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PLC

 PLC的由来

  在PLC问世之前，继电器控制系统在工控领域中占有主导地位。但它的缺点十分明显，如体积大、耗电多、寿命短、可靠性差、运行速度慢、适应性差等，尤其当生产工艺发生变化时，必须重新设计与安装，造成时间和资金上的严重浪费。1968年，美国*大的汽车制造商通用汽车公司(GM)，为了适应汽车型号不断更新的需求，在激烈竞争的汽车工业中保持优势，并从用户的角度，提出了新一代工业控制装置的技术要求:

  (1)编程简单方便，可在现场修改程序;

  (2)硬件维护方便，**是插件式结构;

  (3)可靠性要高于继电器控制装置;

  (4)体积小于继电器控制装置;

  (5)可将数据直接送入管理计算机;

  (6)成本上可与继电器柜竞争;

  (7)输入可以是交流115V:

  (8)输出为交流115V、2A以上，能直接驱动接触器等;

  (9)扩展时原有系统改动量*少;

  (10)用户程序存储器容量大于 4KB。

  1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台PLC(PDP-14 型)，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功。从此，PLC这一新的控制技术迅速发展起来。

  PLC的定义

  在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会(NEMA)经过4年的调查，于1980年对PLC给出如下定义:“PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。”

  1982年11月，国际电工委员会(EC)颁布了PLC标准草案第一稿;1985年1月，又发表了草案第二稿;1987 年 2月，颁布了草案第三稿。该草案中 PLC的定义是:“PLC是一种数字运算操作的电子系统，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和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了PLC直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛地适应能力和应用范围，这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

  PLC 的分类

  PLC一般可按控制规模和结构形式分类。

  1.按控制规模分类

  按PLC的控制规模分类，PLC可分为小型机、中型机和大型机。通常小型机的控制点数小于256点，用户程序存储器的容量小于8K字。小型机常用于单机控制和小型控制场合，在通信网络中常作从站。例如，西门子公司的S7-200PLC就属于小型机。小型机中，控制点数小于64点的为超小型机或微型PLC。中型机的控制点数一般为256点~2048点，用户程序存储器的容量小于50K字。中型机控制点数较多、控制功能强，常用于中型控制场合，在通信网络中可作主站也可作从站。例如，西门子公司的S7-300PLC就属于中型机。大型机的控制点数都在2048点以上，用户程序存储器的容量达50K字以上。大型机控制点数多、功能很强、运算速度很快，常用于大型控制场合，在通信网络中常作主站。例如，西门子公司的S7-400PLC就属于大型机。以上分类没有十分严格的界限，随着PLC技术的飞速发展，这些界限会发生变更。

  2.按结构形式分类

  PLC按结构形式可分为整体式、模块式和叠装式三类。

  (1) 整体式PLC整体式PLC是将电源、中央处理器(CPU)、I/O部件都集中在一个机箱内，又称单元式或箱体式，整体式S7-200CPU模块外形如图1-2所示。其优点是结构紧凑、体积小、价格低。一般小型 PLC采用这种结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O和电源。扩展单元内只有I/O和电源。整体式PLC一般配备有特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使PLC的功能得以扩展。

  图1-2整体式S7-200CPU模块外形图

  (2)模块式PLC模块式结构是将 PLC各部分分成若干个单独的模块，例如，电源模块、CPU模块、I/O模块和各种功能模块。模块式PLC由机架和各种模块组成，如图1-3所示。模块插在机架内的插座上。模块式PLC的优点是配置灵活、装配方便、便于扩展和维修。一般大、中型PLC宜采用模块式结构。例如，西门子公司的 S7-30OPLC、S7-400PLC就是采用模块式结构。有的小型 PLC也采用这种结构。

  (3)叠装式PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。它除了基本单元外还有扩展模块和特殊功能模块，配置比较方便。叠装式PLC集整体式PLC与模块式PLC优点于一身，即结构紧凑、体积小、配置灵活、安装方便。例如，西门子公司的S7-200PLC就是叠装式结构形式。

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什么是可编程控制器逻辑控制

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经应用到了几乎所有的工业领域。当前，用于工业控制的计算机可以分为:可编程控制器、基于PC总线的工业控制计算机、基于单片机的测控装置、用于模拟量闭环控制的可编程调节器、集散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)等。逻辑与可编程控制技术由于功能强大使用十分方便，自问世以来，备受控制界的广泛认同和青睐。不但广泛地应用到各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，而且在民用和家庭自动化方面的应用也得到了迅速的发展。

  在工业生产过程中，很大一部分控制问题是解决诸如电动机的启停、电磁阀的开闭电磁离合器的离合等这样一类开关量的控制，这些控制的实施，通常都是通过继电器、接触器、晶闸管等器件的接通(ON)或断开(OFF)来实现的。而这些控制的决策，往往又是在对诸如行程开关、接近开关、按钮、接触器触点、继电器触点等开关量状态的检测后，按照预先规定的一种处理规则作出的。因此，常常把这一类的控制称为逻辑控制或程序控制。换言之，逻辑控制是指在对生产过程或机械设备运行状态检测的基础上，依据预先编制的操作规则，对输入状态进行逻辑运算、或计数、或定时、或对某些变化参量进行判断等，然后根据这些结果作出控制决策，控制执行机构协调动作，完成以开关量控制为主的生产过程的自动控制。其关键问题是采用了预先编制的操作规则，这些操作规则被称为“程序”，故逻辑控制又称为“程序控制”。不过需注意，这里所说的“程序”，与计算机软件技术中的“程序”既有联系，又可能是完全不同的。

  程序控制与我们经常接触的反馈控制是自动控制领域内两个并列的、相辅相成的重要范畴。反馈控制的目标是定量控制，而程序控制更偏重于定性控制。反馈控制是闭环控制，而程序控制多半是开环控制。

  早期的逻辑控制多以继电器、接触器作为主要控制装置来构成逻辑控制系统。故习惯上称为继电器逻辑控制或继电器接触控制，其显著的特征是系统的操作规则或控制程序是以元件、器件的某种连接方式来体现这种控制系统。要改变控制程序，必须要改变这种“连接”方式(硬件上)，极大地阻碍了逻辑控制技术的发展。随着计算机技术的发展，诞生了可编程逻辑控制技术，其操作规则或控制程序是用软件技术的方式存储在可编程控制器的存储器中,其显著优点是用户可以依据需要方便地改写这些程序(软件上),并重新存入可编程控制器的相应存储器中，从而实现更改控制程序的目的。

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