可讀出程序，讀出數(shù)據(jù)。而且讀、寫時(shí)可在圖文并茂的畫面上進(jìn)行。數(shù)據(jù)讀出后，可轉(zhuǎn)儲(chǔ)，可打印。數(shù)據(jù)送入可鍵入，可以讀卡入，等等。


    PLC還具有通訊接口，可與計(jì)算機(jī)鏈接或聯(lián)網(wǎng)，與計(jì)算機(jī)交換信息。自身也可聯(lián)網(wǎng)，以形成單機(jī)所不能有的更大的、地域更廣的控制系統(tǒng)。


    PLC還有強(qiáng)大的自檢功能，可進(jìn)行自診斷。其結(jié)果可自動(dòng)記錄。這為它的維修增加了透明度，提供了方便。


    豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能；同時(shí)，也為工業(yè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、遠(yuǎn)動(dòng)化及其控制的智能化創(chuàng)造了條件。


    像PLC這樣集豐富功能于一身，是別的電控制器所沒有的；更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。

    1.2.2 使用方便

    用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非常方便的。這是因?yàn)椋菏紫萈LC控制邏輯的建立是程序, 用程序代替硬件接線。編程序比接線，更改程序比更改接線，當(dāng)然要方便得多！


    其次PLC的硬件是高度集成化的，已集成為種種小型化的模塊。而且，這些模塊是配套的，已實(shí)現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。種種控制系統(tǒng)所需的模塊，PLC廠家多有現(xiàn)貨供應(yīng)，市場(chǎng)上即可購得。所以，硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。


    正因如此，用可編程序控制器才有這個(gè)"可"字。對(duì)軟件講，它的程序可編，也不難編。對(duì)硬件講，它的配置可變，而且也易于變。


    具體地講，PLC有五個(gè)方面的方便： 


    （1）配置方便：可接控制系統(tǒng)的需要確定要使用哪家的 PLC，那種類型的，用什么模塊，要多少模塊，確定后，到市場(chǎng)上定貨購買即可。


    （2）安裝方便：PLC硬件安裝簡(jiǎn)單，組裝容易。外部接線有接線器，接線簡(jiǎn)單，而且一次接好后，更換模塊時(shí)，把接線器安裝到新模塊上即可，都不必再接線。內(nèi)部什么線都不要接，只要作些必要的DIP開關(guān)設(shè)定或軟件設(shè)定，以及編制好用戶程序就可工作。


    （3）編程方便：PLC內(nèi)部雖然沒有什么實(shí)際的繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器，但它通過程序（軟件）與系統(tǒng)內(nèi)存，這些器件卻實(shí)實(shí)在在地存在著。其數(shù)量之多是繼電器控制系統(tǒng)難以想象的。即使是小型的PLC，內(nèi)部繼電器數(shù)都可以千計(jì)，時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)也以百計(jì)。而且，這些繼電器的接點(diǎn)可無限次地使用。PLC內(nèi)部邏輯器件之多，用戶用起來已不感到有什么限制。唯一考慮的只是入出點(diǎn)。而這個(gè)內(nèi)部入出點(diǎn)即使用得再多，也無關(guān)緊要。大型PLC的控制點(diǎn)數(shù)可達(dá)萬點(diǎn)以上，哪有那么大的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)？若實(shí)在不夠，還可聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制，不受什么限制。PLC的指令系統(tǒng)也非常豐富，可毫不困難地實(shí)現(xiàn)種種開關(guān)量，以及模擬量的控制。PLC還有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)存區(qū)，可存儲(chǔ)控制過程的所有要保存的信息。……總之，由于PLC功能之強(qiáng)，發(fā)揮其在控制系統(tǒng)的作用，所受的限制已不是PLC本身，而是人們的想象力，或與其配套的其它硬件設(shè)施了。


    PLC的外設(shè)很豐富，編程器種類很多，用起來都較方便，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控器，可監(jiān)控PLC的工作。使用PLC的軟件也很多，不僅可用類似于繼電電路設(shè)計(jì)的梯形圖語言，有的還可用BASIC語言、C語言，以至于自然語言。這些也為PLC編程提供了方便。


    PLC的程序也便于存儲(chǔ)、移植及再使用。某定型產(chǎn)品用的PLC的程序完善之后，凡這種產(chǎn)品都可使用。生產(chǎn)一臺(tái)，拷貝一份即可。這比起繼電器電路臺(tái)臺(tái)設(shè)備都要接線、調(diào)試，要省事及簡(jiǎn)單得多。


    （4）維修方便：這是因?yàn)椋?br />

    ①PLC工作可靠，出現(xiàn)故障的情況不多，這大大減輕了維修的工作量。這在講述PLC的第三個(gè)特點(diǎn)時(shí)，還將進(jìn)一步介紹。


    ②即使PLC出現(xiàn)故障，維修也很方便。這是因?yàn)镻LC都設(shè)有很多故障提示信號(hào)，如PLC支持內(nèi)存保持?jǐn)?shù)據(jù)的電池電壓不足，相應(yīng)的就有電壓低信號(hào)指示。而且，PLC本身還可作故障情況記錄。所以，PLC出了故障，很易診斷。同時(shí)，診斷出故障后排故也很簡(jiǎn)單。可按模塊排故，而模塊的備件市場(chǎng)可以買到，進(jìn)行簡(jiǎn)單的更換就可以。至于軟件，調(diào)試好后不會(huì)出故障，再多只要依據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，使之完善就是了。


    （5）改用方便：PLC用于某設(shè)備，若這個(gè)設(shè)備不再使用了，其所用的PLC還可給別的設(shè)備使用，只要改編一下程序，就可辦到。如果原設(shè)備與新設(shè)備差別較大，它的一些模塊還可重用。

    1.2.3 工作可靠

    用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非?？煽康?。這是因?yàn)镻LC在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。事實(shí)上，如果PLC工作不可靠，就無法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用，也就不成其為PLC了。


    1·在硬件方面：


    PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且，CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。


    PLC使用的元器件多為無觸點(diǎn)的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。


    在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上，為使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保PLC耐振動(dòng)、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達(dá)攝氏50多度，有的PLC可高達(dá)80--90度。


    有的PLC的模塊可熱備，一個(gè)主機(jī)工作，另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份。一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障，熱備的可自動(dòng)接替其工作。


    還有更進(jìn)一步冗余的，采用三取一的設(shè)計(jì)，CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時(shí)工作，最終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零，做到萬無一失。當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)成本是很高的，只用于特別重要的場(chǎng)合，如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。


    2．在軟件方面：


    PLC的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的"冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)"，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了PLC對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng)，使PLC能可靠地工作。


    為監(jiān)控 PLC運(yùn)行程序是否正常，PLC系統(tǒng)都設(shè)置了"看門狗"（Watching dog）監(jiān)控程序。運(yùn)行用戶程序開始時(shí)，先清"看門狗"定時(shí)器，并開始計(jì)時(shí)。當(dāng)用戶程序一個(gè)循環(huán)運(yùn)行完了，則查看定時(shí)器的計(jì)時(shí)值。若超時(shí)（一般不超過100ms），則報(bào)警。嚴(yán)重超時(shí)，還可使PLC停止工作。用戶可依報(bào)警信號(hào)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。定時(shí)器的計(jì)時(shí)值若不超時(shí)，則重復(fù)起始的過程，PLC 將正常工作。顯然，有了這個(gè)"看門狗"監(jiān)控程序，可保證PLC用戶程序的正常運(yùn)行，可避免出現(xiàn)"死循環(huán)"而影響其工作的可靠性。


    PLC還有很多防止及檢測(cè)故障的指令，以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號(hào)?？赏ㄟ^編制相應(yīng)的用戶程序，對(duì)PLC的工作狀況，以及PLC所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以確保其可靠工作。


    PLC每次上電后，還都要運(yùn)行自檢程序及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了的，用戶可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時(shí)有相應(yīng)的出錯(cuò)信號(hào)提示。


    正是PLC在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施，才確保了PLC具有可靠工作的特點(diǎn)。它的平均無故障時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上；出了故障平均修復(fù)時(shí)間也很短，幾小時(shí)以至于幾分鐘即可。


    曾有人做過為什么要使用 PLC的問卷調(diào)查。在回答中，多數(shù)用戶把PLC工作可靠作為選用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作為它的首選指標(biāo)。

    1.2.4 經(jīng)濟(jì)合算

    高新技術(shù)的使用必將帶來巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，這是科技是第一生產(chǎn)力的體現(xiàn)，也是高新技術(shù)生命力之所在。PLC也是如此。


    盡管使用PLC首次投資要大些，但從全面及長(zhǎng)遠(yuǎn)看，使用PLC還是經(jīng)濟(jì)的。這是因?yàn)椋?br />

    使用PLC的投資雖大，但它的體積小、所占空間小，輔助設(shè)施的投入少；使用時(shí)省電，運(yùn)行費(fèi)少；工作可靠，停工損失少；維修簡(jiǎn)單，維修費(fèi)少；還可再次使用以及能帶來附加價(jià)值等等，從中可得更大的回報(bào)。所以，在多數(shù)情況下，它的效益是可觀的。