【文章內容簡介】 PLC 大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來 PLC的功能 單元大量涌現，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統變得非常容易 。 易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4 系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。 PLC的應用領域 目前， PLC 在國內外已廣泛應用 于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 開關量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。 模擬量控制 在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量 （ Analog）和數字量（ Digital）之間的 A/D 轉換及 D/A 轉換。 PLC 廠家都生產配套的 A/D 和 D/A 轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量 I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流 量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 PID 調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統中用得較多的調節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。 PID 處理一般是運行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。 5 數據處理 現代 PLC 具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成 一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統。 通信及聯網 PLC 通信含 PLC間的通信及 PLC 與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網絡發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 的國內外狀況及發(fā)展 PLC 的國內外狀況 在工業(yè)生產 過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。 1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字設備公司（ DEC）研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable ,是世界上公認的第一臺 PLC. 限于當時的元器件條件及計算機發(fā)展水平，早期的 PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成 電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數功能。 20 世紀 70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的 PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。個人計算機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可 編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（ PLC）。 20 世紀 70 年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠6 的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、 PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業(yè)中的地位。 20世紀 80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產可編程 控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。 上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期， PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高， PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的 DCS 系統。 20 世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、 轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產品的配套能力來說，生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產設備及產品中不斷擴大了 PLC的應用。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產的 CF 系列、杭州機床電器廠生產的 DKK 及 D 系列、 大連組合機床研究所生產的 S 系列、蘇州電子計算機廠生產的 YZ 系列等多種產品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的 PLC 生產廠家?？梢灶A期，隨著我國現代化進程的深入， PLC在我國將有更廣闊的應用天地。 當代 PLC 的發(fā)展 隨著個人計算 (PC 機 )和通訊技術的發(fā)展 ,現在 PLC和 DCS 的設計結構越來越接近 .基本構架都是操作站通過以太網接主站，主站通過現場總線接從站。出于安全性的考慮，冗余技術也不斷發(fā)展，雙冗余（如： GTCON2020）、三 冗余 (如： TRICON)、七冗余（航空領域）。從 PLC主站 CPU的運行方式上又分為冷備、熱備和同步熱備。冗余技術的發(fā)展使得 PLC 可以沖破低級芯片的限制，而大量應用尖端的電子技術，與 PC機發(fā)展同步。由于個人計算機的飛速發(fā)展， PC機變得穩(wěn)定而可靠。其接口的開放性，通訊和 cpu的速度都使得它比原始設計思想下的 PLC 更適用于工控的要求。因此出現7 了軟 PLC 的概念，又稱為軟