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1、前 言可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十实际七十至八十年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了 PLC的发展和市场情况。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出
2、了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。 在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实
3、践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，如表1，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。 在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。由于PLC人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（1
4、1.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。 国内PLC生产厂约三十家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。 在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。我国市场上流行的有如下几家PLC产品： 施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum
5、等产品； 罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品； 西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品； GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。 PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。 从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS，在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的
6、。 PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。PLC的硬件和软件，PLC在90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为： 微型PLC： 32 I/O 小型PLC： 256 I/O 中型PLC：1024 I/O 大型PLC：4096 I/O 巨型PLC：8195 I/O （注：近年来有单机支持300回路和65000点I/O的大型系统）对应中型PLC以上，均采用16位32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，现在根据通讯等方面要求，有的也改用16位32位CPU
7、。由于I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计位整个PLC销售额的78%，所以对微、小型PLC应多加研究。PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。以日本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架（CPU母板）上装有CPU模板，其它槽位装有I/O模板；如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板；另一种方法是配备远程I/O从站等。这些都说明了PLC厂家将硬件各部件均向用户开发，便于用户选用，配置成规模不等的PLC，而且这种硬件配置的开放性，为制造商、分销商（代理商）、系统集成商、
8、最终用户带来很多方便，为营销供应链带来很大便利，这是一大成功经验。PLC内的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，还发展了一系列特殊功能的I/O模板，这为PLC用于各行各业打开了出路，如用于条形码识别的ASCII/BASIC模板，用于反馈控制的PID模板，用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口模板等，这在以后还会有很大发展。另外在输入、输出的相关元件、强干扰场合的输入、输出电隔离、地隔离等方面也会更加完善。PLC中的CPU与存储器配合，完成控制功能。它与DCS系统处理温度、压力、流量等参数的系统不同，采用快速的巡回扫描
9、周期，一般为0.10.2秒，更快的则选用50毫秒或更小的消灭周期。它是一个数字采样控制系统。为了完成控制策略，为了替代继电器，使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，而编制了一套控制算法功能块（或子程序），称为指令系统，固化在存贮器ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般PLC的指令系统有：基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等，这些指令多是类似汇编语言。另外PLC还提高了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资
10、源，为编程带来极大方便。由于各PLC厂家产品在指令系统上的差异及编程方法上用户要求不同，近年来IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3（注：1993年IEC颁布可编程序控制器的国际标准IEC1131），它规定了指令表（IL）、梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）五种编程语言。这包括了文本化编程（IL、ST）和图形编程（LD、FBD）两个方面，而SFC则在两类编程语言中均可使用。IEC技术委员会（TC65）进来开展了IEC61499项目，将IEC61131-3进行了扩展，它是针对通过通信网络互联的模块化分布系统的体系结构的标准，将对
11、IEC61131-3有所改善。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件，是PLC发展的一大趋势。第一章 PLC的介绍经过几十年的发展，PLC已经不只能实现继电器控制所有的逻辑判断、计时、计数等顺序控制等功能，同时还具有了执行算术运算、对模拟量进行控制等功能。所以美国电气制造商协会经过四年的调查，于1980年将其正式命名为可编程控制器（programmable controller）简写为PC。后来由于PC这个名词常常用来称呼个人电脑（personal computer），为了区别，现在也可把可编程控制器称为PLC。PC可用于单台机电设备的控制，也可以用于生产流
12、水线的控制。使用者可以根据生产过程和工艺要求设计控制程序，然后将程序通过编辑器送入PC。程序投入运动后，PC就在现场输入信号（按钮、行程开关、光电开关或其它传感器）的作用下，按照预先送入的程序控制现场的执行机构（电机、电磁阀等）按一定规律动作。11 PC的主要功能近年来，PC把自动化技术，计算机技术、通讯技术融为一体。它能完成以下功能：1条件控制（逻辑控制）PC设置了与（AND）、或（OR）、非（NOT）等逻辑指令，能处理继电器接点的串联、并联、串并联、并串联等各种连接。因此，它可以代替继电器进行开关控制。2定时控制PC为用户提供了若干个计时器（定时器），并设置了计时指令。计时器的计时值可以由
13、用户在编程时设定，也可以用拔盘开头来设定。计时器的计时值可以在运行中被读出，也可以在运行中被修改，使用灵活，操作方便。程序投入运行后，PC将根据用户设定的计时值对某个操作进行限时控制和延时控制，以满足生产工艺的要求。3步进控制PC为用户提供了若干个移位寄存器，可以用于步进控制，即在一道工序完成以后，再进行下一步工序，有些型号的PC，还专门设置了用于步进控制的步进指令和鼓形控制器操作指令，编程和使用极为方便，因此更容易实现步进控制的要求。4A/D、D/A转换有些PC还具有A/D、D/A转换功能，完成对模拟量的控制和调节。5数据处理有些PC还具有数据处理功能，它具有并行运算指令，能进行数据并行传送
14、，BCD的加、减、乘、除、开方等运算，还能进行字与、字或、求反、；逻辑移位、算术移位、检索数据、比较、数制转换、16-4编码、4-16编码、译码等操作，还可以对数据存储器进行间接寻址，PC还可以与打印机相连，打印出程序和有关数据及梯形图。6通讯联网有些PC采用了通讯技术，可以进行远程的I/O控制，多台PC之间可以进行同位链接，PC还可以与上位计算机进行链接，接受计算机的命令，将招待结果告诉计算机。由一台计算机和若干台PC可以构成“集中管理，分散控制”的分布式控制系统，以完成较大规模的复杂控制。PC与上位计算机链接对计算机的要求是：（1）具有RS-232接口；（2）使用ASC码字符。这些要求，一般的计算机都能满足。PC与计算机之间的通讯，目前还没有国家标准。各生产PC的厂家一般都使用自己的标准。例如C系列PC采用OMRON标准，它规定了命令的种类和数据格式，以及应答的数据格
