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PLC

?PLC的由來(lái)

??在PLC問(wèn)世之前，繼電器控制系統(tǒng)在工控領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。但它的缺點(diǎn)十分明顯，如體積大、耗電多、壽命短、可靠性差、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差等，尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，必須重新設(shè)計(jì)與安裝，造成時(shí)間和資金上的嚴(yán)重浪費(fèi)。1968年，美國(guó)*大的汽車制造商通用汽車公司(GM)，為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的需求，在激烈競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中保持優(yōu)勢(shì)，并從用戶的角度，提出了新一代工業(yè)控制裝置的技術(shù)要求:

??(1)編程簡(jiǎn)單方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序;

??(2)硬件維護(hù)方便，**是插件式結(jié)構(gòu);

??(3)可靠性要高于繼電器控制裝置;

??(4)體積小于繼電器控制裝置;

??(5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī);

??(6)成本上可與繼電器柜競(jìng)爭(zhēng);

??(7)輸入可以是交流115V:

??(8)輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)接觸器等;

??(9)擴(kuò)展時(shí)原有系統(tǒng)改動(dòng)量*少;

??(10)用戶程序存儲(chǔ)器容量大于 4KB。

??1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)PLC(PDP-14 型)，并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。從此，PLC這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。

??PLC的定義

??在PLC的發(fā)展過(guò)程中，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)經(jīng)過(guò)4年的調(diào)查，于1980年對(duì)PLC給出如下定義:“PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)和算術(shù)運(yùn)算功能，用來(lái)對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制?！?/p>

??1982年11月，國(guó)際電工委員會(huì)(EC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿;1985年1月，又發(fā)表了草案第二稿;1987 年 2月，頒布了草案第三稿。該草案中 PLC的定義是:“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令。并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！倍x強(qiáng)調(diào)了PLC直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛地適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍，這是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。

??PLC 的分類

??PLC一般可按控制規(guī)模和結(jié)構(gòu)形式分類。

??1.按控制規(guī)模分類

??按PLC的控制規(guī)模分類，PLC可分為小型機(jī)、中型機(jī)和大型機(jī)。通常小型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)器的容量小于8K字。小型機(jī)常用于單機(jī)控制和小型控制場(chǎng)合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作從站。例如，西門子公司的S7-200PLC就屬于小型機(jī)。小型機(jī)中，控制點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的為超小型機(jī)或微型PLC。中型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)一般為256點(diǎn)~2048點(diǎn)，用戶程序存儲(chǔ)器的容量小于50K字。中型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)較多、控制功能強(qiáng)，常用于中型控制場(chǎng)合，在通信網(wǎng)絡(luò)中可作主站也可作從站。例如，西門子公司的S7-300PLC就屬于中型機(jī)。大型機(jī)的控制點(diǎn)數(shù)都在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器的容量達(dá)50K字以上。大型機(jī)控制點(diǎn)數(shù)多、功能很強(qiáng)、運(yùn)算速度很快，常用于大型控制場(chǎng)合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作主站。例如，西門子公司的S7-400PLC就屬于大型機(jī)。以上分類沒(méi)有十分嚴(yán)格的界限，隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，這些界限會(huì)發(fā)生變更。

??2.按結(jié)構(gòu)形式分類

??PLC按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、模塊式和疊裝式三類。

??(1) 整體式PLC整體式PLC是將電源、中央處理器(CPU)、I/O部件都集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，又稱單元式或箱體式，整體式S7-200CPU模塊外形如圖1-2所示。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低。一般小型 PLC采用這種結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O和電源。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源。整體式PLC一般配備有特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使PLC的功能得以擴(kuò)展。

??圖1-2整體式S7-200CPU模塊外形圖

??(2)模塊式PLC模塊式結(jié)構(gòu)是將 PLC各部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，例如，電源模塊、CPU模塊、I/O模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由機(jī)架和各種模塊組成，如圖1-3所示。模塊插在機(jī)架內(nèi)的插座上。模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)是配置靈活、裝配方便、便于擴(kuò)展和維修。一般大、中型PLC宜采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如，西門子公司的 S7-30OPLC、S7-400PLC就是采用模塊式結(jié)構(gòu)。有的小型 PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。

??(3)疊裝式PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來(lái)，稱為疊裝式PLC。它除了基本單元外還有擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊，配置比較方便。疊裝式PLC集整體式PLC與模塊式PLC優(yōu)點(diǎn)于一身，即結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、配置靈活、安裝方便。例如，西門子公司的S7-200PLC就是疊裝式結(jié)構(gòu)形式。

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什么是可編程控制器邏輯控制

隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)應(yīng)用到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前，用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)可以分為:可編程控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、基于單片機(jī)的測(cè)控裝置、用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器、集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)等。邏輯與可編程控制技術(shù)由于功能強(qiáng)大使用十分方便，自問(wèn)世以來(lái)，備受控制界的廣泛認(rèn)同和青睞。不但廣泛地應(yīng)用到各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，而且在民用和家庭自動(dòng)化方面的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。

??在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很大一部分控制問(wèn)題是解決諸如電動(dòng)機(jī)的啟停、電磁閥的開(kāi)閉電磁離合器的離合等這樣一類開(kāi)關(guān)量的控制，這些控制的實(shí)施，通常都是通過(guò)繼電器、接觸器、晶閘管等器件的接通(ON)或斷開(kāi)(OFF)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而這些控制的決策，往往又是在對(duì)諸如行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、按鈕、接觸器觸點(diǎn)、繼電器觸點(diǎn)等開(kāi)關(guān)量狀態(tài)的檢測(cè)后，按照預(yù)先規(guī)定的一種處理規(guī)則作出的。因此，常常把這一類的控制稱為邏輯控制或程序控制。換言之，邏輯控制是指在對(duì)生產(chǎn)過(guò)程或機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，依據(jù)預(yù)先編制的操作規(guī)則，對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、或計(jì)數(shù)、或定時(shí)、或?qū)δ承┳兓瘏⒘窟M(jìn)行判斷等，然后根據(jù)這些結(jié)果作出控制決策，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成以開(kāi)關(guān)量控制為主的生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。其關(guān)鍵問(wèn)題是采用了預(yù)先編制的操作規(guī)則，這些操作規(guī)則被稱為“程序”，故邏輯控制又稱為“程序控制”。不過(guò)需注意，這里所說(shuō)的“程序”，與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)中的“程序”既有聯(lián)系，又可能是完全不同的。

??程序控制與我們經(jīng)常接觸的反饋控制是自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)兩個(gè)并列的、相輔相成的重要范疇。反饋控制的目標(biāo)是定量控制，而程序控制更偏重于定性控制。反饋控制是閉環(huán)控制，而程序控制多半是開(kāi)環(huán)控制。

??早期的邏輯控制多以繼電器、接觸器作為主要控制裝置來(lái)構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)。故習(xí)慣上稱為繼電器邏輯控制或繼電器接觸控制，其顯著的特征是系統(tǒng)的操作規(guī)則或控制程序是以元件、器件的某種連接方式來(lái)體現(xiàn)這種控制系統(tǒng)。要改變控制程序，必須要改變這種“連接”方式(硬件上)，極大地阻礙了邏輯控制技術(shù)的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，誕生了可編程邏輯控制技術(shù)，其操作規(guī)則或控制程序是用軟件技術(shù)的方式存儲(chǔ)在可編程控制器的存儲(chǔ)器中,其顯著優(yōu)點(diǎn)是用戶可以依據(jù)需要方便地改寫這些程序(軟件上),并重新存入可編程控制器的相應(yīng)存儲(chǔ)器中，從而實(shí)現(xiàn)更改控制程序的目的。

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