一、PLC的簡要介紹
PLC即可編程序控制器（Programmable Controller,簡稱PC），在其早期主要應(yīng)用于開關(guān)量的邏輯控制，因此也稱可編程序控制器為可編程序邏輯控制器PLC（Programmable Logical Controller）。
可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、編程簡單、功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活通用與維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，目前在冶金、化工、交通、電力等工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的四大支柱(可編程序控制器技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM和數(shù)控技術(shù))之一。
在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導(dǎo)地位的。這種由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存在明顯的缺點(diǎn):體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度不高，尤其對(duì)生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應(yīng)性差。如果生產(chǎn)任務(wù)和工藝發(fā)生變化，就必須重新設(shè)計(jì)，并改變硬件結(jié)構(gòu)，這不僅影響了產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期，而且對(duì)于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)來說，不但設(shè)計(jì)困難，而且其可靠性不高，查找和排除故障也往往是費(fèi)時(shí)和困難的。
在這種形勢下，60年代末可編程控制器在美國首先出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。PLC的基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。
PLC通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)。
可編程控制器對(duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。由于它本身具有可靠性高，編程簡單，使用方便，控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單等優(yōu)點(diǎn)，可編程控制器正成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。
二、PLC的選型
通過分析可知，所需的控制的電氣元器件有按鈕開關(guān)和指示燈等。具體如表3-1所示。 通過對(duì)旋轉(zhuǎn)門控制要求的分析，PLC控制輸入信號(hào)有22個(gè)，輸出接點(diǎn)共8個(gè)。按照預(yù)留15%-20%的接點(diǎn)數(shù)來計(jì)算，輸入接點(diǎn)至少要30個(gè)，輸出接點(diǎn)至少要10個(gè)。
本系統(tǒng)是個(gè)簡單控制系統(tǒng)，按一般經(jīng)驗(yàn)來估算，同時(shí)由上段對(duì)I/O接點(diǎn)的分析主要有：開關(guān)量輸入字節(jié)數(shù)：30×15=450
開關(guān)量輸出字節(jié)數(shù)：10×8=80
系統(tǒng)推斷定時(shí)器/計(jì)數(shù)器字節(jié)數(shù)：8×1=8
總計(jì)大約需要538個(gè)字節(jié)數(shù)容量。加上預(yù)留30%，有1K的程序容量足夠了。 由以上可得，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。在常用的PLC產(chǎn)品中SIMATIC-S7-200系列可編程控制器是當(dāng)今國內(nèi)外Z新，Z具特色、Z具代表性的PLC。在此系列PLC中設(shè)置了高數(shù)計(jì)數(shù)器，對(duì)來自特定的輸入繼電器的高頻脈沖進(jìn)行中斷處理，擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用領(lǐng)域。本系統(tǒng)選擇了SIMATIC-S7-200型PLC，參數(shù)見表3-1。由PLC型號(hào)主回路電壓AC（100～240）V；輸入端參數(shù)為電壓DC24V，電流5/7mA；繼電器輸出端電壓AC150V，DC30V以內(nèi)。
三、 PLC的I/O點(diǎn)分配
輸入輸出端口的保護(hù)及分配： PLC輸入口電壓定額一般為直流24V，有一些輸入口是不接電源的，輸出口的電壓定額常接工頻低壓交流電源和直流電源。當(dāng)輸入口端連接電感類設(shè)備時(shí),為了防止電路關(guān)斷時(shí)刻產(chǎn)生高電壓對(duì)輸入輸出口造成破壞，應(yīng)在感性元件兩端加接保護(hù)元件。對(duì)于直流電源，應(yīng)并接續(xù)流二極管，對(duì)于交流電路應(yīng)并接阻容電路。阻容電路中電阻可取51~120歐，電容可以取0.1~0.47uF。電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電源，續(xù)流二極管可以選1A的管子，其額定電壓應(yīng)大于電源電壓的3倍。對(duì)PLC輸入端電阻分析，自帶電阻為3k歐，對(duì)于DC24V的電流為標(biāo)準(zhǔn)電流，對(duì)輸入口保護(hù)不需做特別處理。輸出為直流感性負(fù)載時(shí)，需在負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管或齊納二極管加以抑制。查有關(guān)資料時(shí)，在直流感性負(fù)載輸出時(shí)可選電流為1A左右的二極管，電阻約為50歐左右。本系統(tǒng)中輸出口選交流電源，電阻取65歐。
