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1、摘要：可编程控制器（PC）已被誉为70年代的一场工业革命。自从PC问世以来的短短期间内，给工业控制带来的以前做梦都想不到的非凡变化。使用PC的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于PC的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想。 关键词：工业自动化 可编程序控制器 PC编码器 应用程序 可编程序控制器 o 继电器 可编程控制制器（PC）已已被誉为700年代的一场场工业革命。自自从PC问世世以来的短短短期间内，给给工业控制带带来的以前做做梦都想不到到的非凡变化化。使用
2、PCC的工业控制制系统与传统统的用继电器器的工业控制制系统相比，在在操作、控制制、效率和精精度等各个方方面都具有无无法比拟的优优点。虽然在在工业控制系系统中所使用用的继电器控控制设备不会会被完全淘汰汰，但是由于于PC的出现现已经改变了了工业控制设设计者的设计计思想。在PC出现现之前，机械械控制及工业业生产过程控控制是用专门门设计的工业业控制继电器器实现的。这这些继电器是是19世纪初初发展起来的机机电设备，并并经过不断发发展形成的。机电继电器器是F. BB. Morrse于18836年为其其新设计的电电报系统增加加站与站之间间的距离而发发明的。如图图1.1所示示：图1.1 简单单电报电路图1.2
3、 带继继电器的简单单电报电路当时，需要要一个设备能能够感测到微微小的电报信信号，并将这这个信号以增增加电流的方方式“中转”送送到相距244140.116米（155英里）或332186.88米（220英里）远远的下一个“中中转”站中去去，继电器就就实现了这个个任务。Moorse所发发明的这种设设备成了今天天社会中每个个角落都在应应用的机电设设备家族的发发展基础。继电器对于于人类许多伟伟大的成就起起了决定性的的作用，同时时也带来一些些令人棘手的的问题。19967年，加加拿大一个变变电分所的继继电器的误动动作竟将东海海岸变成一片片黑暗。同样样，一个简单单的继电信号号指挥阿波罗罗-11号开开始历史的飞
4、行，将将宇航员Neeil Arrmstroong送到月月球上，使人人类向宇宙进进军迈出了第第一步。继电电器与科学技术保持持了同步发展展，今天继电电器已应用到到家庭及工业业控制的各个个领域。他们们比以往的产产品具有更高高的可靠性。但但是，这也是是随之带来的的一些问题。如如绝大多数控控制继电器都都是长期磨损损和疲劳工作作条件下进行行的，容易损损坏。而且继继电器的触点点容易产生电电弧，甚至会会熔在一起产产生误操作，引引起严重的后后果。再者，对对一个具体使使用的装有上上百个继电器器的设备，其其控制箱将是是庞大而笨重重的。在全负负荷运载的情情况下，大的的继电器将产产生大量的热热及噪声。并并且继电器控控制
5、系统必须须是手工接线线、安装，如如果有简单的的改动，也需需要花费时间间和物力去改改制、安装和和调试。o 可编程控制器的的产 随着科学技技术的进步，尤尤其是电子技术的发发展，研制生生产了固态器器件，以取代代电磁式继电电器。使用晶晶体管和集成成电路，使固固态器件日益益变得更加经经济可靠，所所以一些公司司如Geneeral EElectrric、Weestingghousee及Alleen-Braadley等等开发了固态态电路控制系系统。这些系系统大大地增增加了控制系系统的可靠性性，降低了控控制系统的成成本。工业上设计计的继电器称称为控制继电电器，汽车制制造工业是它它的一大用户户，它被用来来协助汽车
6、生生产过程的操操作人员，以以操作和控制制机电设备。为为了在设备类类型更换期间间降低继电器器控制系统的的成本，通用用汽车公司液液压传动分部部于19866年起草了有有关“可编程程逻辑控制器器”详细的技技术规范。该该规范反映了了自动化工业业及其他各类类制造业的用用户的要求和和愿望。如RReliannce Ellectriic、Strrutherr-Dunnn、Modiicon、DDigitiial Eqquipmeent Coorporaation、IInformmationn Insttrumennts，均对对该规范产生生了极大的兴兴趣。19669年末和11970年初初，这些公司司与通用汽车车公司
7、合作，生生产出我们现现在称之为可可编程控制器器的专用计算算机。从今天的标标准来看，尽尽管早期的PPC产品是简简单的，但是是他们确能满满足“通用汽汽车公司”技技术规范上的的基本要求1。这些些要求主要可可以归纳为以以下十条： 在使用者的工厂厂里，必须能能以最短中断断服务时间，迅迅速而方便地地对其控制的的硬件或设备备进行编程及及重新进行程程序设计。 所有的系统组建建必须能够在在工厂无特殊殊支持的设备备、硬件及环环境条件下运运行。 系统维修必须简简单易行。在在系统中应设设计有状态指指示器及插入入式模块，以以便在最短停停车时间使维维修和故障诊诊断工作变得得简单易行。 由于工厂占用的的空间耗费了了一定的资
8、金金，所以控制制硬件占用的的空间必须比比它所代替的的继电器控制制系统占用的的空间要小。此此外，与现在在的继电器控控制系统相比比，PC系统统的耗能也应应较少。 可编程逻辑控制制器必须能够够与中央数据据收集处理系系统进行通信信，以便监视视系统运行的的状态和运行行情况。 系统将能接收来来自已有的标标准控制系统统中的按钮及及限位开关的的交流信号。 逻辑控制器的输输出信号必须须能驱动以交交流运行的电电动启动器及及电磁阀线圈圈。每个输出出量将设计为为可启停和连连续操纵具有有额定电流的的负载设备。 控制硬件必须能能以系统最小小的变动及在在最短的更换换和停机时间间内，从系统统的最小配置置扩展到系统统的最大配置
9、置。 在购买及安装费费用上，PCC系统应与现现行使用的继继电器和固态态逻辑系统相相比更具有竞竞争能力。 可编程控制器的的存储设备至至少可被扩展展到40000个存储字节节或存储单元元的容量。 今天生产的的PC产品不不仅能满足汽汽车制造行业业最初规定的的标准，而且且远远超出了了这些简单要要求。PC实实质上是一个个可代替工业业继电器控制制系统的更具具灵活及可靠靠性的专用计计算机。如图图2.1所示示，PC是一一个能够完成成各类控制系系统功能的集集装成一体的的完整的小型型控制系统。图2.1 可编编程控制器功功能框图 可编程控制器的的编程语言 PC与商业业的微型计算算机或计算机机系统中的主主机的主要区区别
10、在于个各各自所使用的的程序设计语语言不同，以以及PC设计计可用于恶劣劣的工业环境境。PC机有有许多方法可可用来描述和和执行某种控控制功能。继继电器梯形图图法是一个通通用的工业标标准方法。使使用固态电路路图及计算机机程序设计技技术，是一种种以符号和命命令来表示同同样内容的语语言，但唯有有PC的继电电器梯形语言言最为直观地地描述了继电电器梯形框图图。计算机被被设计成通过过接收和执行行键入的类似似于口语中的的单词或语句句的指令，而而成为程序员员的好友。PPC的使用者者受过专门的的培训，利用用一套精心设设计的符号集集，即继电器器梯形框图集集来传递信息息2。这这套符号成了了PC的一种种专用高级语语言，该
11、语言言称之为“继继电器梯形逻逻辑语言”。虽然PC有有这样一套完完备的语言来来描述，但是是对于初学者者来说仍然是是一件比较麻麻烦的事情。在在整体的系统统设计的时候候应该避免涉涉及到PC的的具体过程。在在操作和维护护的过程中也也应该避免接接触到PC的的具体过程。 可编程控制器的的应用 由于PC可可满足绝大多多数应用的需需要，所以它它受到广泛的的欢迎。但是是，对于选择择能够适应具具体用途的PPC，所选择择设备的正确确安装和应用用对PC的正正确使用，极极大程度上取取决于控制系系统工程师和和设计者对PPC及外围设设备情况的掌掌握3。为了适应广广泛的应用领领域，PC在在其设计上具具有很好的灵灵活性及多样样
12、性，使它成成为一种“万万能钥匙”的的控制设备，但但是对PC的的实际选择、完完善及使用，可可能给不熟悉悉PC的人们们带来一些困困难。确定一个具具有最佳经济济效益的完整整的控制方案案，要求设计计人员和工程程师熟悉掌握握许多控制设设备类型及硬硬件设备。第第一手的实践践经验是宝贵贵的财富。PC的正确确应用，不仅仅要求最终结结果应具有经经济效益，而而且最终控制制系统必须满满足用户的需需要。应用要要求只能对整整体系统详细细的分析来确确定。这往往往意味着要对对每台机器或或生产过程的的所有侧面进进行详细的分分析研究。再再者，由于每每种PC的应应用情况都是是不相同的，所所以没有简明明的、精确的的惯例对所有有应用
13、场合做做出估价。应应用要求涉及及的一般范围围包括如下内内容：系统的的最大吞吐量量、最小的操操作员接口、生生产过程中能能源材料的最最有效利用、设设备占地面积积的要求，维维护的简单易易行，系统的的最大利用率率，以及最少少的安装和维维修时间。为为了评价一个个系统是否比比另一个系统统更好地满足足具体应用要要求，有时必必须分析相似似的系统。与PC控制制系统的应用用及经济效果果同样重要的的是，工厂人人员是否能接接受这个新系系统。这极大大程度上取决决于它的操作作是否简单。如如果控制系统统设计人员不不考虑人的因因素而进行一一个要人来操操作的设备设设计。例如，设设备缺少足以以显示系统运运行状态的只只是器，结果果
14、在安装时使使操作员和维维护机械工程程师感到迷惑惑，他们连续续不断地抱怨怨能很快使人人们确信这些些控制系统在在设计及运行行过程中的确确是糟糕透了了。在系统设计计与安装时，往往往忽略对那那些将直接接接触控制设备备的人员的培培训工作。这这是由于通常常认为在实际际运行设备时时进行人员培培训比较容易易，所以许多多生产厂家及及工程部门直直到系统安装装运行之后，才才开始对操作作人员及维护护人员进行系系统培训。在在系统安装的的过程中，随随时让将来最最终要维护和和操作该设备备的人员了解解安装过程，这这将使他们对对新系统有感感性的认识。经经过是适当的的培训，操作作人员能更好好地理解系统统为何按某一一特定的方式式安
15、装。为应应付突然出现现的故障及恶恶劣的运行环环境下的维修修，就要事前前强迫弄清楚楚“如此这般般的原因”，否否则会影响对对发生的问题题做出正确的的判断。随着着新系统的安安装，操作人人员就掌握了了这些技术。在在培训期间，公公司一定能培培养出椅披技技术娴熟的操操作人员，而而且在系统可可运行时，那那些将接触新新系统的人员员已掌握了硬硬件设备及其其操作和维护护保养的知识识。在PC应用用中，最后一一个应该考虑虑的主要问题题是系统未来来的发展。PPC是模块设设计，因此完完全有扩充的的能力来满足足未来需要。通通常，一般只只需要更换或或更新一个控控制系统即可可以了。但是是在安装控制制系统的过程程中，往往需需要安
16、装许多多同类设备。应应用PC总要要考虑未来效效益、系统扩扩充以及当前前需要。一个个已完成的控控制系统会由由于增加为将将来备用的设设备，使其造造价而成倍增增长。应该注注意增加设备备的可能性。 可编程控制器的的控制系统 在考虑PCC的应用时，必必然要涉及到到总体控制系系统设计如何何实现的问题题。就其性质质而论，绝大大多数的应用用不是连续的的就是批量过过程。批量和连续续生产过程控控制系统在布布局上可以是是“集中式”和和“分布式”。集集中式控制结结构采用单一一的大型控制制系统或处理理机控制多种种生产加工过过程及操作。中中央控制系统统中，PC处处理着生产过过程中每个独独立的工序。分分布式结构与与集中式的区区别就在于，它它对每个独立立的工序由专专门指定的控控制系
