【正文】 第 5章 可編程序控制器原理 第 5章 可編程序控制器原理 可編程序控制器簡(jiǎn)介 可編程序控制器的特點(diǎn) 可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì) 可編程序控制器的基本組成 可編程序控制器的工作原理 第 5章 可編程序控制器原理 可編程序控制器簡(jiǎn)介 可編程序控制器 (又稱可編程控制器 )是以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。由于早期的可編程序控制器只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)以及對(duì)開關(guān)量的邏輯控制，因此，它被稱為可編程序邏輯控制器 (Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱 PLC。后來，可編程序控制器采用微處理器作為其控制核心，它的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制的范疇，于是人們又將其稱為 Programmable Controller，簡(jiǎn)稱 PC。但個(gè)人計(jì)算機(jī) (Personal Computer)也常簡(jiǎn)稱 PC，所以為了避免混淆，可編程序控制器仍被稱為 PLC。 第 5章 可編程序控制器原理 1987年，國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)在可編程序控制器國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿中，對(duì)可編程序控制器定義如下：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 第 5章 可編程序控制器原理 PLC是生產(chǎn)力發(fā)展的必然產(chǎn)物 。 20世紀(jì) 60年代初 ， 美國(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈 ， 產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短 ， 其生產(chǎn)線必須隨之頻繁地變更 。 傳統(tǒng)的繼電器控制對(duì)頻繁變動(dòng)的生產(chǎn)線很不適應(yīng) ， 因此人們對(duì)控制裝置提出了更高的要求 ， 即經(jīng)濟(jì) 、可靠 、 通用 、 易變 、 易修 。 自從 1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)研制出了世界上第一臺(tái)PLC，并在美國(guó) GM公司的汽車自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上獲得試用成功以來，由于 PLC優(yōu)越的性能，其技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 1971年，日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)并開始生產(chǎn) PLC。 1973年，原西德和法國(guó)也研制出自己的 PLC。隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，到 20世紀(jì) 80年代中期， PLC的處理速度和可靠性大大提高，不僅增加了多種特殊功能，而且體積進(jìn)一步縮小，成本大幅度下降。到 20世紀(jì) 90年代中期之后， PLC幾乎完全計(jì)算機(jī)化，其速度更快，功能更強(qiáng)，PLC的各種智能化模塊不斷被開發(fā)出來。為了推動(dòng) PLC的應(yīng)用，一些廠家還推出了 PLC的計(jì)算機(jī)輔助編程軟件。 第 5章 可編程序控制器原理 現(xiàn)在， PLC不僅能進(jìn)行邏輯控制，還在模擬量的閉環(huán)控制、數(shù)字量的智能控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)及集散控制等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。如今大中型，甚至小型 PLC都配有A/D、 D/A轉(zhuǎn)換及算術(shù)運(yùn)算功能，有的還具有 PID功能。這些功能使 PLC的應(yīng)用具有了硬件基礎(chǔ)。另外， PLC還具有較強(qiáng)的通信功能，可與計(jì)算機(jī)或其他智能裝置進(jìn)行通信和聯(lián)網(wǎng)，從而方便地實(shí)現(xiàn)集散控制。 第 5章 可編程序控制器原理 目前，世界上一些著名電器生產(chǎn)廠家?guī)缀醵荚谏a(chǎn) PLC，產(chǎn)品功能日趨完善，換代周期越來越短。為了進(jìn)一步擴(kuò)大 PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，適應(yīng)大、中、小型企業(yè)的不同需要， PLC產(chǎn)品大致向兩個(gè)方向發(fā)展：小型 PLC向體積縮小，功能增強(qiáng)，速度加快，價(jià)格低廉的方向發(fā)展，使之能更加廣泛地取代繼電器控制，更便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；大、中型 PLC向高可靠性、高速度、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，將 PLC系統(tǒng)的控制功能和信息管理功能融為一體，使之能對(duì)大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。 第 5章 可編程序控制器原理 我國(guó)從 20世紀(jì) 70年代中期開始研制和開發(fā)國(guó)產(chǎn) PLC，許多企業(yè)在 PLC的應(yīng)用方面進(jìn)行了積極的探索，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)和良好的效益。隨著 PLC產(chǎn)品性能價(jià)格比的不斷提高，中小企業(yè)普及應(yīng)用 PLC的投資已經(jīng)完全可以承受。可以預(yù)見， PLC技術(shù)的推廣應(yīng)用會(huì)使我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化水平產(chǎn)生極大的飛躍。 第 5章 可編程序控制器原理 可編程序控制器的特點(diǎn) 1．靈活性和通用性強(qiáng) 2．抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高 1) 硬件方面的抗干擾措施 ? 對(duì)電源變壓器 、 CPU、 編程器等主要部件 ， 均采用嚴(yán)格措施進(jìn)行屏蔽 ， 以防外界干擾 。 ? 對(duì)供電系統(tǒng)及輸入電路采用多種形式的濾波，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各部分之間的相互影響。 第 5章 可編程序控制器原理 ? 對(duì) PLC內(nèi)部所需的 +5 V電源采用多級(jí)濾波 ， 并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整 ， 以消除由于交流電網(wǎng)的波動(dòng)引起的過電壓 、欠電壓的影響 。 ? 采用光電隔離措施 ， 有效地隔離了內(nèi)部與外部電路間的直接電聯(lián)系 ， 以減少故障和誤動(dòng)作 。 ? 采用模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC，一旦某一模塊有故障，可以迅速更換模塊，從而盡可能縮短系統(tǒng)的故障停機(jī)時(shí)間。 第 5章 可編程序控制器原理 2) 軟件方面的抗干擾措施 ? PLC通過監(jiān)控程序定時(shí)地對(duì)電源及強(qiáng)干擾信號(hào)等進(jìn)行檢測(cè) 。當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí) ， 立即轉(zhuǎn)入故障處理程序 ， 保存當(dāng)前狀態(tài) ， 禁止對(duì)程序的任何操作 ， 以防存儲(chǔ)信息被破壞 。 待故障排除后 ， 立即恢復(fù)到故障前的狀態(tài) ， 繼續(xù)執(zhí)行程序 。 ? PLC設(shè)置了監(jiān)視定時(shí)器 ， 如果程序每次循環(huán)的執(zhí)行時(shí)間超過了規(guī)定值 ， 表明程序已進(jìn)入死循環(huán) ， 則立即報(bào)警 。 ? 加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn) ， 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警 ， 并停止程序的執(zhí)行 。 ? 利用后備電池對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù) ， 確保停電時(shí)信息不丟失 。 由于采取了以上措施， PLC的抗干擾能力和可靠性得到了提高。 第 5章 可編程序控制器原理 3．編程語言簡(jiǎn)單易學(xué) 4． PLC與外部設(shè)備的連接簡(jiǎn)單，使用方便 5． PLC具有完善的功能和較強(qiáng)的擴(kuò)展能力 第 5章 可編程序控制器原理 可編程序控制器的發(fā)展趨勢(shì) 目前 ， PLC技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展非常活躍 ， 各廠家不同類型的PLC品種繁多 ，