可编程控制器（PLC）的原理及应用.doc

第9章 可编程控制器 9.1 可编程控制器概述 可编程控制器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，计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入 / 输出，控制各种类型的机械或生产过程。早期产品名称为“ Programmable Logic Controller ”（可编程逻辑控制器），简称 PLC ，主要替代传统的继电接触控制系统。随着微处理器技术的发展，可编程控制器的功能也不断地增加，因而可编程逻辑控制器（ PLC ）不能描述其多功能的特点。 1980 年，美国电气制造商协会（ NEMA ）给他一个新的名称“ Programmable Controller ”，简称 PC 。 1982 年，国际电工委员会（ IEC ）专门为可编程控制器下了严格定义。然而 PC 这一简写名称在国内早已成为个人计算机（ Personal Computer ）的代名词，为了避免造成名词术语混乱，因此国内仍沿用早期的简写名称 PLC 表示可编程控制器，但此 PLC 并不意味只具有逻辑功能。 9.1.1 PLC的发展历史 在可编程控制器出现以前，继电器控制在工业控制领域占主导地位，由此构成的控制系统都是按预先设定好的时间或条件顺序地工作，若要改变控制的顺序就必须改变控制系统的硬件接线，因此，其通用性和灵活性较差。 1968 年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司 (GM) 为了适应生产工艺不断更新的需要，要求寻找一种比继电器更可靠，功能更齐全，响应速度更快的新型工业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引起了开发热潮。主要内容是： ①编程方便，可现场修改程序； ②维修方便，采用插件式结构； ③可靠性高于继电器控制装置； ④体积小于继电器控制盘； ⑤数据可直接送入管理计算机； ⑥成本可与继电器控制盘竞争； ⑦输入可为市电； ⑧输出可为市电，容量要求在 2A 以上，可直接驱动接触器等； ⑨扩展时原系统改变最少； ⑩用户存储器大于 4KB 。 这些条件实际上提出将继电器控制的简单易懂、使用方便、价格低的优点与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来，将继电接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程的设想。 1969 年，美国数字设备公司 (DEC 公司 ) 研制出了第一台可编程控制器 PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果，可编程控制器自此诞生。 1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台可编程序控制器DSC-8。1973年，西欧国家也研制出了他们的第一台可编程序控制器。我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。主要用于：1. 逻辑运算 2. 计时，计数等顺序控制，均属开关量控制。所以，通常称为可编程序逻辑控制器（PLC—Programmable Logic Controller）。 进入70年代，随着微电子技术的发展，PLC采用了通用微处理器，这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了，功能不断增强。因此，实际上应称之为PC——可编程序控制器。 至80年代，随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。 9.1.2 PLC的特点 PLC的特点主要是： （1）可靠性高，抗干扰能力强 可编程控制器生产厂家在硬件方面和软件方面上采取了一系列抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。目前各生产厂家生产的可编程控制器，其平均无故障时间都大大的超过了 IEC 规定的 10 万小时（折合为 4166 天，约 11 年）。而且为了适应特殊场合的需要，有的可编程控制器生产商还采用了冗余设计和差异设计 ( 如德国 Pilz 公司的可编程控制器 ) ，进一步提高了其可靠性。 （2）适应性强，应用灵活。 由于可编程控制器产品均成系列化生产，品种齐全，多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的控制系统要求。 （3）编程方便，易于使用。 可编程控制器的编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。近年来又发展了面