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?PLC的由來(lái)

??在PLC問(wèn)世之前，繼電器控制系統在工控領(lǐng)域中占有主導地位。但它的缺點(diǎn)十分明顯，如體積大、耗電多、壽命短、可靠性差、運行速度慢、適應性差等，尤其當生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，必須重新設計與安裝，造成時(shí)間和資金上的嚴重浪費。1968年，美國*大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司(GM)，為了適應汽車(chē)型號不斷更新的需求，在激烈競爭的汽車(chē)工業(yè)中保持優(yōu)勢，并從用戶(hù)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，可在現場(chǎng)修改程序;

??(2)硬件維護方便，**是插件式結構;

??(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)可將數據直接送入管理計算機;

??(6)成本上可與繼電器柜競爭;

??(7)輸入可以是交流115V:

??(8)輸出為交流115V、2A以上，能直接驅動(dòng)接觸器等;

??(9)擴展時(shí)原有系統改動(dòng)量*少;

??(10)用戶(hù)程序存儲器容量大于 4KB。

??1969年，美國數字設備公司(DEC)研制出世界上第一臺PLC(PDP-14 型)，并在通用汽車(chē)公司自動(dòng)裝配線(xiàn)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，美國電氣制造商協(xié)會(huì )(NEMA)經(jīng)過(guò)4年的調查，于1980年對PLC給出如下定義:“PLC是一種數字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來(lái)存儲指令，并實(shí)現邏輯運算、順序控制、計數、計時(shí)和算術(shù)運算功能，用來(lái)對各種機械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。”

??1982年11月，國際電工委員會(huì )(EC)頒布了PLC標準草案第一稿;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是一種數字運算操作的電子系統，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來(lái)在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時(shí)、計數和算術(shù)運算等操作的指令。并通過(guò)數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)外部設備，都應按易于與工業(yè)系統連成一個(gè)整體，易于擴充其功能的原則設計。”定義強調了PLC直接應用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力、廣泛地適應能力和應用范圍，這是區別于一般微機控制系統的一個(gè)重要特征。

??PLC 的分類(lèi)

??PLC一般可按控制規模和結構形式分類(lèi)。

??1.按控制規模分類(lèi)

??按PLC的控制規模分類(lèi)，PLC可分為小型機、中型機和大型機。通常小型機的控制點(diǎn)數小于256點(diǎn)，用戶(hù)程序存儲器的容量小于8K字。小型機常用于單機控制和小型控制場(chǎng)合，在通信網(wǎng)絡(luò )中常作從站。例如，西門(mén)子公司的S7-200PLC就屬于小型機。小型機中，控制點(diǎn)數小于64點(diǎn)的為超小型機或微型PLC。中型機的控制點(diǎn)數一般為256點(diǎn)~2048點(diǎn)，用戶(hù)程序存儲器的容量小于50K字。中型機控制點(diǎn)數較多、控制功能強，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(mén)子公司的S7-300PLC就屬于中型機。大型機的控制點(diǎn)數都在2048點(diǎn)以上，用戶(hù)程序存儲器的容量達50K字以上。大型機控制點(diǎn)數多、功能很強、運算速度很快，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(mén)子公司的S7-400PLC就屬于大型機。以上分類(lèi)沒(méi)有十分嚴格的界限，隨著(zhù)PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，這些界限會(huì )發(fā)生變更。

??2.按結構形式分類(lèi)

??PLC按結構形式可分為整體式、模塊式和疊裝式三類(lèi)。

??(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)機箱內，又稱(chēng)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)是結構緊湊、體積小、價(jià)格低。一般小型 PLC采用這種結構。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數的基本單元和擴展單元組成。基本單元內有CPU、I/O和電源。擴展單元內只有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的功能得以擴展。

??圖1-2整體式S7-200CPU模塊外形圖

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

??(3)疊裝式PLC將整體式和模塊式結合起來(lái)，稱(chēng)為疊裝式PLC。它除了基本單元外還有擴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，即結構緊湊、體積小、配置靈活、安裝方便。例如，西門(mén)子公司的S7-200PLC就是疊裝式結構形式。

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隨著(zhù)微處理器、計算機和數字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)應用到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。當前，用于工業(yè)控制的計算機可以分為:可編程控制器、基于PC總線(xiàn)的工業(yè)控制計算機、基于單片機的測控裝置、用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調節器、集散控制系統(DCS)和現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(FCS)等。邏輯與可編程控制技術(shù)由于功能強大使用十分方便，自問(wèn)世以來(lái)，備受控制界的廣泛認同和青睞。不但廣泛地應用到各種機械設備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統中，在民用和家庭自動(dòng)化方面的應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)機的啟停、電磁閥的開(kāi)閉電磁離合器的離合等這樣一類(lèi)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)現的。而這些控制的決策，往往又是在對諸如行程開(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)的檢測后，按照預先規定的一種處理規則作出的。常常把這一類(lèi)的控制稱(chēng)為邏輯控制或程序控制。換言之，邏輯控制是指在對生產(chǎn)過(guò)程或機械設備運行狀態(tài)檢測的基礎上，依據預先編制的操作規則，對輸入狀態(tài)進(jìn)行邏輯運算、或計數、或定時(shí)、或對某些變化參量進(jìn)行判斷等，根據這些結果作出控制決策，控制執行機構協(xié)調動(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)題是采用了預先編制的操作規則，這些操作規則被稱(chēng)為“程序”，故邏輯控制又稱(chēng)為“程序控制”。需注意，這里所說(shuō)的“程序”，與計算機軟件技術(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)域內兩個(gè)并列的、相輔相成的重要范疇。反饋控制的目標是定量控制，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)構成邏輯控制系統。故習慣上稱(chēng)為繼電器邏輯控制或繼電器接觸控制，其顯著(zhù)的特征是系統的操作規則或控制程序是以元件、器件的某種連接方式來(lái)體現這種控制系統。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(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，誕生了可編程邏輯控制技術(shù)，其操作規則或控制程序是用軟件技術(shù)的方式存儲在可編程控制器的存儲器中,其顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)可以依據需要方便地改寫(xiě)這些程序(軟件上),并重新存入可編程控制器的相應存儲器中，從而實(shí)現更改控制程序的目的。

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