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放大字体  缩小字体 发布日期:2021-02-22 09:03:28 浏览次数:6




上世纪60年代,计算机技术已开始应用于工业控制了。但由于计算机技术本身的复杂

性,编程难度高、难以适应恶劣的工业环境以及价格昂贵等原因,未能在工业控制中广泛应用。当时的工业控制,主要还是以继电—接触器组成控制系统。

1968年,美国*大的汽车制造商——通用汽车制造公司(GM),为适应汽车型号的不断翻新,试图寻找一种新型的工业控制器,以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间,降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种适合于工业环境的通用控制装置,并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,用 “面向控制过程,面向对象”的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能方便地使用。

1969年,美国数字设备公司(GEC)首先研制成功*台可编程序控制器,并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功,从而开创了工业控制的新局面。

接着,美国国MODICON公司也开发出可编程序控制器084

1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本*台可编程序控制器DSC-81973年,西欧国家也研制出了他们的*台可编程序控制器。我国从1974年开始研制,1977年开始工业应用。早期的可编程序控制器是为取代继电器控制线路、存储程序指令、完成顺序控制而设计的。主要用于:1. 逻辑运算  2. 计时,计数等顺序控制,均属开关量控制。所以,通常称为可编程序逻辑控制器(PLCProgram*ble Logic Controller)。  进入70年代,随着微电子技术的发展,PLC采用了通用微处理器,这种控制器就不再局限于当初的逻辑运算了,功能不断增强。因此,实际上应称之为PC——可编程序控制器。

 

80年代,随大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展,以16位和32位微处理器构成的微机化PC得到了惊人的发展。使PC在概念、设计、性能、价格以及应用等方面都有了新的突破。不仅控制功能增强,功耗和体积减小,成本下降,可靠性提高,编程和故障检测更为灵活方便,而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展,使PC向用于连续生产过程控制的方向发展,成为实现工业生产自动化的一大支柱。
引言

   可编程序控制器的英文为Program*ble Controller,在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代,个人计算机发展起来,也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大,所以美国AB公司*将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Program*ble Logic Controller),为了方便,仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统,强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。

  2 PLC的发展和市场情况

  2.1 PLC的发展历史

   1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求,第二年美国数字公司研制出了*代可编程序控制器,满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展,现在已有第五代PLC产品了。

   在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和*变化将原料转化成产品为特征的过程工业中,除了以连续量为主的反馈控制外,特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求,所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中,逐渐形成了PLCDCSIPC三足鼎立之势,还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的百分比。

   在80年代至90年代中期,是PLC发展*快的时期,年增长率一直保持为30~40%。由于PLC机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步,挤占了一部分DCS的市场(过程控制)并逐渐垄断了污水处理等行业,但是由于工业PC(IPC)的出现,特别是近年来现场总线技术的发展,IPCFCS也挤占了一部分PLC市场,所以近年来PLC增长速度,总的说是渐缓。目前全*有200多厂家生产300多品种PLC产品,主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、*/制*(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。

  2.2 PLC的市场情况

   国内PLC生产厂约30家,但没有形成颇具规模的生产能力和*产品,还有一部分是以仿制、来件组装或贴牌方式生产,因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无*技术难度的产品,只要努力,是能形成制造产业的。

  PLC的市场的潜力是巨大的,不仅在我国,即使在工业发达的日本也有*表明,PLC配套的机电一体化产品的比例占42%,采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说,需要应用PLC的场合还很多,在我国就更是如此了。

   从技术创新的角度看,我国大中型企业还要大力发展CIMS(计算机集成制造系统),在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统,PLC是基础,所以PLC市场是广阔的。

 

   PLC具有稳定可*、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点,这是它能持久的占有市场的根本原因,我们下面重点阐述几个问题,并研究其发展趋势。

近年来有单机支持300回路和65000I/O的大型系统对应中型PLC以上,均采用16~32CPU,微、小型PLC原采用8CPU,现在根据通讯等方面要求,有的也改用16~32CPU。由于I/O

  *点以下PLC销售额占整个PLC47%*~256点的占31%,合计位整个PLC销售额的78%,所以对微、小型PLC应多加研究。

  3.2 PLC的硬件

   PLC控制器本身的硬件采用积木式结构,各厂家产品结构大同小异。以日本欧姆龙C200HE为例,为总线模板框式结构,基本框架(CPU母板)上装有CPU模板,其它槽位装有I/O模板;如果I/O模板多时,可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板,在其上装I/O模板;另一种方*经验。

   PLC内的I/O模板,除一般的DI/DOAD/DA模板外,还发展了一系列特殊功能的I/O模板,这为PLC用于各行各业打开了出路,如用于条形码识别的ASCII/BASIC模板,用于反馈控制的PID模板,用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮*模板、射频识别接口模板等,这在以后还会有很大发展。另外在输入、输出的相关元件、强*场合的输入、输出电隔离、地隔离等方面也会更加完*。

   PLC中的CPU与存储器配合,完成控制功能。它与DCS系统处理温度、压力、流量等参数的系统不同,采用快速的巡回扫描周期,一般为0.1~0.2s,更快的则选用50ms或更小的扫描周期。它是一个数字采样控制系统。

  3.3 PLC的软件

   为了完成控制策略,为了替代继电器,使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图,而编制了一套控制算*能块(或子程序),称为指令系统,固化在存贮器ROM中,用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类,即基本指令和扩展指令。细分一般PLC的指令系统有:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等,这些指令多是类似汇编语言。另外PLC还提高了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源,为编程带来极大方便。

  基于Windows的编程语言标准—IEC61131-3

   由于各PLC厂家产品在指令系统上的差异及编程方*能块图(FBD)、结构化文本(ST)五种编程语言。这包括了文本化编程(ILST)和图形编程(LDFBD)两个方面,而SFC则在两类编程语言中均可使用。IEC技术委员会(TC65)进来开展了 IEC61499项目,将IEC61131-3进行了扩展,它是针对通过通信网络互联的模块化分布系统的体系结构的标准,将对IEC61131-3有所改*。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件,是PLC发展的一大趋势。

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