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W10 PLC 简明入门

好久不见,今天讲讲三个月前有位伙伴点的菜——PLC。直接讲PLC恐怕不能很好了解,作为简明入门自然是要一并讲清楚PLC的整个大背景——计算机控制系统,你可以理解为工业控制系统。如果想直接上手西门子PLC软件,跳转到这。

没有什么比类比更容易去讲清楚这个玩意儿。

设想,我们手动遥控器去控制一架无人机去侦察、探索。而计算机控制系统把你这个人换成了一台计算机,无人机换成执行器,可能是一个水箱的开关阀门,也可能是一个电机,总之都是和工业生产相关的东西。而无人机上的相机换成各种检测仪表,去测量液位、温度、流量等等,也是工业相关的东西。无人机遥控可能是用2.4GHz专有协议无线通信的,在工控系统中我们会换成专门的通信手段

我们在玩无人机的时候,会通过传回的画面来控制,防止无人机撞到树上。这就像闭环控制。在工控系统中,我们也是类似这样的控制方式,将这四个部分串联、组合起来,构成一套运作逻辑。比如要控制水箱水位,检测水箱水位过高,计算机发出信号,排水阀打开去降低水位。

那它和常规的控制有什么区别呢?

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这么一类比貌似只是换成了工业场景。没错!我们玩的小车、无人机可能玩一段时间就坏了或者只能在很常规的环境中玩。但工业控制系统特别强调一件事——可靠。(当然还特别关注可维护性实时性网络通信

在检测仪表中,我们会为他们制定防爆和防护的等级编号来确保可靠。防爆就是防止仪表的电火花引爆其工作环境中的气体和粉尘。防护就是防止外部的水、灰尘等异物进入,损坏仪表。

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执行器方面的安全可靠上,选型就不赘述了,值得注意的是要从保证人员和设备安全角度来确定正反作用。比如,当执行器不受控(无信号)时,阀门处于关闭位置危害性小,则选正作用式(接收到信号就打开)。

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在通信方面,工业控制系统通过一些网络拓扑结构来实现多台主机、设备的通信。最常见的是总线结构、星型、环型、树型。他们彼此之间通信核心就分为三层:物理层面怎么接线、传输协议怎么保证数据送达(实时性、设备地址等等)、应用协议规定数据格式。

现在比较普遍使用现场总线和工业以太网两类通信。现场总线的物理层面比较常见的是RS485接口,差动、双线平衡传输,共模干扰抑制能力强,而传输和应用则有Profibus、P-NET等等。工业以太网物理层一般用标准以太网物理层(IEEE 802.3),传输和应用常见的有PROFINET、EtherCAT等等。

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但现在广泛采用的现场总线的工业控制系统(FCS)并不是说只用现场总线,而在于强调其全数字、全分散(全数字→现场设备高度自治;全分散→系统结构高度分散)的特点。

控制器有用放大器搭的单元组合式控制器、有数字式控制器,当然也有PLC 启动!PLC全称叫可编程逻辑控制器。(IEC定义:PLC是一种专门用于工业环境的数字运算操作系统,可通过编制程序实现逻辑运算、算术运算、定时、计数等操作,通过AI、DI和AO、DO接口,控制机械设备或生产过程)