在某些方面，“如果它没有坏，就不要修理它”这句话是一句可以应用于制造业的格言，特别是当它涉及到可编程逻辑控制器(或PLC)的使用时。自20世纪60年代以来，PLC已被用于自动化制造过程-虽然今天的PLC使60年前的功能相形见绌，但许多人认为，就过程管理而言，没有比可编程逻辑控制器更好的解决方案。 尽管许多人认为PAC或可编程自动化控制器只是一种具有新的现代名称的PLC(该术语最初由ARC Advisory Group于2001年创造)，但也有人认为PAC比久经考验的真正PLC提供更大的价值，反之亦然。最终，决定谁对谁错归结为识别什么是最终用户期望应用的正确系统。 PLC和PAC有什么区别? PAC可以被描述为PC和PLC的“混合体”,因为它通常在一个封装中提供两者的优点。PLC和PAC的一个主要区别是编程接口。大多数PLC是以线圈和触点的图形表示进行编程的，称为梯形逻辑。PACs可以使用梯形逻辑进行编程，但也能够使用计算机编程语言(如C或C++)进行编程。 在简单或高速机器控制应用中，可编程逻辑控制器通常被认为是优秀的。普通的PLC设备在有限的内存下运行，并通过开/关控制关注离散输入/输出。     就PACs而言，在复杂的自动化系统架构中，PACs通常比PLC更适合，这些架构通常包含若干基于PC的高级应用程序，包括但不限于资产管理、更高级的过程控制和人机界面功能。从编程的角度来看，PACs的特点是更加灵活，并且通常包含更多的功能。 PACs还使得扩展系统比传统的PLC单元容易得多，简化了用户必须添加和移除传感器的过程——通常不需要用户断开任何接线。     显然，在可编程逻辑控制器和可编程自动化控制器的应用之间存在一些明确和切实的区别，这些区别远远超出了使用一个闪亮的新名字。话虽如此，重要的是回到上面表达的观点:最好的系统是适合工作的系统。 考虑到这一点，PLC可以说最适合于简单的任务，如控制基本的工业机器。需要明确的是，这并不是以任何方式贬低PLC的功能，而是建议用户不要购买不必要的功能。世界上大多数自动化制造都是通过使用PLC完成的，因为它们不需要PAC提供的所有功能和应用程序来完成制造过程。 现在，如果所需的应用需要控制大量的输入和输出点，或者如果应用的规模非常大，需要大量的环路控制，那么PAC可能就是最佳选择。 概括地说，PACs和PLC有几个共同点，包括电源、CPU、I/O机架和I/O模块。两台机器都有内存和地址来反映模块上的各个I/O点。然而，差异非常显著: 许多PLC都有固定的内存映射和寻址。虽然一些PLC，如Rockwell的Logix 5000和Siemens S7使用标签，但许多PLC不使用。所有PAC都使用标记名，并有内存映射限制。 PACs通常比PLC具有更大的I/O容量和内存容量。 PACs提供通信和数据处理选项，如USB数据记录端口、web服务器和数据日志文件。 PACs旨在与SQL和其他数据库更紧密地集成。它们为所有模拟处理要求提供16位模拟分辨率。 无论是PLC还是PAC，这两种系统的好处在于，一旦用户确定了系统类型，就有大量的型号可供选择，确保能够找到合适的型号。这是因为PLC和PAC旨在说明应用的规模，通常基于输入和输出计数。 随着时间的推移，PLC和PACs之间的许多关键区别变得越来越不明显，因为PLC技术不断发展，可以说为今天的PLC程序员队伍提供了一个充满挑战和有趣的机会。说PLC技术将很快让位于微处理器的能力有点牵强，考虑到世界各地的许多制造商仍然在他们的过程中使用手动方法，这使得当需要升级他们的操作时，他们不太可能跳过PLC集成，直接转向更实质性的，尽管更昂贵的基于PC的替代方案。 人们甚至可以说，随着手工制造方法变得越来越过时，该行业将会看到PLC使用的复苏。当然，这将带来额外的需求PLC技术人员服务维护这些有价值的系统。 通过进入乔治·布朗学院PLC技术员证书在这个项目中，学生将学习到使用大量可编程逻辑控制系统所必需的基本技能，这些系统已经在全球数以千计的工业环境中使用。

虽然很难相信工业自动化已经存在了近70年，但更难的是技术正在不断寻找新的创新方法来提高生产能力和流程效率。在被称为第三次工业革命的一长串工业技术中，可编程逻辑控制器(PLC)可以说是最具影响力的技术之一。事实上，这个看似不起眼的工业盒子可能会超越50年代和60年代开发的其他变革性技术——大型机计算、个人电脑、半导体和其他技术——这充分说明了PLC对20世纪和21世纪制造业的意义(并将继续意义)。 像任何事情一样，不是所有的上市公司都是平等的;今天市场上的每一个PLC都有自己的特性和优点。Rockwell的Allen-Bradley和Siemens就是两个这样的PLC，它们是世界上使用最广泛的PLC——虽然每个设备都是不可否认的行业主食，但它们之间有许多关键差异。让我们来看看它们是如何叠加的。 性能和可用性     当谈到可能彻底改变工厂运作的技术时，性能将会占据最大的关注份额。不幸的是，纯粹基于性能在艾伦-布拉德利和西门子之间做出决定并不容易;在速度、可靠性和输出方面，它们都相当旗鼓相当。相反，易于操作和集成往往是需要考虑的主要差异化点。 易用性和用户友好的界面有很多优点。Allen-Bradley PLC以拥有这两种品质而闻名，这使得这种可编程逻辑控制器对任何制造商来说都是一种有吸引力的投资。易用性意味着，即使相对来说没有丰富编程经验的PLC技术人员也可以使用Allen-Bradley PLC，但易用性并不止于此。调试Allen-Bradley PLC可以说比使用西门子PLC花费更少的时间和精力。 此外，Allen-Bradley PLC可与第三方设备有效通信，并可将标签从Excel导入和导出到人机界面(HMI)或SCADA数据库。 尽管如此，易用性并不总是最重要的标准，这取决于技术人员的经验水平和预期的应用。西门子允许他们的PLC被大量编程和定制，以适应特定的业务需求。当然，这意味着需要更扎实的计算机编程背景，以便技术人员有效地使用和维护西门子PLC，但是这种定制化所带来的机会是不可低估的。         五金器具 如果在读完最后一节后，你对艾伦-布拉德利的感觉比西门子更强烈，或者反之亦然，你可能想再多保留一会儿判断。虽然普遍认为Allen-Bradley PLC是两者中更用户友好的解决方案，但与Siemens相比，它们在易于安装方面稍有不足。 安装Allen-Bradley PLC时，您还需要连接Allen-Bradley电源、机架和用于安全通信端口的附加卡。另一方面，西门子PLC可以插入大多数标准的24V DC电源，并带有内置的安全通信端口。最后，西门子PLC带有符合欧洲标准的内置协议(ASI、Profinet、Profibus ),而Allen-Bradley PLC带有美国协议(以太网IP、控制网、设备网等)。). 支持 支持可用性是购买PLC时要考虑的一个重要因素。西门子为各种不同的产品提供全天候的售后技术支持、现场服务和备件，包括属于其过程和工厂自动化类别的任何产品。罗克韦尔还为他们的产品提供365天全天候技术支持，但不如西门子提供的全面，免费支持的水平取决于安装的硬件数量。在这两种情况下，您认为合适的支持水平可能是做出购买决定的重要因素。     哪个是赢家? 诚然，根据一个或另一个功能选择一个PLC是很容易的，但更重要的是看整个包装——易用性和集成、售后支持等。做出购买决定时。最终，正确的PLC是为给定应用检查最多盒子的PLC。

为了保持GBC收集学生和行业反馈的长期传统，我们很高兴地宣布，我们已经更新了我们的PLC技术员证书计划课程包括新的功能和内容，直接响应行业需求和我们学生最普遍的要求。这程序内容更新包括“程序流控制相关”项目的附加信息，如“中断”及其用法，以及与闭环控制系统相关的内容，特别是PID指令及其用法。 PLCLogix 500模拟工具也已更新，包括另一个3Dworld模拟阀和与现在包含在程序内容中的附加信息相关的新说明。PLCLogix 500仿真工具的使用在强化和消化课程内容中讨论的概念方面发挥了不可或缺的作用。有了工作中断、中断区控制和PID指令，学生可以探索和实验这些新概念。 此外，增加了与3D环境中的条件相关的模拟数据的监控和图形，以帮助学生理解。 模块10“程序流程控制”增加了什么?中断。 模块10的内容已经扩展，增加了一个讨论中断的新部分。例子， 举例说明每种类型中断的用法。在PLC应用中，中断用于处理意外或不良情况或事件。它们可用于保护设备、触发警报、暂停操作，以及暂停常规程序的执行，以定期执行特定的任务。有四种常见的中断类型，它们按照下面列出的顺序进行处理: 1.故障例程中断 这些事件/问题被归类为由硬件相关问题(如设备故障)和软件相关问题(包括编程错误)引起的小故障和大故障。 2.离散输入中断 常用于需要高速计数器的应用中。当离散I/O卡的输入与编程的比较值匹配时，该功能允许处理器执行子程序。 3.可选定时中断- 可以周期性地暂停主程序文件的扫描，以便执行指定的子程序文件。一旦子程序被执行，程序从中断的地方继续。 4.输入输出中断 专用输入输出模块经常使用它来中断正常的处理器操作周期，以便扫描指定的子程序文件。并非所有专用I/O模块都能够产生这些I/O中断。这些卡片通常与高速计数或运动有关。 模块14“过程控制”增加了什么?PID指令。 模块14中增加了一个新部分，说明PID指令的用法以及关键参数。PID控制通常用于制造过程中控制位置、温度、压力、流速等。PID指令使用一种算法来校正测量的过程变量(PV)和期望的设定点(SP)之间的误差，通过计算然后输出可以快速调整过程以将误差保持在最小的校正动作。PID指令通过向控制物理属性和/或设备的致动器发送输出信号来控制过程。它允许用户通过设置某些参数来实现PID环路的数学功能，并且不需要调谐PID环路通常需要的大量算法和方程知识。作为控制系统技术人员、工程师或PLC程序员，理解这些过程非常重要。 使用齐格勒-尼科尔斯方法和PID指令调整PID环路的步骤也将在新章节中讨论: 1.将环路设置为手动模式(字0，位1)。 2.关闭积分和微分操作，并将比例增益设置为较小的值。 3.更改运行速度的值。应该注意到SP和PV之间的偏移或误差。 4.将控制器置于自动模式(字0，位1) 5.将PV增加10%,直到出现持续振荡。 也就是说，振荡的幅度必须既不增加也不减少。 可能有必要改变设定值以引起振荡。 6.记录这个增益值作为最终增益，Ku 7.将所得周期记录为最终周期Tu。这个时期是时候了 (以秒为单位)来完成一个周期的振荡。(无阻尼自然频率的倒数) 8.使用上面找到的Ku(极限增益)和Tu(极限周期)值以及下表中显示的系数，计算PID控制器的调谐参数Kc(控制器增益)、Ti(积分时间)和Td(微分时间):     关于这种调整方法的新信息现在可以与添加到分批混合器、单个压缩机和PLCLogix 500模拟软件中的新阀门控制3D世界的PID指令和模拟I/O功能一起使用。该仿真工具已经更新，为中断和闭环PID控制应用提供了新的指令和环境。 PLCLogix 500仿真软件增加了什么?阀门3DWorld。 以下是最新更新中添加到指令集中的指令列表: STE可扩展定时使能指令 标准可扩展定时禁用指令 STS可选定时启动指令 IIE输入输出中断使能指令 IID输入输出中断禁用指令 RPI -复位挂起中断 PID -闭环PID控制块指令 S2文件设置选项卡允许用户设置和定义STI(可选定时中断)和DII(离散输入中断)操作的使用。这些新的指令和功能支持前面讨论的内容添加。使用创建示例和测试应用程序行为的能力PLCLogix 500虚拟仿真环境在学生理解和材料记忆中起着关键作用。中断功能的增加以及具有工作PID指令构成了对整体模拟功能和可用性的显著增强。 添加了一个新的3D环境，该环境侧重于阀门控制系统的操作，以及两个以前可用的应用程序的替代版本，即单压缩机和分批混合器3D世界。在这些替代版本以及新的阀门定位环境中，阀门定位、温度和储罐液位控制的模拟控制现在是可能的。     仿真工具的另一个新增功能是趋势功能(从控制器树访问),允许用户定义变量、地址或指令元素参数，以便在仿真过程中实时监控。向用户提供在指定存储位置出现的瞬时数值以及它的历史最小值和最大值。指定的内存位置数据也会随时间以图形方式绘制出来，以供查看和分析。利用这一新功能，可以轻松地引用和监控目标文件地址组或指令参数组。     在上文中，我们正在监控上图1中的设定值和离散输入，以及下图2中的阀门输出控制信号。每个图形部分能够监控和绘制7个变量，并在模拟运行时实时查看。…

在接下来的两篇博客中，我们将讨论扫描时间及其对日常PLC应用的影响，并研究如何减少扫描时间。扫描时间是许多高速PLC应用中需要考虑的重要指标。执行单个扫描周期所需的时间会对高速应用中存在或需要的输入激励和/或输出控制信号产生重大影响。专业I/O模块经常在这些情况下使用，并提供显著的优势。也就是说，重要的是要注意，扫描周期时间对于一般应用也很重要。虽然它们可能没有高速应用程序的极端限制和依赖性，但一般应用程序，如简单的多路复用程序段，可能具有与扫描时间直接相关的实际限制。扫描时间对定时器操作的影响可能是显著的。人们普遍认为，在学习如何用梯形逻辑对PLC编程时，了解扫描时间的影响以及如何减少扫描时间的一些基本知识是很重要的。 在接下来的两篇博客中，我们将分别研究以下5个技巧的一个简单例子: 1.将最有可能为假的指令/条件放在梯级的开头，以减少扫描期间看到的指令数量。 2.在创建梯形逻辑程序时，尽可能避免重复唯一的标记/指令组合。架构的改变通常可以减少程序中使用的指令总数，从而减少内存使用和扫描时间。 3.程序流控制是显著减少扫描时间的关键。使用JMP和LBL指令来减少正在运行的程序的活动段。 4.划分任务(制定模块化流程)并对其进行组织会对扫描时间产生重大影响。传递变量可以允许程序段(子例程)在多个实例中使用。 5.避免浮点运算，尽可能使用整数。如果您需要比整数更好的精度，可以考虑将所有的浮点数乘以10、100或1000来得到整数。 每个扫描周期时间减少提示的基本示例: 让我们回顾一下前两个技巧的简单例子。 1.最有可能为假的指令应该在一个梯级的开始。 在可能的情况下，从左到右排列指令，并根据它们出错的可能性来确定它们的位置，这是一个应该采用的良好做法。考虑下面的简单电机密封横档:     “停止按钮”按钮现场设备是一个常闭瞬时接触开关。当应用程序运行时，与之相关的常开触点会因现场按钮的状态而闭合。因此，密封的分支部分应出现在横档上“停止按钮”触点的左侧。在程序执行期间，停止按钮触点大部分时间都是闭合的。它不应是梯级上扫描的第一条指令。这种微小的影响累积起来会对扫描周期时间产生重大影响。 2.避免唯一标签/指令组合的重复。 考虑使用瞬时接触按钮提供单一启动/停止站的程序段。     上面的程序段已经过优化，不会多次使用任何唯一的标签/指令组合。如果应用程序要求使用第二个站，可以复制该结构并修改标签，以创建如下所示的程序段:     尽管这是实现我们目标的简单方法，我们还是引入了4个标签/指令组合的副本。在上面的版本中，XIO、XIC、OTL和OTU指令以“Pilot_Light”别名标记出现了两次。对于可能需要的每一个额外的站，这种冗余的影响将会增加。备用拓扑可能是解决这一冗余问题的方法。 下面显示的程序段将与我们之前检查的具有2个停止/开始站的版本功能相同。     这个版本的程序段比前一个版本少用了4条指令。它不包含重复的标签/指令组合，并且当可能需要额外的站时，这种新的拓扑易于扩展。目前还不清楚是否有另一种方法来组织这个示例所需的逻辑，但是应该花时间进行尝试，因为当成功时总是值得努力的，并且可以对扫描周期时间以及内存使用产生重大影响。 在我们的第2部分中，我们将研究剩余的三个技巧，用梯形逻辑编程来最小化PLC扫描周期时间，并提供每种情况的例子。我们要看的最后三个技巧通常被认为对扫描周期时间有最大的影响，所以请务必在我们的下一期文章中回来查看。

在关于如何使用梯形逻辑减少扫描的第2部分中，我们将研究关于如何使用梯形逻辑编程最小化PLC扫描周期时间的五个通用技巧中的其余三个。我们将提供每种情况的例子，就像我们在第一部分这个博客。这最后三个技巧通常被认为对扫描周期时间有最大的影响。 回顾一下，在第1部分中，我们确定了以下5个减少扫描时间的技巧，并开始研究每个技巧的例子: 1.将最有可能错误的说明/条件放在梯级的开头。 2.在创建梯形逻辑程序时，尽可能避免重复唯一的标记/指令组合。 在第2部分中，我们将回顾最后三个技巧的一个简单示例: 3.程序流控制是显著减少扫描时间的关键。使用JMP和LBL指令来减少正在运行的程序的活动段。 4.划分任务(制定模块化流程)并对其进行组织会对扫描时间产生重大影响。传递变量可以允许程序段(子例程)在多个实例中使用。 5.避免浮点运算，尽可能使用整数。如果您需要比整数更好的精度，可以考虑将所有的浮点数乘以10、100或1000来得到整数。 剩余扫描周期时间减少提示示例: 3.使用JMP和LBL指令来减少每个扫描周期中执行的程序代码量。 程序流程是一个可以显著减少扫描时间的领域。 在下面的示例中，当梯级1上的“Enable_Jump”触点闭合时，电机2和电机3梯级被跳过。此时，遇到JMP指令，程序执行跳转到梯级4上的“标签_ 1”LBL指令位置，跳过梯级2和3。这个概念可以用来跳过在生产周期中任何给定时间都不会用到的程序的大部分。这有可能极大地减少被扫描的横档的数量，并且随后可以显著地减少应用扫描周期时间。     跳过梯级的能力并不是利用JMP和LBL指令减少扫描周期时间的唯一方式。假设您正在监视一系列输入的特定状态变化，并且这些状态变化的性质将决定随后会发生什么样的一系列动作。在这种情况下，创建一个程序循环来仅执行监控输入所需的梯级，将确保扫描周期时间不会妨碍对任何输入状态变化提供快速响应。     这通常是通过创建一个由JMP和LBL指令在程序中的位置定义的“区域”来实现的。从上到下扫描该区域，然后程序执行再次循环回到已定义区域的起点。这将一直持续到退出条件允许程序在循环之外继续执行。很明显，这些技术会对扫描周期产生重大影响，并且使用JMP和LBL指令的程序流管理可以是一个强大的工具，提供对扫描周期时间的一定程度的控制。 4.使用子程序划分任务，允许程序段在多个实例中使用。 根据扫描较少梯级将减少总扫描周期时间的概念，JSR、SBR和RET程序流指令的使用及其对扫描周期时间的影响始终值得考虑。为在一个过程中不同时间重复的函数创建可重用的原子程序段，允许这些程序段仅在需要时被调用，并且将显著减少被扫描的梯级的数量，因为这避免了不必要的重复。作为一个简单的例子，考虑一个例程，该例程需要在几次计算中取两个值的平均值。创建一个可以在多种情况下调用的子例程可以避免重复任何求平均值所需的指令。值被传递到例程中，结果被传递出来，如下所示:     JMP和LBL的指令允许你专注于一个片段或跳过片段。JSR和RET子例程指令允许程序段被多次使用，而不是创建它们的多个实例。程序流指令是管理扫描周期时间的重要工具。 5.避免浮点运算，尽可能使用整数。 这种常规做法缩短了扫描周期时间，因为与INT数据类型变量相比，使用REAL数据类型的指令占用更多的内存，使用更多的资源来运行，并且需要更多的周期。例如，假设我们有一个范围为0至10伏的模拟输入信号，传感器提供2位小数的精度。例如，8.34 V就是进入模拟输入通道的输入类型。将该值乘以100将删除该值的小数部分，并创建一个可用于INT数据类型的整数。可以说，一般来说，通过在流程的输出点的输入处缩放值来进行数学运算时，使用INT或DINT数据类型是有益的。模拟输出控制信号应使用INT或DINT数据类型产生，并在输出范围内转换为实数值，然后尽可能发送出去.     该程序段采用0.00到10.00之间的模拟输入值，并将其转换为范围从0到100的整数值。此时，可以使用DINT数据类型变量对这个缩放值进行操作。在发送到输出模块位置之前，该值将被缩小到0到10的范围。 扫描周期时间是一个应用参数，它对一个过程具有不同的意义。在扫描时间至关重要的情况下，知道如何减少对应用程序的影响会非常有帮助。遵循这5个关于减少扫描周期时间的提示，它们将帮助您在该参数对正常操作至关重要的情况下管理该参数。

梯形逻辑是最流行的5种PLC编程语言之一。但是是什么让它如此受欢迎，掌握这门语言需要什么?梯形逻辑是一种编程语言，也是最早用于PLC或可编程逻辑控制器的语言之一。 如果你对PLC感兴趣，那么你必须知道梯形逻辑的基础知识，以及它对这些机器的重要性。学习梯形逻辑基本上就像学习一门新的语言，但幸运的是，如果你已经有一些PLC的工作知识，你会很快掌握。在这篇文章中，我们将讨论梯形逻辑的历史，为什么它流行，梯形编程和梯形逻辑的基础知识。     梯形逻辑的历史 为了理解梯形逻辑的历史，让我们从过程控制的定义开始。过程控制通常被理解为在生产过程中使用工业控制系统来实现一致性和安全性的一门学科，而这是人类无法单独手动实现的。 梯形逻辑最初是一种记录制造和过程控制中使用的继电器架的设计和构造的方法。中继机架是用于网络和通信设备的存储系统，在21世纪之前普遍使用。它们以某种方式编号，通常像电子表格单元格一样从上到下从左到右。 每个设备都用一个符号表示，并带有相应的设备。图中还会显示外部设备，如泵和加热器。然而，继电器很贵，而且由于机械零件磨损和用电烧坏零件，它们经常很快失灵。与PLC的出现保持相似的系统在适当的位置是必要的，因此梯形逻辑发展成为第一个PLC编程语言。 阶梯逻辑为什么流行? 梯形逻辑是最流行的方法PLC编程因为它是一种基于图形的编程语言，模仿继电器逻辑。已经熟悉继电器逻辑的工程师、电工和学生发现，与其他基于文本的编程语言相比，从电路转换到梯形逻辑更容易。 梯形逻辑被设计成具有与电气梯形图相同的外观，但是物理触点和线圈被替换成了记忆块。在PLC中编程梯形逻辑时，梯形图的图形、拖放特性有助于快速创建代码。梯形逻辑还有助于对代码进行故障诊断，因为从视觉上看，可以通过逻辑符号看到从LHS起始轨道到RHS结束轨道的逻辑流程。     关键组件     与计算机一样，PLC使用二进制信号进行操作，使用1或0 -这种类型的数据称为布尔型。在PLC中实施梯形逻辑程序时，有七个基本组件需要了解: 导轨:沿着页面最末端的垂直线。如果它们在继电器逻辑电路中，它们将代表电源的活动和零伏连接，其中功率流从左手侧流向右手侧。 横档:将轨道连接到逻辑表达式的水平线。如果它们在继电器逻辑电路中，它们将代表将电源连接到开关和继电器组件的电线。每个梯级都按升序顺序编号。 输入:输入是外部控制动作，如按下按钮或触发限位开关。 产出:输出是被打开和关闭的外部设备，例如电动机 逻辑表达式:与输入和输出结合使用，形成所需的控制操作。 地址符号/标签名称:地址符号描述了PLC的输入、输出和逻辑表达式存储器寻址结构。标签名称是分配给地址的描述。 评论:注释显示在每个梯级的开头，用于描述梯级或梯级组正在执行的逻辑表达式和控制操作。 为了执行梯形逻辑，PLC中央处理器(CPU)将读取连接到输入和输出模块的物理单元，更新它们在CPU内存中的状态。然后，CPU沿着阶梯向下工作，从左到右执行每个梯级。一旦CPU到达最后一个梯级，它将更新实际输出，然后循环返回并重新开始。 你可以掌握梯形逻辑 因为梯形逻辑是用于PLC的最流行的编程语言，如果你有兴趣使用它们，学习它是必不可少的。梯形编程是一种可视化语言，因为它模仿电气继电器电路，所以大多数人都觉得学习梯形逻辑基础很容易。

维基百科上的常见定义是这样描述PLC或可编程逻辑控制器的:“可编程逻辑控制器(PLC)或可编程控制器是一种工业计算机，经过加固并适用于制造过程的控制，如装配线、机器、机器人设备或任何需要高可靠性、易于编程和过程故障诊断的活动。被认为是设备之父的迪克·莫利发明了第一台PLC 1968年为通用汽车公司。 如今，PLC在许多工厂化制造中占据着中心或关键的位置。这不是偶然的!从概念上讲，PLC非常适合当今自动化的需求。让我们花点时间来研究一下这一成功的一些原因。 在工厂化制造中使用PLC的优势 超过50年可编程逻辑控制器缓慢但稳定地巩固了其作为当今使用的最坚固、最具成本效益、最物有所值的工业控制系统选项的声誉。可编程逻辑控制器概念方法的固有优势使其能够与其他关键技术一起发展，并在现代自动化中实现和保持核心地位。从历史上看，PLC旨在取代物理时间延迟继电器、线圈、触点、鼓控制器和各种继电器逻辑设备，这些设备在过去很久的僵化和原始的控制系统中使用。对这些僵化系统实施有效替代的方法提供了一系列优势，这些优势已被证明具有持久的功效。这些优点在很大程度上导致了可编程逻辑控制器在当今向工厂制造的自动化。当试图理解PLC在现代制造业中的作用时，这些持久的优势是值得研究的。     PLC在制造业中的关键持久优势 可编程逻辑控制器易于程序和安装。大多数PLC都配有快速释放型螺丝连接，用于输入和输出设备的快速接线。在大多数情况下，PLC编辑功能允许在几秒钟内完成程序更改、修正和加载程序。 1.内部定时器、序列器和继电器的运行速度比传统的延时继电器系统快得多。因此，使用PLC的装配机将具有更高的生产率。 2.对PLC的访问受到硬件功能(如钥匙锁)和软件功能(如密码)的限制。计时器及其计时值也可以通过特殊命令进行保护。 3.与其他类型的控制系统相比，PLC解决问题也是一大优势。许多PLC配备有诊断指示器，用于监控电源、中央处理单元故障、用于存储器备份的低电池电量、输入/输出条件、强制输出条件等。 4.可编程控制器设计有通信能力，允许它们与本地和远程计算机系统对话或提供人机界面。这些界面从简单的带有字母数字显示的灯或报警器系统到可以查看过程当前状态的复杂的视频屏幕。 5.PLC是非常可靠的控制设备，可以在恶劣条件下生存和运行。它们可以满足几乎所有的安装规范要求。 6.大量训练有素的维护人员，他们在使用梯形逻辑编程、传统语言、结构化文本、功能块以及近年来使用的C和C++对系统进行故障检修和维护方面经验丰富。 7.更有效地应对电力中断和故障。报警程序和特殊功能指令允许强大的故障保护和系统监控。 8.使PLC成为数据采集、数据传输和系统监控的理想设备和指令。现代PLC利用通用网络协议，实现车间和前台之间的无缝数据集成。因此，前台办公室可以实时获得关于吞吐量、可用资源、库存状态等的相关信息。 9.适合分布式控制应用以及集中式控制模型。PLC的灵活性和多功能性超越了编程选项和技术的可用性。这些设备的使用方式也很广泛。 10.就其本质和设计而言，可编程逻辑控制器能够利用材料科学的任何现代进步、新的更好的传感器技术、先进的HMI设备以及改进的网络技术，从而实现可靠的实时控制应用。上面列出的优点已经随着这些其他技术以它们自己的方式发展，并且在这样做的时候，使PLC保持在控制系统技术的最前沿。随着应用程序变得更加内存密集型，可伸缩性已经成为关键。现代制造业也要求以更快的速度传输更大量的数据。在今天的世界里，信息通过一个受控的过程与产品一起流动变得越来越普遍。 最后 随着制造组织开始拥抱现代，可编程逻辑控制器将继续展示它们的效用和持久能力。自50多年前问世以来，导致其被广泛采用的优势将继续为任何形式的工厂化制造提供竞争优势。基于工厂制造的持续自动化，加上现在价格合理的各种PLC，表明用于工业控制应用的大多数其他系统将继续慢慢淘汰，因为它们变得过时了。随着我们迈向自动化的新时代，这些过时的技术越来越多地被现代PLC所取代。此外，自动化正在广泛的应用中发挥作用，直到最近，这些应用还是人类劳动的唯一领域，因此这一领域的持续增长是有保证的。

当我们想到已经彻底改变了工业自动化的技术时，我们通常会想到我们与之交互的特定硬件，而不是幕后的软件。对于工厂和制造厂，可编程逻辑控制器(PLC)极大地提高了效率和控制;然而，是SCADA软件平稳地运行所有的操作。 为了理解SCADA系统的基础知识，了解它们是什么、它们的功能和组件以及它们在现代工业工作场所中的位置是很重要的。 什么是SCADA系统? 如果你在工厂工作过，你可能听说过SCADA这个术语。然而，如果你不熟悉工厂车间，这可能是一个陌生的概念。SCADA系统是一种工业控制系统，是许多制造工厂日常运营的核心。SCADA代表监控和数据采集。简而言之，SCADA系统收集并快速分析实时数据。在制造领域，它们用于监控和自动化以下方面的控制过程工业自动化. 基本的SCADA架构始于PLC或远程终端单元(RTU)。这些微型计算机从工厂或操作中的传感器和机器接收数据，然后将信息发送到运行SCADA软件的计算机。该软件处理、分发并在人机界面(HMI)上显示信息，以便人类操作员基于该信息做出决定。 在实施工业计算机后，SCADA系统首次被引入工厂车间;主要是上市公司。“SCADA系统”一词是在20世纪70年代早期创造的，是一种允许自动通信将数据从远程站点传输到监控设备的软件。使用SCADA的一些最大的行业包括石油和天然气、食品和饮料、汽车和化工。一个基本的SCADA系统有几个关键的组件和功能，这是我们将在下面探讨的。     SCADA系统的功能 SCADA系统的软件和硬件元素协同工作，以执行收集、分析和显示来自工厂操作的实时数据的功能。现代SCADA系统提供了从远程位置监视和控制各种过程的能力。 SCADA系统有四个主要功能:数据采集、网络数据通信、数据显示和控制。 数据采集 SCADA系统从连接到PLC的传感器和网络设备获取数据。它们测量速度、温度、重量、流速、气体排放和压力等参数。然后，这些原始数据被发送到PLC进行处理，然后发送到HMI，供操作员根据需要进行分析和决策。 网络数据通信 当在机器和操作员之间传输数据时，有线或无线通信技术的使用对于SCADA系统是重要的。这些网络允许从一个中心位置控制多个系统。 数据显示 SCADA系统向HMI或HCI(人机界面)报告数据，在那里信息被显示给操作员。该主站持续监控所有传感器，并在出现“警报”或功能障碍时(当控制因素在正常操作范围内不起作用时)向操作员发出警报。 控制 SCADA系统可以被编程为基于从传感器收集的数据来执行某些控制决策。控制功能可以包括打开/关闭电源、调节温度、降低或提高速度以及调节各种工业过程。 SCADA系统的组件 SCADA系统由许多硬件和软件机制组成，它们一起工作来执行上面列出的功能。硬件由传感器、继电器和开关等数据采集设备组成。SCADA软件对数据进行分析和翻译，然后发送给操作员，并且还具有控制和报警功能的编程能力。 数字或模拟输入和传感器负责测量和控制机器的状态和参数。它们的主要功能是数据采集，然后发送到PLC或RTU。PLC和RTU是小型工业计算机，它们从输入和传感器收集数据，并以有意义的方式报告信息。它们充当收集报告的本地收集点，并且还传送命令来控制继电器。从多个PLC收集的数据随后被发送到中央HMI。 HMI充当主计算机站和卫星计算机站，允许操作员分析从网络设备和传感器收集的所有数据。这些信息通常显示在代表机器和设备的图形图片和地图、数据图表和性能报告中。基于这些信息，操作人员可以做出明智的决策，以优化生产过程的效率。通信网络允许数据在机器、PLC和操作员之间传送。SCADA系统通常使用本地地理区域的封闭LAN，或连接到不同区域的wan。没有正确设计的通信网络，SCADA系统将无法运行。 现代工业自动化中的SCADA系统 在现代工业工作场所中，PLC被广泛用作将来自传感器的数据和输入传递给HMI的设备，以便操作员对制造过程做出决策。然而，这是SCADA软件它在所有组件之间工作，以保持操作高效运行。 在学习PLC的基础知识时，了解软件的基础知识以及SCADA系统的组件和功能非常重要。对于实践学习，请查看PLC技术员程序.

当学习PLC编程的基础时，就像打开和关闭开关一样简单。这就是离散和模拟I/O模块的主要区别!离散信号只是简单的开或关，而模拟信号则不同。 PLC负责从输入信号中收集数据，并通过输出信号将信息发送到控制设备，以执行特定的功能。根据应用或设备，PLC程序员必须决定是使用离散还是模拟I/O。 学习PLC编程的基础知识时，有必要对输入和输出以及离散和模拟I/O模块之间的主要区别有一个基本的了解。继续阅读，对这两种机制有更深入的了解。     输入和输出通信概述 如果你是PLC培训的新手，I/O是技术人员中广泛使用的术语，代表“输入/输出”I/O是信息处理系统和外部世界之间的通信。输入是系统接收的信号或数据，输出是系统发出的信号。 考虑I/O的一个最简单的方法是以你的计算机为例。你的电脑是一个信息处理系统，用户是“外界”。计算机的输入是接收用户命令的键盘和鼠标，而输出是显示器和打印机。当你想到PLC时，你应该注意到PLC由两个基本部分组成:中央处理器(CPU)和I/O接口系统。I/O是连接信息处理系统(CPU)和外部世界的东西，比如机器和人机界面(HMI)。输入模块检测输入信号的状态，如按钮、开关和传感器。输出模块控制电机、继电器和灯等设备。 离散输入/输出模块PLC 既然我们已经介绍了输入和输出信号的基本信息，让我们来看看离散系统和模拟系统之间的区别。 PLC中的离散I/O模块也称为“数字I/O”，指的是处于两种状态之一的数据:开或关。这些信号也被称为1和0，或开和关。学习PLC编程时，离散I/o通常比模拟I/o简单得多。离散I/O的一个例子是按钮开关，它使用压力来关闭和打开电机。接近开关也是离散I/O的一个例子，因为它们可以在没有物理接触的情况下检测到物体的存在，不需要用力就可以关闭或打开。当PLC接收到来自离散输入通道的信号时，它会意识到离散传感器的状态。分立输入模块内通常有一组发光二极管(led ),当设备打开时，这些二极管就会通电。当光敏设备感应到LED时，它就会打开，从而激活PLC内存中的LED。 然后，PLC通过离散输出通道将这些信息发送给控制设备。类似地，PLC发送LED信号，激活光敏装置。当通过PLC的计算机电路发送时，这些电力负载允许控制设备，如电机启动器或指示灯，运行。 模拟输入/输出模块PLC 模拟I/O指的是数值范围大于1或0的信号，而不是简单的开/关或开/关。它通常测量输入端的电压或电流，并将其提供给输出端。因为模拟I/O指的是范围，而不是两种状态中的一种，所以学习起来有点复杂培训中的PLC程序员，尤其是如果你是新来的。 模拟输入示例包括温度传感器、油压传感器、CO2传感器和重量秤。输出将用于控制发送到这些传感器的功率、电流或电压。与仅使用二进制数“0”和“1”的离散输入模块不同，模拟输入模块通常以下列形式之一测量模拟输入:-10至10 VDC、0–10 VDC、1至5 VDC、0至1 mA或4–20mA。为了使PLC理解模拟信号，它们必须通过A/D转换器或模数转换器进行转换。 模拟输出的工作方式类似于离散输出，PLC将信号发送到控制设备，如由PLC控制的控制阀或变频驱动器。调光开关是我们家中最常见的模拟信号，也是新PLC程序员的绝佳范例。调光开关可以小幅增加和减少，允许光线通过灯泡过滤;使得它比简单的开和关开关更复杂。 通过PLC编程了解这一切 PLC从输入和输出信号中收集和发送数据，以控制工业环境中的各种操作。根据应用或设备，PLC程序员负责创建离散或模拟I/O模块。离散和模拟I/O广泛用于PLC编程，因此对于PLC技术人员去学习如何与这两者一起工作。

电动机在我们的日常生活中有多种应用，但需要适量的电能来提供最佳的扭矩和速度。为了控制这些电机，变频装置(VFD)用于将交流电流转换成来自电源的DC电流。在本文中，我们将了解这些设备是如何工作的，以及它们的重要性     VFD的历史 尼古拉·特斯拉在1887年获得了第一台三相交流电机的专利，这种电机比托马斯·爱迪生的DC电机效率更高，更耐用。然而，控制交流电机的速度是困难的，这导致了DC电机的可靠性。几十年后，才设计出小部件，从而产生了现在的VFD。当时的VFD用于重工业，但随着技术的进步，变得更适用于日常使用。由于控制硬件和微处理器的出现，VFD具有很大的通用性，并减少了电机的压力。 VFD组件和功能 VFD由5个主要组件组成:转换器、DC链接、逆变器、控制逻辑和用户界面。     转换器 转换器或交流输入整流器有助于将交流电压转换为DC电压。转换器由多个二极管组成，这些二极管相互并联，只允许电流单向流动。流经转换器的电流被循环通过，直到它被转换成粗略的DC电压。 DC链接 DC链路是由滤波电感和电容组成的滤波部分。DC链接的目的是平滑在前面步骤中从整流器电路获得的波动的DC电压。然后，滤波后的输出馈入逆变器的输入端。 换流器 逆变器的目的是将DC链路的输出(即经过滤波的DC电压)转换回交流电。逆变器用于控制输出到电机的可变电压、可变频率。逆变器由成对连接的IGBT开关组成，以控制电流。这通常连接到一个逻辑控制器，允许操作员接口和调整电机的电压。通过用脉宽调制控制电流的路径，可以从DC源产生交流电压。 用户界面 为了实现最佳功率使用或节能，需要一个用户界面来配置VFD。用户界面是连接到VFD的控制面板，允许用户手动输入。从键盘到液晶触摸屏，不一而足。较新的系统提供蓝牙无线控制面板。 控制逻辑 用户定义的设置然后由控制逻辑解释。它是VFD与用户界面和电机上的反馈设备通信所需的软件。该软件通常基于状态图，在完成一项任务之前，从开始到停止遵循一组序列。这使得VFD完全自动化。 为什么VFD很重要，它们有什么好处? VFD基本上是一个精炼厂，将粗糙的交流电压转换成更稳定的电流。通过将其转化为DC，它可以在作为AC发送出去之前被进一步精炼。发出的电压是方形的，而不是传统的正弦形式，允许电流逐渐输出。VFD的其他一些优势包括: 降低能耗 方便用户 高功率输出 扭矩和速度控制 不需要电机软启动器。     VFD的应用 VFD在电气和电机控制系统中有广泛的用途。这些系统需要功率调节，以便在不需要时保存功率。 游泳池过滤系统 VFD可用于室内游泳池过滤系统，以提高清洁度。室内游泳池过滤系统中使用的VFD可以根据需要轻松改变水量，从而有助于降低耗电量。游泳池使用的40%的电力需要用来过滤水。使用VFD的泵可以通过将水吸入过滤系统来帮助水循环。 增压泵 商业或大型建筑，如酒店，需要足够高的水压，以达到所有单位，包括浴室和淋浴，使用增压泵。VFD可以更好地替代压力控制阀，因为它们具有更好的节能效果，并消除了维护成本。 暖通空调系统 VFD已经在HVAC系统中使用了几十年。传统上，它们用于容量调节，但近年来，它们也用于风扇和泵的平衡、设备监控以及在高峰负荷条件下减少设备能耗。VFD有助于减少HVAC系统部件的磨损，因为它们启动电机所需的能量更少，从而减少了部件的应力。 VFD和PLC VFD需要一个允许用户设置电机速度的接口。PLC甚至DCS系统可用于通过自动设置电机运行的驱动速度来远程控制VFD。PLC也可以连接到人机界面，HMI，允许操作员手动设置电机速度。当需要更多电力时，这允许稳定的电压输出。 随着VFD在HVAC和电气行业中的频繁使用和可靠性，电工和PLC技术人员了解和理解VFD的工作原理及其应用将会受益匪浅。