PLC简介【1】

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20世纪20年代起，人们用导线把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是我们所熟悉的传统的继电接触器控制。由于它结构简单易懂，使用方便，价格低廉，在一定的范围内能满足控制要求，因此在工业控制量与中得到了广泛应用，并一度占据主导地位。但是，这种继电接触器控制系统有明显的缺点，即设备体积大，动作速度慢，功能单一，仅能做简单的控制，特别是采用硬连线逻辑，接线复杂，一旦生产工艺或对象变动时，原有接线和控制盘（柜）就需要更换，所以这种系统的通用性和灵活性较差，不利于产品的更新换代。

20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产以及多级群控技术的发展，人们曾试图用小型计算机实现工业控制的要求，但由于价格高、输入/输出电路不匹配，以及编程技术复杂等因素导致小型计算机未能得到推广。

20世纪60年代末期，美国汽车制造业竞争激烈，如果在每次汽车改型或者改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，就可以降低成本，缩短新产品的开发周期。1968年，美国通用汽车公司提出了开发新型逻辑顺序控制装置以取代继电控制盘的设想，为此发布了10项招标指示，其主要内容如下：

1. 变成简单，可在现场修改程序

2. 维护方便，好是插件式

3. 可靠性高于继电器控制柜

4. 体积小于继电器控制柜，能耗较低

5. 可将数据直接上传到管理计算机，便于监视系统运行状态

6. 在成本上可与继电器控制相竞争，即有较高的性能价格比

7. 输入开关量可以是交流115V电压信号（美国电网电压110V）

8. 输入的驱动信号为交流115V、2A以上容量，能直接驱动电磁阀线圈

9. 具有灵活的扩展能力。在扩展时，只需在原系统上做很小变更即可达到大配置

10. 用户程序存储器容量至少在4KB以上（适应当时汽车装配过程的要求）

以上十项指标的核心要求是采用软布线（编程）方式取代继电气控制的硬接线方式，实现大规模生产线的流程控制。

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出世界上台ＰＬＣ—ＰＤＰ-14，在美国通用汽车装配线上试用，这是工业控制装置中少数几种完全按照用户要求而开发产品，它一问世即获得了巨大成功。伺候，这项新技术得到迅速推广，美国的MODICON公司推出了同名的084控制器；1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了其台PLC---DSC-8；1973年，西欧国家的台PLC也研制成功；我国从1947年开始仿制美国的第二代PLC，1977年研制出台具有实用价值的PLC。

可编程序控制器（Programmable Controller）是以微处理器和单片机为核心的一种工业控制专用微机，国外文献简称为PC。但是，在国内PC通常指的是个人计算机（Personal Computer），因此国内目前仍沿用PLC（Programmable Logic Controller）的旧称。本书也将使用PLC简称。

美国国际电工委员会（IEC）在1987年颁布《可编程序控制器标准》（第三版）中对可编程序控制器作出如下定义：可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统。它采用了可编程的储存器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

纵观PLC控制功能的拓展，其历程大致经历了以下4个阶段。

阶段，从台PLC诞生到20世纪70年代中期，是PLC的崛起阶段，PLC首先在汽车工业获得大量应用，继而在其他产业部门也开始应用。由于大规模集成电路的出现，采用8位微处理器芯片作为CPU，推动了PLC技术的飞跃。这一阶段的产品主要用于逻辑运算和定时、计数运算，控制功能比较简单。

第二阶段，从20世纪70年代中期到70年代末期，是PLC的成熟阶段。由于超大规模集成电路的出现，16位微处理器和51单片机相继问世，使PLC向大规模、高速度、高性能方向发展。这一阶段产品的功能扩展到数据传送，比较和运算，模拟量运算等。

第三阶段，从20世纪70年代末期到80年代中期，是PLC的通信阶段。由于计算机通信技术的发展，PLC也在通信方面有了较大的提高，初步形成了分布式的通信网络体系。但是，由于制造厂商各自为政，通信系统自成系统，造成了不同厂家产品的互联较为困难。在该阶段，由于社会生产对PLC的需求大幅增加，其数学运算功能得到了较大的扩充，可靠性也进一步提高。

第四阶段，从20世纪80年代中期至今，是PLC有单机控制向系统化控制的加速发展阶段。尤其进入21世纪，由于控制对象的日益多样性和复制性，采用单一的PLC已不能满足控制要求，因此出现了配备A/D、D/A单元，触摸屏，高速计数单元，温控单元，位控单元，通信单元，主机连接单元等不同功能的特殊模块构成了功能强大的PLC系统，而且不同系统间可以实现网际联控，并与上位管理机进行数据交换。

在国际知名PLC制造商中，具有代表性的公司有日本的OMRON（欧姆龙）公司、MITSUBISHI（三菱）公司，德国的SIEMENS（西门子）公司，法国的SCHNEIDER(施耐德)公司，以及美国的ALLEN-BRADLEY(AB)公司等，这些公司的销售额约占全球PLC总销售额的三分之二。它们不断开发新的PLC产品系列并配备了符合国际现场总线标准的通信接口，实现不同系统的互连或与局部网络连成整体分布系统。这一阶段的产品规模不断增大，功能不断完善，大中型的产品多数有CRT屏幕的显示功能，产品的扩展也因通信功能的改善而变得方便。

在软件方面，由于采用了标准的软件系统，不断向上发展并与计算机系统兼容，增加了高级编程语言。技术上具有代表性的突破是推出了将PLC功能集成在一个芯片上(PLC-on-a-chip)的产品；从系统体系结构上，则是为实现EIC（电气、仪表、计算机）一体化综合控制系统打开了局面，其代表产品有欧姆龙公司的CSI系列，西门子公司的SYMATIC S5和S7系列，AB公司的PLC-5等。