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PLC的基本组成特殊功能模块(功能模块或智能模块)

提示:

随着PLC在工业控制中的广泛应用和发展,为了增强其功能,扩大其应用范围,生产厂家开发了许多供用户选用的特殊功能模块。1)模拟量输入/输出模块 模拟量的输入模块在过程控制中的应用很广泛,如温度、压力、流量、酸碱度、位移等都是检测对应的电压、电流模拟量,再经过一定的运算(如PID)后控制生产过程,达到一定的目的


    随着PLC在工业控制中的广泛应用和发展,为了增强其功能,扩大其应用范围,生产厂家开发了许多供用户选用的特殊功能模块。

    1)模拟量输入/输出模块

    模拟量的输入模块在过程控制中的应用很广泛,如温度、压力、流量、酸碱度、位移等都是检测对应的电压、电流模拟量,再经过一定的运算(如PID)后控制生产过程,达到一定的目的(如恒温、恒压等)。模拟量经传感器和变送器转换为标准的信号(IEC标准420 mA为电流信号,或1~5 V-1010 V010 V的直流电压信号)。输入模块用A/D转换器将它们转换成数字量,送给CPU模块处理。因此,模拟量输入模块又叫A/D转换输入模块。

    模拟量输出模块是将CPU模块处理后的二进制数字信号转换为模拟电压或电流,再用其控制执行机构。因此,模拟量输出模块又叫D/A转换输出模块。

    总之,模拟量I/O模块的主要任务是完成A/D转换(模拟量输入)和D/A转换(模拟量输出)。

    小型PLC往往没有模拟量I/O模块,或者只有通道数有限的8A/DD/A模块。大、中型PLC可以配置成百上千个模拟量通道。它们的D/AA/D转换器是12位的。模拟量I/O模块的输入/输出信号可以是电压或电流,可以是单极性的如0~5 V010 V1~5 V420 mA,也可以是双极性的如±5V、±10 V和±20 mA,一般可输入多种量程的电流或电压。

    2)高速计数器模块

    高速计数器模块是工业控制中常用的智能模块之一。它可把过程控制变量(如位置信号、速度值、流量值累计等)送入PLC。这些参量的变化速度很快,脉冲宽度小于PLC扫描周期,若按正常扫描输入/输出信号来处理,则会丢失部分参量。因此,使用脱离PLC而独立计数的高速计数器对这些参量计数。高速计数模块可对几万赫兹甚至上兆赫兹的脉冲计数。当计数器的当前值等于或大于预置值时,输出被驱动(这一过程与PLC的扫描过程无关,可保证负载被及时驱动)。

    3) PID过程控制模块

    比例/积分/微分( PID)控制模块是实现对连续变化的模拟量闭环控制的智能模块,如图1 -2 -8所示。PID模块可以看成一个过程调节器。在PID模块上有输入/输出接口和进行闭环控制运算的CPU,一般可以控制多个闭环。

 图 1-2-8 PID过程控制

1-2-8 PID过程控制

  4)中断输入模块与快速响应模块

  中断输入模块适用于快速响应的控制系统。过程控制接收到中断输入信号后,暂停正在运行的主程序,转而执行中断程序,执行完后返回,继续执行主程序。

    快速响应模块的功能与通用的开关量I/O模块功能相似。它们之间的主要区别是在相同条件下,快速响应模块能将输入量的变化较快地反映到输出量上。

    PLC的输入量与输出量之间存在因扫描工作方式引起的延迟(输入量的变化,一般要在一个扫描周期后,才能反映到输出上)。这种延迟最长可达两个以上扫描周期。快速响应模块的使用可实现快速输入/输出控制。模块输出响应的延迟仅受电路中的硬件影响,不受PLC扫描周期的影响,即模块的输出由输入量直接控制,同时还受用户程序的控制。

    5)运动控制模块

    运动控制模块通过输出脉冲控制位置移动量和移动速度,可分为单坐标控制和双坐标控制。双坐标控制可实现丽坐标运动协调。这实际上是通过PLC运动控制模块实现的数控(NC)技术。

    位置控制一般采用闭环控制,用伺服电动机作驱动装置。如果用步进电动机做驱动装置,那么既可采用开环控制,也可用闭环控制。模块用存储器来存储给定的运动曲线,模块从位置传感器得到当前的位置值,并与给定值相比较,比较的结果用来控制伺服电动机或步进电动机的驱动装置。

    6)通信模块

    PLC的通信模块相当于局域网中的网络接口。通过通信数据模块总线和PLC的主机连接,用硬件和软件一起来实现通信协议。PLC的通信模块一般配有几种接口,可以通过通信模块上的选择开关进行接口选择,实现与别的PLC智能控制设备或计算机之间的通信。


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