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?PLC的由來

??在PLC問世之前，繼電器控制系統(tǒng)在工控領(lǐng)域中占有主導地位。但它的缺點十分明顯，如體積大、耗電多、壽命短、可靠性差、運行速度慢、適應性差等，尤其當生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，必須重新設計與安裝，造成時間和資金上的嚴重浪費。1968年，美國*大的汽車制造商通用汽車公司(GM)，為了適應汽車型號不斷更新的需求，在激烈競爭的汽車工業(yè)中保持優(yōu)勢，并從用戶的角度，提出了新一代工業(yè)控制裝置的技術(shù)要求:

??(1)編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序;

??(2)硬件維護方便，**是插件式結(jié)構(gòu);

??(3)可靠性要高于繼電器控制裝置;

??(4)體積小于繼電器控制裝置;

??(5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機;

??(6)成本上可與繼電器柜競爭;

??(7)輸入可以是交流115V:

??(8)輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動接觸器等;

??(9)擴展時原有系統(tǒng)改動量*少;

??(10)用戶程序存儲器容量大于 4KB。

??1969年，美國數(shù)字設備公司(DEC)研制出世界上第一臺PLC(PDP-14 型)，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功。從此，PLC這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來。

??PLC的定義

??在PLC的發(fā)展過程中，美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)經(jīng)過4年的調(diào)查，于1980年對PLC給出如下定義:“PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，并實現(xiàn)邏輯運算、順序控制、計數(shù)、計時和算術(shù)運算功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制。”

??1982年11月，國際電工委員會(EC)頒布了PLC標準草案第一稿;1985年1月，又發(fā)表了草案第二稿;1987 年 2月，頒布了草案第三稿。該草案中 PLC的定義是:“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令。并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外部設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”定義強調(diào)了PLC直接應用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力、廣泛地適應能力和應用范圍，這是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。

??PLC 的分類

??PLC一般可按控制規(guī)模和結(jié)構(gòu)形式分類。

??1.按控制規(guī)模分類

??按PLC的控制規(guī)模分類，PLC可分為小型機、中型機和大型機。通常小型機的控制點數(shù)小于256點，用戶程序存儲器的容量小于8K字。小型機常用于單機控制和小型控制場合，在通信網(wǎng)絡中常作從站。例如，西門子公司的S7-200PLC就屬于小型機。小型機中，控制點數(shù)小于64點的為超小型機或微型PLC。中型機的控制點數(shù)一般為256點~2048點，用戶程序存儲器的容量小于50K字。中型機控制點數(shù)較多、控制功能強，常用于中型控制場合，在通信網(wǎng)絡中可作主站也可作從站。例如，西門子公司的S7-300PLC就屬于中型機。大型機的控制點數(shù)都在2048點以上，用戶程序存儲器的容量達50K字以上。大型機控制點數(shù)多、功能很強、運算速度很快，常用于大型控制場合，在通信網(wǎng)絡中常作主站。例如，西門子公司的S7-400PLC就屬于大型機。以上分類沒有十分嚴格的界限，隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，這些界限會發(fā)生變更。

??2.按結(jié)構(gòu)形式分類

??PLC按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、模塊式和疊裝式三類。

??(1) 整體式PLC整體式PLC是將電源、中央處理器(CPU)、I/O部件都集中在一個機箱內(nèi)，又稱單元式或箱體式，整體式S7-200CPU模塊外形如圖1-2所示。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低。一般小型 PLC采用這種結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元和擴展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O和電源。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源。整體式PLC一般配備有特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使PLC的功能得以擴展。

??圖1-2整體式S7-200CPU模塊外形圖

??(2)模塊式PLC模塊式結(jié)構(gòu)是將 PLC各部分分成若干個單獨的模塊，例如，電源模塊、CPU模塊、I/O模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由機架和各種模塊組成，如圖1-3所示。模塊插在機架內(nèi)的插座上。模塊式PLC的優(yōu)點是配置靈活、裝配方便、便于擴展和維修。一般大、中型PLC宜采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如，西門子公司的 S7-30OPLC、S7-400PLC就是采用模塊式結(jié)構(gòu)。有的小型 PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。

??(3)疊裝式PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式PLC。它除了基本單元外還有擴展模塊和特殊功能模塊，配置比較方便。疊裝式PLC集整體式PLC與模塊式PLC優(yōu)點于一身，即結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、配置靈活、安裝方便。例如，西門子公司的S7-200PLC就是疊裝式結(jié)構(gòu)形式。

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隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)應用到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。當前，用于工業(yè)控制的計算機可以分為:可編程控制器、基于PC總線的工業(yè)控制計算機、基于單片機的測控裝置、用于模擬量閉環(huán)控制的可編程調(diào)節(jié)器、集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)等。邏輯與可編程控制技術(shù)由于功能強大使用十分方便，自問世以來，備受控制界的廣泛認同和青睞。不但廣泛地應用到各種機械設備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，在民用和家庭自動化方面的應用也得到了迅速的發(fā)展。

??在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很大一部分控制問題是解決諸如電動機的啟停、電磁閥的開閉電磁離合器的離合等這樣一類開關(guān)量的控制，這些控制的實施，通常都是通過繼電器、接觸器、晶閘管等器件的接通(ON)或斷開(OFF)來實現(xiàn)的。而這些控制的決策，往往又是在對諸如行程開關(guān)、接近開關(guān)、按鈕、接觸器觸點、繼電器觸點等開關(guān)量狀態(tài)的檢測后，按照預先規(guī)定的一種處理規(guī)則作出的。常常把這一類的控制稱為邏輯控制或程序控制。換言之，邏輯控制是指在對生產(chǎn)過程或機械設備運行狀態(tài)檢測的基礎上，依據(jù)預先編制的操作規(guī)則，對輸入狀態(tài)進行邏輯運算、或計數(shù)、或定時、或?qū)δ承┳兓瘏⒘窟M行判斷等，根據(jù)這些結(jié)果作出控制決策，控制執(zhí)行機構(gòu)協(xié)調(diào)動作，完成以開關(guān)量控制為主的生產(chǎn)過程的自動控制。其關(guān)鍵問題是采用了預先編制的操作規(guī)則，這些操作規(guī)則被稱為“程序”，故邏輯控制又稱為“程序控制”。需注意，這里所說的“程序”，與計算機軟件技術(shù)中的“程序”既有聯(lián)系，又可能是完全不同的。

??程序控制與我們經(jīng)常接觸的反饋控制是自動控制領(lǐng)域內(nèi)兩個并列的、相輔相成的重要范疇。反饋控制的目標是定量控制，而程序控制更偏重于定性控制。反饋控制是閉環(huán)控制，而程序控制多半是開環(huán)控制。

??早期的邏輯控制多以繼電器、接觸器作為主要控制裝置來構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)。故習慣上稱為繼電器邏輯控制或繼電器接觸控制，其顯著的特征是系統(tǒng)的操作規(guī)則或控制程序是以元件、器件的某種連接方式來體現(xiàn)這種控制系統(tǒng)。要改變控制程序，必須要改變這種“連接”方式(硬件上)，極大地阻礙了邏輯控制技術(shù)的發(fā)展。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，誕生了可編程邏輯控制技術(shù)，其操作規(guī)則或控制程序是用軟件技術(shù)的方式存儲在可編程控制器的存儲器中,其顯著優(yōu)點是用戶可以依據(jù)需要方便地改寫這些程序(軟件上),并重新存入可編程控制器的相應存儲器中，從而實現(xiàn)更改控制程序的目的。

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