可編程控制器PLC概述


可編程邏輯控制器的生產和發展

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早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨着技術的發展,這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆,所以將可編程控制器簡稱PLC
可編程控制器簡稱PC(英文全稱:Programmable Controller),它經歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC(英文全稱:Programmable Logic Controller)和可編程序控制器PC幾個不同時期。為與個人計算機(PC)相區別,現在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字。
1987年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的PLC標准草案中對PLC做了如下定義:“PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令,並能通過數字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易於與工業控制系統形成一個整體,易於擴展其功能的原則而設計。”

一、 當代PLC技術的發展趨勢
發展迅速,產品更新換代;開發各種智能化模塊,不斷增強過程功能;PLC與個人計算機(PC)結合;通信聯網功能不斷增強;發展新的編程語言,增強容錯功能。
二、 當代PLC技術的發展動向
美國通用汽車以用戶身份提出新一代控制器應具備十大條件,這十大條件是:

  1. 編程方便,可在現場修改程序;
  2. 維修方便,最好是插件式;
  3. 可靠性高於繼電器控制櫃;
  4. 體積小於繼電器控制櫃;
  5. 可將數據直接送入管理計算機;
  6. 在成本上可與繼電器控制競爭;
  7. 輸入可以是交流115V;
  8. 輸出為交流115V/2A以上,能直接驅動電磁閥;
  9. 在擴展時,原有系統只要很小變更;
  10. 用戶程序存儲容量至少能擴展到4K字節。

1969年美國數字設備公司成功研制世界第一台可編程序控制器PDP-14,並在GM公司的汽車自動裝配線上首次使用並獲得成功。接着美國MODICON公司也研制出084控制,從此,這項新技術迅速在世界各國得到推廣應用。1971年日本從美國引進這項技術,很快研制出第一台可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國家也研制出他們的第一台可編程控制器。我國從1974年開始研制,1977年開始工業推廣應用。進入20世紀70年代,隨着微電子技術的發展,尤其是PLC采用通訊微處理器之后,這種控制器就不在不局限於當初的邏輯運算了,功能得到更進一步增強。進入20世紀80年代,隨着大規模和超大規模集成電路等微電子技術的迅猛發展,以16位和少數32位微處理器構成的微機化PLC,使PLC的功能增強,工作速度快,體積減小,可靠性提高,成本下降,編程和故障檢測更為靈活,方便。

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PLC 的應用場合和分類

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  • 開關量的邏輯控制
    這是PLC最基本、最廣泛的應用領域,它取代傳統的繼電器電路,實現邏輯控制、順序控制,既可用於單台設備的控制,也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。
  • 模擬量控制
    在工業生產過程當中,有許多連續變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,必須實現模擬量(Analog)和數字量(Digital)之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊,使可編程控制器用於模擬量控制。
  • 運動控制
    PLC可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說,早期直接用於開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構,現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能,廣泛用於各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
  • 過程控制
    過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機,PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。
  • 數據處理
    現代PLC具有數學運算(含矩陣運算、函數運算、邏輯運算)、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置,或將它們打印制表。數據處理一般用於大型控制系統,如無人控制的柔性制造系統;也可用於過程控制系統,如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。
  • 通信及聯網
    PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨着計算機控制的發展,工廠自動化網絡發展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
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PLC基本結構:

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PLC的基本原理及工作性能

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