PLC的產(chǎn)生與特點(diǎn)一、可編程控制器的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代末期，美國汽車制造工業(yè)競爭激烈，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，美國通用汽車公司（GM）首先公開招標(biāo)，對(duì)控制系統(tǒng)提出的基本要求為：（1）編程簡單，可在現(xiàn)場方便地編輯及修改程序；（2）價(jià)格便宜，其性能價(jià)格比要高于繼電器控制系統(tǒng)；（3）體積要明顯小于繼電器控制系統(tǒng)；（4）可靠性要明顯高于繼電器控制系統(tǒng)；（5）具有數(shù)據(jù)通信功能；（6）輸入可以是交流電115V；（7）輸出為交流電115V，2A以上；（8）硬件維護(hù)方便最好是插件式結(jié)構(gòu)；（9）擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只需做很小改動(dòng)；（10）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4KB。一、可編程控制器的產(chǎn)生歸納后器核心為：（1）用計(jì)算機(jī)代替繼電器控制盤；（2）用程序代替硬件連線；（3）輸入/輸出電平可與外部裝置直接相連；（4）結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在美國通用汽車公司生產(chǎn)上首次成功使用。早期的可編程控制器主要用于順序控制，只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱可編程邏輯控制器（programmablelogiccontroller），簡稱PLC。二、可編程控制器的特點(diǎn)可編程控制器的特點(diǎn)1.可靠性高；2.編程簡單；3.使用方便；4.維護(hù)方便；5.設(shè)計(jì)施工周期短。三、可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較1.可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)的比較如下表所示表1可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)比較比較項(xiàng)目繼電器可編程控制器控制設(shè)備體積大，接線復(fù)雜，修改困難體積小，接線少，控制靈活，易于擴(kuò)展控制速度動(dòng)作速度慢（幾十毫秒），易出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)動(dòng)作速度快（幾微秒），無觸點(diǎn)抖動(dòng)定時(shí)控制精度差，易受環(huán)境因素影響精度高，不受環(huán)境因素影響，設(shè)置方便觸點(diǎn)數(shù)量4-8對(duì)，易磨損任意多個(gè)，永不磨損工作方式并行施工串行施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須順序進(jìn)行，周期長設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試同時(shí)進(jìn)行，周期短可靠性與可維護(hù)性壽命短，可靠性與可維護(hù)性差壽命長，可靠性高，有自診斷功能，易于維護(hù)價(jià)格、應(yīng)用價(jià)格便宜，適宜于簡單電路初期投資大，適宜于較復(fù)雜電路三、可編程控制器與繼電器控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較2.可編程控制器與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的比較如下表所示表2可編程控制器與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)比較比較項(xiàng)目可編程控制器微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍工業(yè)控制科學(xué)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理、通信等使用環(huán)境工業(yè)現(xiàn)場機(jī)房輸入/輸出光電隔離，有大量的I/O接口沒有專門的I/O接口程序設(shè)計(jì)梯形圖語言，易于學(xué)習(xí)和掌握程序語言豐富。語句復(fù)雜，需專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)系統(tǒng)功能自診斷、控制等配有較強(qiáng)的操作系統(tǒng)工作方式循環(huán)掃描方式中斷方式可靠性可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力差體積、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，外殼堅(jiān)固，密封結(jié)構(gòu)松散，體積大，密封性差PLC的組成與工作原理一、PLC的發(fā)展趨勢隨著可編程控制器的推廣應(yīng)用，它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位已十分重要。為了占領(lǐng)市場，贏得盡可能大的市場份額，各大公司都在原有PLC產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，積極開發(fā)新產(chǎn)品，這將使PLC的功能更強(qiáng)，可靠性更高，使用更方便，應(yīng)用更廣泛。1.網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化是PLC近年來發(fā)展的一個(gè)重要方向，向下可與多個(gè)PLC控制站、多個(gè)I/O框架相聯(lián)；向上可與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)等相聯(lián)，構(gòu)成整個(gè)工廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。2.高可靠性由于控制系統(tǒng)的可靠性日益受到人們的重視，PLC將自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)有產(chǎn)品中，許多公司已推出了高可靠性的冗余系統(tǒng)。一、PLC的發(fā)展趨勢3.小型機(jī)近幾年小型機(jī)的發(fā)展速度大大高于中、大型機(jī)。小型機(jī)的功能越來越強(qiáng)，很多小型機(jī)已配有模擬量I/O、高速計(jì)數(shù)、聯(lián)網(wǎng)通信等功能。4.控制與管理功能一體化為了滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的控制與管理的需要，PLC廠家廣泛采用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖像顯示技術(shù)，使PLC系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和信息管理功能融為一體。二、PLC的組成PLC雖然多種多樣，但其組成基本相同，主要由中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入/輸出模塊、電源部分、外部設(shè)備組成。PLC的基本結(jié)構(gòu)圖如下圖所示二、PLC的組成其中：1.中央處理單元是PLC的大腦。2.儲(chǔ)存器包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序儲(chǔ)存器。3.輸入輸出部分是PLC現(xiàn)場外圍設(shè)備相連的組件。4.電源部分是將工業(yè)交流電轉(zhuǎn)換成直流電，供PLC使用。5.外部設(shè)備包括編程器、上位計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等。三、PLC的工作原理PLC掃描的工作方式主要分三個(gè)階段，即輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。三、PLC的工作原理2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次掃描用戶程序（梯形圖）。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的梯形圖起作用。三、PLC的工作原理3.輸出刷新階段當(dāng)用戶程序掃描結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出?？删幊炭刂破鞯男阅苤笜?biāo)與分類一、PLC的性能指標(biāo)1.存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量是指用戶程序存儲(chǔ)器的容量。用戶程序存儲(chǔ)器的容量大可以編制出復(fù)雜的程序。一般來說，小型PLC的用戶存儲(chǔ)器容量為幾千字，而大型機(jī)的用戶存儲(chǔ)器容量為幾萬字。2.I/O點(diǎn)數(shù)輸入/輸出I/O點(diǎn)數(shù)是PLC可以接受的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的總和，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備就越多，控制規(guī)模就越大。一、PLC的發(fā)展趨勢3.掃描速度掃描速度是指PLC執(zhí)行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。一般以掃描1K字用戶程序所需的時(shí)間來衡量掃描速度。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行各條指令所用的時(shí)間，可以通過比較各種PLC執(zhí)行相同的操作所用的時(shí)間來衡量掃描速度的快慢。4.指令的功能與數(shù)量指令功能的強(qiáng)弱、數(shù)量的多少也是衡量PLC性能的重要指標(biāo)。編程指令的功能越強(qiáng)、數(shù)量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強(qiáng)，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復(fù)雜的控制任務(wù)。5.內(nèi)部元件的種類與數(shù)量在編制PLC程序時(shí)，需要用到大量的內(nèi)部元件來存放變量、中間結(jié)果、保持?jǐn)?shù)據(jù)、定時(shí)計(jì)數(shù)、模塊設(shè)置和各種標(biāo)志位等信息。這些元件的種類與數(shù)量越多，表示PLC的