快速打开PLC技术领域的大门

  可编程序控制器(PLC)是近几十年才发展起来的一种新型工业用控制装置。它可以取代传统的“继电器-接触器”控制系统实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数等各种功能，中大型高档PLC还能像微型计算机(PC)那样进行数字运算、数据处理、模拟量调节以及联网通信等。它具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简便易学、易于掌握、体积小、维修工作量少、现场连接方便等一系列显著优点，已广泛应用于机械制造、机床、冶金、采矿、建材、石油、化工、汽车、电力、造纸、纺织、装卸、环境保护等各行各业，尤其在工程设计中的开发应用更是越来越广泛。在工业应用领域，PLC与数控机床、工业机器人、CAD/CAM并称为现代工业技术的四大支柱并跃居第一位，已成为改造和研发机电一体化产品的首选控制器;其应用的深度和广度也代表着一个国家工业现代化的先进程度。要快速打开PLC技术领域的大门，就应该首先从战略高度整体上认识和掌握有关这种新型工业控制器的诞生与发展、结构组成、功能特点、工作原理、编程语言及其工程应用等技术知识。

  PLC概述

  PLC的诞生与迅猛发展

  PLC的诞生

  可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是随着科学技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要而诞生、发展起来的一种新型的工业控制装置。

  PLC是在“继电器-接触器控制”的基础上发展起来的。从1969年问世以来，虽然至今才50年，但由于其具有通用灵活的控制性能、可以适应各种工业环境的可靠性与简单方便

  才50年，但由于其具有通用灵活的控制性能、可以适应各种工业环境的可靠性与简单方便的使用性能，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。

  ①“继电器-接触器控制系统”存在的问题 众所周知，制造业中使用的生产设备与生产过程的控制，一般都需要通过工作机构、传动机构、原动机以及控制系统等部分实现。特别是当原动机为电动机时，还需要对电动机的启/制动、正/反转、调速与定位等动作进行控制。生产设备与生产过程的电气操作与控制部分，称为电气自动控制装置或电气自动控制系统。

  最初的电气自动控制装置(包括目前使用的一些简单机械)只是一些简单的手动电器(如刀开关、正反转开关等)。这些电器只适合于电机容量小、控制要求简单、动作单一的场合。

  随着科学的迅猛发展和技术的不断进步，生产机械对电气自动控制也提出了越来越高的要求，电气自动控制装置也逐步发展成了各种形式的现代电气自动控制系统。

  作为常用电气自动控制系统的一种，人们习惯于把以继电器、接触器、按钮、开关等为主要器件所组成的逻辑控制系统称为“继电器-接触器控制系统”。

  继电器-接触器控制系统的基本特点是结构简单、生产成本低、抗干扰能力强、故障检修直观方便、适用范围广。它不仅可以实现生产设备、生产过程的自动控制，还可以满足大容量、远距离、集中控制的要求。因此，直到今天继电器-接触器控制系统仍是工业自动控制领域最基本的控制系统之一。

  但是，由于继电器-接触器控制系统的控制元件(继电器、接触器)均为独立元件，它决定了系统的“逻辑控制”与“顺序控制”功能只能通过控制元件间的不同连接实现。因此，它不可避免地存在以下不足：

  a.可靠性差，使用寿命较短，排除故障困难。由于继电器、接触器控制系统采用的是“有触点控制”形式，额定工作频率低，工作电流大，长时间连续使用易损坏触点或产生接触不良等故障，直接影响到系统工作的可靠性。如果其中一个继电器损坏，甚至某一对触点接触不良，都会影响整个系统的正常运行。查找和排除故障往往是非常困难的，有时可能会花费大量的时间。

  b. 通用性、灵活性差，总体成本较高。继电器本身并不贵，但是控制柜内部的安装、接线工作量极大，因此整个控制柜的价格是相当高的。当生产流程或工艺发生变化，需要更改控制要求时，控制柜内的元件和接线也需要作相应的变动，通常必须通过更改接线或增减控制器件才能实现。但是，这种改造的工期长、费用高，以至于有的用户宁愿放弃旧的控制柜的改造，另外再制作一台新的控制柜;有时甚至需要进行重新设计，因此难以满足多品种、小批量生产的要求。

  c.体积大，材料消耗多。继电器接触器控制系统的逻辑控制需要通过控制电器与电器间的连接实现，安装电器需要大量的空间，连接电器需要大量的导线，控制系统的体积大，材料消耗多。

  d.运行费用高，噪声大。由于继电器、接触器均为电磁器件，在系统工作时，需要消耗较多的电能，同时，多个继电器、接触器的同时通/断，会产生较大的噪声，对工作环境造成不利的影响。

  e.功能局限性大。由于继电器-接触器控制系统在精确定时、计数等方面的功能不完善，影响了系统的整体性能，它只能用于定时要求不高、计数简单的场合。

  F.不具备现代工业控制所需要的数据通信、网络控制等功能。

  正因为如此，继电器-接触器控制系统已难以适应现代工业复杂多变的生产控制要求与生产过程控制集成化、网络化需要。