可編程控制器（ProgrammableLogicController）簡稱PLC或PC，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，它不斷吸收微計算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)俱诸，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù)。

PLC之所以有生命力赊舶，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性睁搭、強(qiáng)抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便锯岖、低價格長壽命介袜。比之單片機(jī)甫何，它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口遇伞，這樣節(jié)省了用戶時間和成本辙喂。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件鸠珠，而上端一般是面向用戶的微型計算機(jī)巍耗。人們在應(yīng)用它時，可以不必進(jìn)行計算機(jī)方面的專門培訓(xùn)渐排，就能對可編程控制器進(jìn)行操作及編程馆柬。用來完成各種各樣的復(fù)雜程度不同的工業(yè)控制任務(wù)。

自1836年繼電器問世烤酌，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接吻霎，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。至今惫康，在PLC的編程語言——梯形圖中還可以看到這些布線的影子睹梢。直到60年代末、70年代初可編程控制器問世赢瘦，隨著微電子技術(shù)九窿、計算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及微處理器的出現(xiàn)汇泰，PLC產(chǎn)品朝小型和超小型化方面進(jìn)行了一次飛躍坦膘，最終使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制柄立，發(fā)展成為具有邏輯判斷承跟、定時、計數(shù)绊寻、記憶和算術(shù)運(yùn)算霎肯、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC榛斯。

一观游、可編程控制器的主要功能

PLC是應(yīng)用面很廣，發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動化裝置驮俗，在工廠自動化(FA)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位懂缕。今天的PLC功能，遠(yuǎn)不僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯王凑。

PLC系統(tǒng)一般由以下基本功能構(gòu)成：·多種控制功能·數(shù)據(jù)采集搪柑、存儲與處理功能·通信聯(lián)網(wǎng)功能·輸入/輸出接口調(diào)理功能·人機(jī)界面功能·編程、調(diào)試功能1索烹、控制功能邏輯控制：PLC具有與工碾、或弱睦、非、異或和觸發(fā)器等邏輯運(yùn)算功能渊额，可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)量控制况木。

定時控制：它為用戶提供了若干個電子定時器，用戶可自行設(shè)定：接通延時驶滚、關(guān)斷延時和定時脈沖等方式靡勾。

計數(shù)控制：用脈沖控制可以實現(xiàn)加、減計數(shù)模式换秧，可以連接碼盤進(jìn)行位置檢測悦级。

順序控制：在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序辫航，使一臺PLC可作為多部步進(jìn)控制器使用斑渠。

數(shù)據(jù)采集、存儲與處理功能數(shù)學(xué)運(yùn)算功能：

基本算術(shù)：加漓惕、減口纸、乘、除官孝。

擴(kuò)展算術(shù)：平方根、三角函數(shù)和浮點(diǎn)運(yùn)算厌圈。

比較：大于门俏、小于和等于。

數(shù)據(jù)處理：選擇摩疑、組織危融、規(guī)格化、移動和先入先出雷袋。

模擬數(shù)據(jù)處理：PID吉殃、積分和濾波。3楷怒、輸入/輸出接口調(diào)理功能具有A/D蛋勺、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)鸠删。位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇抱完。

具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶刃泡。4巧娱、通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信烘贴、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)禁添，有RS232或RS485接口撮胧，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)与笛、通信围娃，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換沙螺，如程序轉(zhuǎn)移桅蕊、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷娇皇。

通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移阅牛。如西門子S7-200的Profibus現(xiàn)場總線口，其通信速率可以達(dá)到12Mbps呛仁。

在系統(tǒng)構(gòu)成時秫痪，可由一臺計算機(jī)與多臺PLC構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)捅没，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制叭舰。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場機(jī)舀黄。5忱当、人機(jī)界面功能提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用治专，以便作決策和調(diào)整卖陵。

實現(xiàn)人機(jī)界面功能的手段：從基層的操作者屏幕文字顯示，到單機(jī)的CRT顯示與鍵盤操作和用通信處理器张峰、專用處理器泪蔫、個人計算機(jī)、工業(yè)計算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)喘批。6撩荣、編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持饶深、便攜和桌面式編程器餐曹、工作站和操作屏，進(jìn)行編程敌厘、調(diào)試凸主、監(jiān)視、試驗和記錄额湘，并通過打印機(jī)打印出程序文件卿吐。

二、可編程控制器的主要特點(diǎn)

1忘哼、可靠性高PLC的MTBF一般在40000～50000h以上疏悯，西門子灸尾、ABB、松下等微小型PLC可達(dá)10萬h以上歉冷，而且均有完善的自診斷功能汗势，判斷故障迅速，便于維護(hù)乳后。2锁熟、模塊化組合靈活可編程控制器是系列化產(chǎn)品，通常采用模塊結(jié)構(gòu)來完成不同的任務(wù)組合确奄。I/O從8～8192點(diǎn)麸媒，有多種機(jī)型、多種功能模板可靈活組合闪铸，結(jié)構(gòu)形式也是多樣的胚览。3、功能強(qiáng)PLC應(yīng)用微電子技術(shù)和微計算機(jī)需五，簡單型式都具有邏輯鹉动、定時、計數(shù)等順序控制功能宏邮≡笫荆基本型式再加上模擬I/O、基本算術(shù)運(yùn)算蜜氨、通信能力等械筛。復(fù)雜型式除了具有基本型式的功能外，還具有擴(kuò)展的計算能力记劝、多級終端機(jī)制、智能I/O族扰、PID調(diào)節(jié)厌丑、過程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信能力渔呵、遠(yuǎn)程I/O怒竿、多處理器和高速數(shù)據(jù)處理能力。4扩氢、編程方便PLC適用針對工業(yè)控制的梯形圖耕驰、功能塊圖、指令表和順序功能表圖(SFC)編程椎裕，不需要太多的計算機(jī)編程知識言丧。新的編程工作站配有綜合的軟件工具包，并可在任何兼容的個人計算機(jī)上編程皿进。5辕寺、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境PLC的技術(shù)條件能在一般高溫茶链、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作误扯，能在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下可靠工作颓之。這是PLC產(chǎn)品的市場生存價值。6骇瓦、安裝鹤梳、維修簡單與計算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC安裝不需要特殊機(jī)房和嚴(yán)格的屏蔽庶咨。使用時只要各種器件連接無誤岁九，系統(tǒng)便可工作，各個模件上設(shè)有運(yùn)行和故障指示裝置民轴，便于查找故障攻柠，大多數(shù)模件可以帶電插拔，模件可更換后裸，使用戶可以在最短的時間內(nèi)查出故障瑰钮，并排除，最大限度地壓縮故障停機(jī)時間微驶，使生產(chǎn)迅速恢復(fù)浪谴。然后再對故障模件進(jìn)行修復(fù)，這對大規(guī)模生產(chǎn)場合尤為適宜。

一些PLC外殼由可在不良工作環(huán)境下工作的合金組成肴奠，結(jié)構(gòu)簡單荷逞，上面帶有散熱槽，在高溫下凶杖，該外殼不像塑料制品那樣變形，還可抗無線電頻率(RF高頻)電磁干擾款筑、防火等智蝠。7、運(yùn)行速度快隨著微處理器的應(yīng)用浩出，使PLC的運(yùn)行速度增快铭梯，使它更符合處理高速度復(fù)雜的控制任務(wù)，它與微型計算機(jī)之間的差別不是很明顯扶蜻。8巷同、總價格低PLC的重量、體積搔绿、功耗和硬件價格一直在降低豁箱，雖然軟件價格占的比重有所增加，但是各廠商為了競爭也相應(yīng)地降低了價格。另外陷克，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計煞肠、編程和投產(chǎn)周期，使總價格進(jìn)一步降低版幕。

PLC系統(tǒng)與工業(yè)總線計算機(jī)和DCS系統(tǒng)相互滲透乏束，互為借鑒，相互競爭而發(fā)展衔甲。促進(jìn)了工業(yè)的進(jìn)步糖埋。

PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場總線的發(fā)展，將再次革新窃这，滿足工業(yè)與民用控制的更高需要瞳别。三、PLC的通信及聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC之間杭攻、PLC與上位計算機(jī)之間以及PLC與其他智能設(shè)備間的通信祟敛。PLC系統(tǒng)與通用計算機(jī)可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)兆解，以實現(xiàn)信息的交換馆铁，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)锅睛，滿足工廠自動化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要埠巨，各PLC系統(tǒng)或遠(yuǎn)程I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)现拒。

以西門子公司的SIMATICNET為例辣垒，在其提出的全集成自動化(TIA)的系統(tǒng)概念中，核心內(nèi)容即包括組態(tài)和編程的集成印蔬、數(shù)據(jù)管理的集成以及通信的集成勋桶。通信網(wǎng)絡(luò)是這個系統(tǒng)重要的、關(guān)鍵的組件铅州，提供了部件和網(wǎng)絡(luò)間完善的工業(yè)通信牛跷。

SIMATICNET包含了三個主要層次：

AS-I網(wǎng)——傳感器和執(zhí)行器通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，掃描時間5ms旱已，傳輸媒體為未屏蔽的雙絞線肌蛮，線路長度為300m螺矮，最多為31個從站殿漆。

PROFIBUS——工業(yè)現(xiàn)場總線，用于車間級和現(xiàn)場級的國際標(biāo)準(zhǔn)畅型，傳輸率最大12m/s肾蕉，傳輸媒體為屏蔽雙線電纜(最長9.6km)或光纜(最長90km)，最多可接127個從站乘澈。

工業(yè)以太網(wǎng)——用于區(qū)域和單元聯(lián)網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)笤敞，網(wǎng)絡(luò)規(guī)陌饩牛可達(dá)1024站1.5km(電氣網(wǎng)絡(luò))或200km(光學(xué)網(wǎng)絡(luò))。

在這一網(wǎng)絡(luò)體系中瞻绝，尤其值得一提的是PROFIBUS現(xiàn)場總線玖瘸，PROFIBUS是目前最成功的現(xiàn)場總線之一，已得到廣泛地應(yīng)用檀咙。它是不依賴生產(chǎn)廠家的雅倒、開放式的現(xiàn)場總線，各種各樣的自動化設(shè)備均可通過同樣的接口交換信息弧可。為數(shù)眾多的生產(chǎn)廠家提供了優(yōu)質(zhì)的PROFIBUS產(chǎn)品蔑匣，用戶可以自由地選擇最合適的產(chǎn)品。PROFIBUS已經(jīng)成為德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN50170棕诵，并在世界擁有了最多的用戶數(shù)量裁良。四、PLC與工業(yè)控制計算機(jī)(IPC)和集散控制系統(tǒng)(DCS)的比較1校套、各自技術(shù)發(fā)展的起源計算機(jī)是為了滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求的設(shè)備价脾。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高搔确，兼容性強(qiáng)彼棍，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持膳算，故對要求快速座硕、實時性強(qiáng)、模型復(fù)雜和計算工作量大的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢好浆。

集散系統(tǒng)從工業(yè)自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計算機(jī)為中心的集散系統(tǒng)门痕，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢浓朋，初期主要用在連續(xù)過程控制困喜，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能。

PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來磨搭，主要用在離散制造裤能、工序控制，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)缭亦，側(cè)重于開關(guān)量順序控制方面勿玖。

近年來隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)培穆、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等的發(fā)展场比，PLC在技術(shù)和功能上發(fā)生了飛躍。在初期邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算模庐、閉環(huán)調(diào)節(jié)等功能烛愧，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；運(yùn)算速度提高掂碱，CPU的能力趕上了工業(yè)控制計算機(jī)怜姿；通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò)(LAN)，因而也可構(gòu)成為一個集散系統(tǒng)疼燥。特別是個人計算機(jī)也被吸收到PLC系統(tǒng)中社牲。

PLC在過程控制的發(fā)展將是一智能變送器和現(xiàn)場總線，暨向下拓展功能悴了，開放總線搏恤。2、相同點(diǎn)在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下湃交，從硬件的角度來看熟空，PLC、工業(yè)計算機(jī)搞莺、集散系統(tǒng)(DCS)之間的差別正在縮小息罗，都將由類似的一些微電子元件、微處理器抛现、大容量半導(dǎo)體存儲器和I/O模件組成轴艇。編程方面也有很多相同點(diǎn)。3贾反、區(qū)別點(diǎn)由于PLC和計算機(jī)屬于兩類產(chǎn)品婆掐，經(jīng)過幾十年的發(fā)展都形成了自身的裝置特點(diǎn)和軟件工具。實際上的區(qū)別繼續(xù)存在七萧。

PLC用編程器或計算機(jī)編程呜紊，編程語言是梯形圖、功能塊圖憋勇、順序功能表圖和指令表等碧碉。集散系統(tǒng)自身或用計算機(jī)結(jié)構(gòu)形成組態(tài)構(gòu)成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。

特別提出的是與STD總線工控機(jī)的區(qū)別夫凭，無論從維修炒肚、安裝和模件功能都很相似。PLC更適用于黑模式下運(yùn)行妇乏，但在線運(yùn)行時若要進(jìn)行較大的程序修改酱赘，其能力略遜于STD工控機(jī)，但是從開關(guān)量控制而言疯坤，PLC的性能優(yōu)于STD工控機(jī)报慕。

總的來說，在選擇控制器時压怠，首先要從工程要求眠冈、現(xiàn)場環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮。沒有什么控制器絕對完善菌瘫，也沒有哪種產(chǎn)品絕對差蜗顽，只能說選擇更適用的產(chǎn)品。

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