第七章 工业可编程控制器

第三章 工业可编程控制器

3.1 可编程控制器(PLC) 概述

顺序控制系统发展1836年电磁继电器发明以来，人们就开始用导线把各种继电器、定时器、计 数器及其接点连接起来，并按照一定的逻辑关系控制备种生产机械，以提高劳动 生产率。这种以硬接线方式组成的系统称继电器顺序控制系统或简称为继电控制 系统。多年以来，继电器控制在顺序控制领域中一直占有主导地位。 20世纪60年代初期，军事工业已开始应用小型计算机代替较复杂的顺序控制 器，但由于成本高、 I/O电路不匹配和编程技术复杂等原因，一直未得到推广和 应用。 20世纪60年代后期，美国的汽车制造业发展很快，汽车不断更新，每次设计 修改必然要导致汽车生产线的变动以及整个装配系统的重新配置。在汽车生产这 样一个复杂的控制系统中，大量的继电器通过硬接线相连接，当工艺发生变化时， 控制要求也要相应改变，这就需要改变控制柜内继电器系统的硬件结构，甚至需 要重新设计新系统。 为了适应汽车生产发展的需要，满足汽车型号不断更新的市场要求，谋求在 竞争激烈的汽车行业申的优势地位，1968年美国通用汽车公司提出了多品种、小 批量、更新快的战略，为解决继电器控制系统对于生产工艺变化的适应性较差的 老难题，首次提出“工业控制器”的以下10条要求。

“工业控制器”的10条要求通用汽车公司提出的“工业控制器”10条要求： ①容易编程，且可在现场方便地修改。 ②易于维护，基本结构应采用便于更换的插件式。 ③在恶劣的工业现场环境中，可靠性要高于继电式控制器。 ④安装尺寸要小。 ⑤可与上位计算机进行数据通信。 ⑥价格要低于继电式控制器。 ⑦全部输入应能适用于115V交流电网(美国标准)。 ⑧全部输出至少应具有交流1l5V、2A的容量，可直接驱动电磁阀等。 ⑨基本单元可以扩展，系统不需作大的修改。 ⑩可编程存储器至少要能扩展至4K宇节。

PLC的发展根据通用汽车公司的 l0条要求，美国数据设备公司 (DEC) 将计算机中的程序 存储技术引入了继电顺序控制器，在1969年率先推出了世界上第一台工业控制器， 即PDP-14可编程逻辑控制器，并在通用汽车(GM)公司的汽车自动装配生产线上应 用成功。从此，面向工业生产控制的工业控制器进入了一个新的发展时期。 早期的 PLC 虽然采用了计算机的设计思想，但实际上它只能完成顺序控制， 仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能。20世纪80年代以来，可编程序控制 器这种在继电器控制和计算机控制基础上发展起来的工业自动化装置，逐渐成为 以微处理器 (CPU)为核心，并把自动化技

术、计算机技术、数据通信技术融为一 体的新型工业自动化控制装置，它采用了最新的8位、16位或32位CPU以及自诊断、 容错、通信联网等技术，使它不仅包括了最初PLC的全部功能，并且使PLC的处理 速度、通信功能、自诊断功能、容错技术得到了迅速增强。 到20世纪90年代，随着大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位 或32位微处理器构成的可编程序控制器得到了惊人的发展，RISC(精简指令系统 CPU) 芯片在计算机行业的大量使用，也使 PLC 在概念上、设计上和性能价格比等 方面有了重大的突破。同时PLC的联网通信能力也得到了进一步加强，使得PLC的 应用领域不断扩大。在软件设计上， PLC 已具有了强大的数值运算、函数运算、 模拟量处理和批量数据处理能力，其具有了高速、多功能、高可靠性和开放性等 特征。

PLC发展现状在经历了 30余年的发展后，现代PLC产品已经成为了名符其实的多功能控制 器，它的逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理等功能都得到了很大的加强 和完善。与此同时， PLC 的网络通信功能也得到飞速发展， PLC 及 PLC 网络已成为 工业生产中不可或缺的、应用最广的一类工业控制装置。 国内可编程序控制器的应用主要是从20世纪80年代开始的，如上海宝山钢铁 一、二期工程，从原料码头到钢管厂的整个钢铁生产线中，使用了约 857台可编 程序控制器。其他如化工、食品、化纤、水泥、机械选矿、电力等行业也都开始 应用PLC,尤其是引进设备或生产线，几乎全部生产机械的复杂控制都采用了 PLC。 中国的PLC市场发展很快。中国PLC市场的增长对于不同类型的产品呈不均衡 状态。由于市场的不断成熟和用户需求的增长，国内外的 PLC 厂商一直在推出新 的可编程控制器，以满足自动化领域新的需求和不断的扩展。

什么叫可编程逻辑控制器(PLC)可编程逻辑控制器 (Programmable Logical Controller) 简称 PLC。 它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术 而发展起来的一种通用的工业自动化控制装置；具有体积小、功能强、 程序设计简单、易学易用、通用灵活、维护方便等一系列的优点。特别 是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，使其广泛应用于许 多工业领域。1987 年2 月，国际电工委员会 (IEC) 颁布了可编程序控制器标准草案 第三稿。其中对可编程序控制器的定义是 :可编程序控制器是一种数字运 算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存 储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术 运算等操作的指令，并通过数字式和

模拟式的输入输出，控制各种类型 机械的生产过程。 定义强调了可编程控制器是进行数字运算的电子系统，能直接应用 于工业环境下的计算机；是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动 控制技术和通信技术，使用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编 程；是一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。

可编程控制器的基本功能(1)条件控制 PLC具有逻辑运算 (判断)的功能。可进行与 (AND)、或(OR)、非(NOT) 等逻辑 操作，能处理继电器接点的串联、并联、混联等，可代替继电器完成开关量控制。 (2)时间控制 PLC具有定时控制功能，它为用户提供了许多精密定时器，定时时间可由指 令设定。例如东芝公司EX-4OPLUS型PLC,内部提供了精度为0.01s的计时器8个， O.1s精度的计时器56个。OMRON公司的C2OOH型PLC可提供512个高精度计时器。 (3)计数控制

PLC具有低速/高速计数控制功能，为用户提供了许多可完成低/中/高速的计 数器，计数值由指令设定。例如EX-4OPLUS型PLC。可提供64个计数器，每个计数 器的计数范围为1~9999,可串联使用，最高计数频率为4kHz。(4)步进控制

PLC能完成步进控制功能。当某道工序完成后，可自动转向下一步，并且一 台 PLC 可以作为多个步进控制器使用。在 EX-40PLUS 型 PLC 内部，有 32 个步进器， 移位的最大范围为256步(S0~S37,八进制)。在某些装配线上，应用步进控制可 大大简化控制程序，提高设计效率。

可编程控制器的基本功能(5)模/数和数/模转换 新型的PLC(即使是小型机)大都具有A/D、D/A转换功能，精度达8bit(1/256) 或l2bit(1/4096),电压范围为1~5V,电流为4~2OmA等。 (6)数据处理 PLC具有数据处理能力和并行运算指令，可进行并行 16位传送、比较和逻辑 运算、 BCD 码的加、减、乘、除、开方等运算。还能进行字与、字或、字异或、 求反、逻辑移位、算术移位、数据检索、比较、译码等操作，并可打印出主程序 清单、数据或梯形图。 (7)通信和联网 PLC采用通信技术和光纤技术。可进行远程 I/0控制。例如， 同类 PLC 之间的链接 (PLC-LINK)、PLC 与上位计算机的链接 (HOST-LINK),从而组 成集中管理、分散控制的集散式控制网络，以完成较大规模的复杂控制。 (8)监控和自诊断 PLC有完善的控制系统监控和自诊断功能。它可记忆某些异常情况并在 …… 此处隐藏：5382字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……