PLC基础及应用教程(三菱FX2N系列):第2版
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1.2.5 常用PLC简介

世界上的PLC产品可按地域分成三大流派,即美国的PLC产品、欧洲的PLC产品和日本的PLC产品。美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研发的,因此它们的PLC产品有明显的差异性。日本的PLC技术由美国引进,对美国的PLC产品有一定的继承性,但日本的主推产品定位在小型PLC上。美国和欧洲则以大中型PLC领先。

1.美国的PLC产品

美国是PLC生产大国,有100多家PLC厂商,著名的有A-B公司、通用电气(GE)公司、莫迪康(MODICON)公司、德州仪器(TI)公司、西屋公司等。其中A-B公司是美国最大的PLC制造商,其产品约占美国PLC市场的一半。

2.欧洲的PLC产品

德国的西门子(SIEMENS)公司、AEG公司、法国的TE公司是欧洲著名的PLC厂商。其中西门子在中、大型PLC产品领域与美国的A-B公司齐名。

西门子公司的PLC产品主要是S7系列,该系列PLC功能强大、性价比高。其中S7-200系列及S7-1200系列属于微型PLC,在我国得到广泛应用,S7-300系列属于中小型PLC,S7-400系列属于中高性能的大型PLC。

3.日本的PLC产品

日本的小型PLC最具特色,在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机,所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC厂商,如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、东芝等,在世界小型PLC市场上,日本产品占总量的70%左右。

三菱公司的PLC包括FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC系列产品,其中FX2N系列PLC以其功能强大、使用灵活及整体式小型机等优势在我国有着广泛的应用市场。其升级(三代)微型PLC包括FX3U、FX3UC、FX3G系列产品,具有很好的扩展性及兼容性,可以连接FX2N系列PLC的I/O扩展模块和特殊功能模块,组合出性价比高的控制系统。

三菱公司的大中型机有A系列、QnA系列、Q系列,具有丰富的网络功能,I/O点数可达8192点。其中Q系列具有超小的体积、丰富的机型、灵活的安装方式、双CPU协同处理、多存储器、远程口令等特点,是三菱公司现有PLC中性能最高的PLC。

4.我国的PLC产品

我国有许多厂家、科研院所从事PLC的研制与开发,推出了多种型号的PLC产品。如中国科学院自动化研究所的PLC-0088,北京联想计算机集团公司的GK-40,上海机床电器厂有限公司的CKY-40,上海起重电器厂有限公司的CF-40MR/ER,苏州电子计算机厂的YZ-PC-001A,北京机械工业自动化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40,杭州机床电器厂的DKK02,天津中环自动化仪表公司的DJK-S-84/86/480,上海自力电子设备厂的KKI系列,上海香岛机电制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256,无锡华光电子工业有限公司的SR-10、SR-20/21等。

5.现代PLC控制技术

随着科学技术的发展,PLC也正向着高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能的方向发展。

(1)大容量、小体积、多功能

大型PLC的I/O点数可达14336点,采用32位微处理器、多CPU并行处理、大容量存储器、高速化扫描,可同时进行多任务操作,特别是增强了过程控制和数据处理功能。

(2)标准化的编程语言

PLC的软硬件体系结构都是封闭的,为了使各厂商的PLC产品相互兼容,IEC制定了可编程逻辑控制器标准(IEC 1131),其中IEC 1131-3是PLC的语言标准。该标准中有顺序功能图(SFC)、梯形图、功能块图、指令表和结构文本共五种编程语言,允许编程者在同一程序中使用多种编程语言。

目前,已有越来越多的工控产品厂商推出了符合IEC 1131-3标准的PLC指令系统或在个人计算机上运行的软件包。如三菱全系列可编程控制器的编程软件GX Developer;西门子公司的STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件给用户提供了两套指令集,一套指令集符合IEC 1131-3标准,另一套指令集(SIMATIC指令集)中的大多数指令也符合IEC 1131-3标准。

(3)智能型I/O模块

智能型I/O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件,它们的CPU和PLC的主CPU并行工作,占用主CPU的时间很少,有利于提高PLC的扫描速度。智能型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。智能型I/O模块可以完成PLC主CPU难以兼顾的功能,简化某些控制领域的系统设计和编程,提高PLC的适应性和可靠性。

智能型I/O模块主要有模拟量I/O、高速计数输入、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码输入/输出、模糊控制器、PID回路控制、通信等模块。

(4)软件化PLC功能

目前已有很多厂商推出了在工业计算机上运行的可实现PLC功能的软件包,基于计算机的编程软件包正逐步取代编程器。随着计算机在工业控制现场中的广泛应用,与之配套的工业控制系统的组态软件也相应产生,利用这些软件可以方便地进行工业控制流程的实时和动态监控,完成各种复杂的控制功能,同时提高系统可靠性,节约控制系统的设计时间。

(5)现场总线型PLC

使用现场总线后,自控系统的配线、安装、调试和维护等方面的费用可以节约2/3左右,而且,操作员可以在中央控制室实现远程控制,对现场设备进行参数调节,也可通过设备的自诊断功能寻找故障点。现场总线I/O与PLC可以组成廉价的DCS,现场总线控制系统将DCS的控制站功能分散给现场控制设备,仅靠现场总线设备就可以实现自动控制的基本功能。

例如,将电动调节阀及其驱动电路、输出特性补偿、PID控制和运算、阀门自校验和自诊断功能集成在一起,再配上温度变送器就可以组成一个闭环温度控制系统,有的传感器也可植入PID控制功能。