【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)的生產(chǎn)工業(yè)中，還是以簡(jiǎn)單的繼電接觸器組成的系統(tǒng)來(lái)控制，實(shí)現(xiàn)一些比較簡(jiǎn)單的操作。在上個(gè)世紀(jì)60年代，為了尋求一種能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的要求，同時(shí)為了減少繁瑣的工作流程和成本資金，把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，美國(guó)的通用汽車制造公司（GM），開始研發(fā)設(shè)想把計(jì)算機(jī)的功能和繼電接觸器控制系統(tǒng)功能想結(jié)合，研發(fā)出一種全新的系統(tǒng)，以滿足工業(yè)發(fā)展的需求。同時(shí)，計(jì)算機(jī)編程方法簡(jiǎn)單化，實(shí)現(xiàn)同樣的功能，面向一種全新的“自然編程”進(jìn)行編程，使操作計(jì)算機(jī)繁瑣過(guò)程得到簡(jiǎn)化，也同樣得到廣發(fā)的推廣使用。針對(duì)上述設(shè)想，通用汽車公司提出了這種新型控制器所必須具備的十大條件：（1）編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；（2）維護(hù)方便，最好是插件式；（3）可靠性高于繼電器控制柜；（4）體積小于繼電器控制柜；（5）可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；（6）在成本上可與繼電器控制柜競(jìng)爭(zhēng)；（7）輸入可以是交流115V；（8）輸出可以是交流115V,2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；（9）在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只要很小變更；(10)用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K字節(jié)；美國(guó)投入大量的資金進(jìn)行研發(fā)，在1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司成功的制造了第一臺(tái)可以編程的程序控制器，從此打開了自動(dòng)控制的局面，使工業(yè)生產(chǎn)得到了一個(gè)全新的發(fā)展階段。 PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器，簡(jiǎn)稱為“PLC”，它主要通過(guò)梯形圖編程來(lái)實(shí)現(xiàn)一系列功能，和一般的微型計(jì)算機(jī)具有相同的功能，由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，： PLC的工作原理可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機(jī)或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過(guò)程中，可編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段?？删幊绦蚩刂破鞯倪@種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入輸出關(guān)系來(lái)看，處理過(guò)程似乎是同時(shí)完成的。 PLC的基本配置PLC的特點(diǎn)（1）靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。針對(duì)以上出現(xiàn)的問題，可編程控制器控制功能大大的簡(jiǎn)化了這樣繁瑣的流程，不用因?yàn)橐粫r(shí)的失誤而導(dǎo)致全部修改，現(xiàn)在通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的整個(gè)過(guò)程，還可以控制不同的對(duì)象，達(dá)到不同的要求，簡(jiǎn)單靈活、通用得到廣泛的推廣和使用。（2）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)機(jī)械手的控制設(shè)計(jì)會(huì)受環(huán)境影響比較大，為了使機(jī)械手能在不同的場(chǎng)所，環(huán)境下工作，必須在設(shè)計(jì)方面考慮全面，例如：潮濕場(chǎng)所，高溫高壓環(huán)境、大量灰塵等等，為了解決這一系列問題，就必須要提高機(jī)械手的工作穩(wěn)定性可靠性，以其適應(yīng)各個(gè)不同的環(huán)境，得到全面推廣的重要的因素?，F(xiàn)在的PLC通過(guò)革新，開始采用一些集成度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的電子元件，由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)和完成，這樣的可靠性是觸點(diǎn)繼電接觸器無(wú)法比較的，而且PLC由硬件和軟件系統(tǒng)組成，大大的提高了抗干憂能力，能夠適應(yīng)比較惡劣工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。 (3)操作方便、維修容易PLC編程的梯形圖，大大的方便了操作人員的修改和編程，以往繁瑣的工作流程有失誤存在都要大量全部修改，現(xiàn)在得到簡(jiǎn)化應(yīng)用，同時(shí)操作容易不需要太多的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)，我們都可以在短時(shí)間學(xué)會(huì)使用，這也方便了使用者操作。 (4)功能強(qiáng)目前的PLC控制功能逐漸完善，可以實(shí)現(xiàn)很多控制功能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到快速的發(fā)展和使用，例如：可以進(jìn)行A/D、D/A的轉(zhuǎn)換；可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集分析和進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；還可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)本地的控制，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制等。 (5)體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。且PLC是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧，并由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。PLC的主要功能PLC系統(tǒng)主要有以下功能：（1）多種控制功能；（2）數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能；（3）通信聯(lián)網(wǎng)功能；（4）輸入、輸出接口調(diào)理功能；（5）人機(jī)界面功能；（6）編程、調(diào)試功能。 PLC的經(jīng)濟(jì)分析（1）從影響成本的各個(gè)因素綜合考慮：對(duì)目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來(lái)說(shuō)，有三種類型：① 繼電器控制；② 半導(dǎo)體器件控制；③ PLC控制。（2）繼電器控制和半導(dǎo)體控制都存在不足的地方，例如：生產(chǎn)一個(gè)工藝設(shè)備，原先設(shè)定好了，設(shè)定好了就只能執(zhí)行一個(gè)工藝設(shè)備，隨著工業(yè)控制的發(fā)展，工藝設(shè)備存在不斷更新?lián)Q代，然而生產(chǎn)其他的工藝設(shè)備，則要把現(xiàn)成生產(chǎn)設(shè)備以及外部接線全部修改，這樣給工業(yè)帶來(lái)了大量的物力和人力，經(jīng)濟(jì)上帶來(lái)了太大的負(fù)擔(dān)，以上兩種不能完成，但是PLC控制則可以完善存在的不足的地方，PLC可以通過(guò)軟件控制，對(duì)于不同的工藝只要修改PLC的梯形圖程序，按照工藝的要求設(shè)計(jì)我們需要的編程程序，這既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)捷，可以達(dá)到事半功倍的效果。 PLC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)目前PLC發(fā)展趨勢(shì)主要有兩個(gè)方面：第一是為了適應(yīng)方便運(yùn)輸，攜帶等，開始發(fā)展體積小，速度快，價(jià)格實(shí)惠等微小型電子模塊；第二是為了適應(yīng)大型可靠的發(fā)展，向穩(wěn)定性可靠性，兼容性和控制多功能方面發(fā)展。（1）大型網(wǎng)絡(luò)化隨著科技網(wǎng)絡(luò)的普及，實(shí)現(xiàn)大型的網(wǎng)絡(luò)化，當(dāng)然要向DCS方向發(fā)展，當(dāng)PLC控制系統(tǒng)中具有DCS系統(tǒng)的某些功能，可以實(shí)現(xiàn)將工業(yè)PC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、以太網(wǎng)和MAP網(wǎng)構(gòu)成整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大型網(wǎng)絡(luò)化及自動(dòng)控制系統(tǒng)。（2）多功能為了適應(yīng)多樣化的環(huán)境和具備多樣化的功能，PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備控制數(shù)據(jù)的采集分析，采集分析回來(lái)的數(shù)據(jù)會(huì)在實(shí)時(shí)監(jiān)控的平臺(tái)上呈現(xiàn)，不僅如此，實(shí)時(shí)監(jiān)控過(guò)程中，設(shè)備出現(xiàn)故障原因，監(jiān)控平臺(tái)上會(huì)顯示故障報(bào)警，提示工作人員要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核查分析，同時(shí)排除故障原因，使設(shè)備運(yùn)行在正常的工作狀態(tài)中。隨著現(xiàn)在步進(jìn)電機(jī)的控制發(fā)展，伺服電機(jī)控制模塊發(fā)展的出現(xiàn)，更是使PLC控制的領(lǐng)域得到更大的推廣。3機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要是通過(guò)該軟件要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手模擬現(xiàn)場(chǎng)工作，達(dá)到自動(dòng)控制的效果，減少勞動(dòng)工作，同時(shí)結(jié)合可編程控制器S7200 PLC實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的模擬仿真，達(dá)到了工業(yè)上的預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的目的目前市場(chǎng)上還存在一些舊時(shí)，相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單的工業(yè)控制設(shè)備，這種設(shè)備主要是繼電接觸器控制完成，只能完成簡(jiǎn)單的操作工作，存在以下的不足：（1）僅適合于簡(jiǎn)單的邏輯控制；（2）僅適合特殊的工程項(xiàng)目，而沒有通用性；（3）沒有改動(dòng)和優(yōu)化的可能性。目前的PLC控制應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中，基本上的生產(chǎn)工業(yè)都應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，從以往繼電器接觸器控制中演變過(guò)來(lái)的，該控制方式有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）硬件上至少有一個(gè)微處理器；（2）通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制思想。目前，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域比較典型的控制方式有：（1）可編程控制器（PLC）；（2）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）；（3）集散控制系統(tǒng)（DCS）。 PLC與IPC和DCS的比較各自技術(shù)發(fā)展的起源計(jì)算機(jī)的普及推廣，到目前為止的通用性高，每家每戶基本上都離不開計(jì)算機(jī)，在工業(yè)生產(chǎn)中更加離不開計(jì)算機(jī)給人類帶來(lái)的方便，而計(jì)算機(jī)能存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)并可以處理的設(shè)備，結(jié)構(gòu)方面兼容性高，軟件十分豐富，而且有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的提高，能夠面對(duì)一系列復(fù)雜性強(qiáng)的控制并占有一定的優(yōu)勢(shì)。集散型控制系統(tǒng)是以工業(yè)生產(chǎn)控制計(jì)算機(jī)為中心的控制系統(tǒng)，在模擬量控制處理過(guò)程中存在一定的優(yōu)勢(shì)，也有不足之處，無(wú)法對(duì)遠(yuǎn)程控制設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷和維護(hù)。傳統(tǒng)的繼電接觸器控制方式演變成如今的PLC控制系統(tǒng)，注重于順序控制的方面。隨著電力電子技術(shù)的推廣，大規(guī)模的集成電路技術(shù)，PLC控制系統(tǒng)逐漸走向成熟期，功能也得到了實(shí)際性的提高，不僅如此邏輯運(yùn)算中也在增加了許多功能，例如：數(shù)值功能運(yùn)算，閉環(huán)調(diào)節(jié)，模擬量和PID調(diào)節(jié)等等，PLC的控制功能逐漸向工業(yè)控制計(jì)算機(jī)靠近，各方面都得到很大的發(fā)展，構(gòu)成了一個(gè)集散的系統(tǒng)。相同點(diǎn)近幾年來(lái)的微電力電子技術(shù)的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)、工業(yè)（PC）控制計(jì)算機(jī)、集散型控制系統(tǒng)這三者從硬件方面來(lái)看，功能差異逐漸減少，基本上都是由一些電力電子元件，微小處理器，半導(dǎo)體模塊存儲(chǔ)器和I/O模塊組成的，編程方面也有很多相同點(diǎn)。不同點(diǎn)PLC控制系統(tǒng)和工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，隨著各自發(fā)展和不斷更新演變中，形成了各自獨(dú)特使用功能和自身的優(yōu)勢(shì)，但是兩者仍然存在著區(qū)別和不同。PLC的編程語(yǔ)言一般都是梯形圖，梯形圖編程簡(jiǎn)單直觀，可以根據(jù)工業(yè)的實(shí)際要求進(jìn)行隨時(shí)的調(diào)整，這樣大大提高了使用性的環(huán)境，除了梯形圖，還有一些功能快圖，實(shí)現(xiàn)一些基本的功能，順序功能圖則可以使程序按照某個(gè)指定順序動(dòng)作，指令表能直觀的反應(yīng)出所實(shí)現(xiàn)的每個(gè)具體的操作。PLC控制系統(tǒng)和STD工控機(jī)之間的區(qū)別在于，無(wú)論是哪個(gè)方面論述，從簡(jiǎn)單的安裝到維修等存在著相似之處，而PLC具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，能夠在其他一些模式下進(jìn)行運(yùn)行，不夠在線性運(yùn)行下的狀態(tài)，可能需要進(jìn)行較大的程序修改，功能略低于STD工控機(jī)的控制系統(tǒng)，但是從另一方面來(lái)說(shuō)，PLC控制系統(tǒng)的性能比STD工控機(jī)更具有優(yōu)勢(shì)，例如：開關(guān)量控制。存在著區(qū)別