【文章內容簡介】 一代 PLC(20 世紀 60 年代末～ 70 年代中期 ) 早期的 PLC 作為繼電器控制系統(tǒng)的替代物，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制和定時 /計數控制等任務。 PLC 在硬件上以準計算機的形式出現，在 I/O(Input/Output)接口電路上作了改進，以適應工業(yè)控制現場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。 PLC在軟件上吸取了廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的特點，形成了特有的編程語言－梯形圖 (Ladder Diagram)，并一直沿用至今。其優(yōu)點是簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指示，能重復使用等。 2) 第二代 PLC(20 世紀 70 年代中期～ 80 年代后期 ) 20 世紀 70 年代，微處理器的出現使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。各個 PLC 廠商先后開始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元 (Central Processing Unit， CPU)，使 PLC 的功能大大增強。在軟件方面，除了原有功能外，還增加了算術運算、數據傳送和處理、通信、自診斷等功能。在硬件方面，除了原有的開關量I/O(Input/Output，輸入 /輸出 )以外，還增加了模擬量 I/O、遠程 I/O 和各種特殊功能模塊，如高速計數模塊、 PID 模塊、定位控制模塊和通信模塊等。同時擴大了存儲器容量和各類繼電器的數量，并提供一定數量的數據寄存器，進一步增強了 PLC 的功能。 3) 第三代 PLC(20 世紀 80 年代后期至今 ) 20 世紀 80 年代后期，隨著超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，微 處理器的價格大幅度的下降，各種 PLC采用的微處理器的性能普遍提高 。為了進一步提高 PLC的處理速度，各制造廠家還開發(fā)了專用芯片， PLC 的軟硬件功能進一步得到加強，PLC 已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設備通信，生成報表，調度產生，可診斷自身故障及機器故障。這些改進使 PLC 符合今天對三相鼠籠式異步電動機的起動 PLC 控制 8 高質量高產出的要求。盡管 PLC 功能越來越強，但他仍然保留了先前的簡單與易于使用的特點 (PLC 實物圖 21) 圖 21 三種常見的 PLC 可編程控制器 的用途 PLC 的初期由于其價格高于繼電器控制裝置 ,使其應用受到限制 。 但近年來由于微處理器芯片及有關元件價格大大下降 ,使 PLC的成本下降 ,同時又由于 PLC的功能大大增強 ,使 PLC 的應用越來越廣泛 ,廣泛應用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。 PLC 的應用通?？煞譃槲宸N類型： （ 1）順序控制 這是 PLC 應用最廣泛的領域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。 PLC 可應用于單機控制、多機群控、生產自動線控 制等。如注塑機、印刷機械、訂書機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產線、電鍍流水線及電梯控制等。 （ 2）運動控制 PLC 制造商目前已提供了拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模版。在多數情況下， PLC 把掃描目標位置的數據送給模版塊，其輸出移動一軸或數軸到目標位置。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當的速度和加速度，確保運動平滑。 相對來說，位置控制模塊比計算機數值控制（ CNC）裝置體積更小，價格更低，速度更快，操作方便。 三相鼠籠式異步電動機的起動 PLC 控制 9 （ 3）閉環(huán)過程控制 PLC 能控制大量的物理參數，如溫度、壓力、速度和流量 等。 PID（ Proportional Intergral Derivative） 模塊的提供使 PLC 具有閉環(huán)控制功能 ,即一個具有 PID 控制能力的 PLC 可用于過程控制。當過程控制中某一個變量出現偏差時 ,PID 控制算法會計算出正確的輸出 ,把變量保持在設定值上。 （ 4）數據處理 在機械加工中，出現了把支持順序控制的 PLC 和計算機數值控制（ CNC）設備緊密結合的趨向。著名的日本 FANUC 公司推出的 Systen1 12 系列，已將 CNC 控制功能作為 PLC 的一部分。為了實現 PLC 和 CNC 設備之間內部數據自由傳遞， 該公司采用了窗口軟件。通過窗口軟件，用戶可以獨自編程，由 PLC 送至 CNC 設備使用。美國 GE 公司的 CNC 設備新機種也同樣使用了具有數據處理的 PLC。預計今后幾年 CNC 系統(tǒng)將變成以 PLC 為主體的控制和管理系統(tǒng)。 （ 5）通信和聯網 為了適應國外近幾年來興起的工廠自動化（ FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（ FMS）及集散控制系統(tǒng)（ DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展 PLC之間， PLC 和上級計算機之間的通信功能。作為實時控制系統(tǒng)，不僅 PLC 數據通信速率要求高，而且要考慮出現停電故障時的對策。 可編程控制器 (PLC)的 性能 特點 (1)硬件的可靠性 PLC 是在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應用而設計的，一個設計良好的 PLC 能置于有很強的電噪聲、電磁干擾、機械振動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。 在硬件設計方面，首先是選用優(yōu)質器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結構，加固，簡化安裝，使它易于抗振動沖擊，對印制電路板的設計、加工及焊接都采取了極為嚴格的工藝措施，而且在電路、結構及工藝上采取了一些獨特的方式。例如，在輸入 /輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，用提高了抗干擾性能；各個 I/O 端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數字濾波 ；內部采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現故障，進行在線插拔、調試時不會影響各機的正常運行。 由于 PLC 本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入 /輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關、光電開關、電磁電機等外圍裝置上。 (2) 編程簡單，使用方便 三相鼠籠式異步電動機的起動 PLC 控制 10 用微機實現自動控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機硬件和軟件知識。 PLC 采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握 。例如，目前打多數 PLC 均采用的梯形圖語言編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又顧及了大多數電氣技術人員的讀圖習慣及應用微機的水平很容易被電氣技術人員所接受，易于編程，程序改變時也容易修改，很靈活方便。 這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前微機控制常用的匯編語言相比，雖然在 PLC 內部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時間，但對大多數的機電控制設備來說，這是微不足道的。 (3) 接線簡單，通用性好 PLC 的接線只需將輸入信號的設備（按鈕、開關等）與 PLC 輸入端子連接，將接受輸出信號執(zhí)行控制任務的執(zhí) 行元件（接觸器、電磁閥等）與 PLC 輸出端子連接。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC 的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網絡”，這樣生產線的自動化過程就能隨意改變。這種性能使 PLC 具有很高的經濟效益。 用于連接現場設備的硬件接口實際上是 PLC 的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設計就使現場電氣人員與技術人員易于是用。 (4)可連接為控制網絡系統(tǒng) PLC 可連成功能很強的網絡系統(tǒng)。網絡可分為兩類：一類是低速網絡，采用主從方式 通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為 00m；另一類為高速網絡，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率為 1M— 10Mbps，傳輸距離為 000m，網上結點可達 1024 個。這兩類網絡可以級連，網上可兼容不同類型的可編程控制器和計算機，從而組成控制范圍很大的局部網絡。 (5) 易于安裝，便于維護 PLC 安裝簡單而且功能有效，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到 PLC 系統(tǒng)的情況下， PLC 小的模塊結構使之能安裝在繼電器附近并將連線向已有接線端，其實改換很方便，只要將輸入 /輸出設備連向接線端即可。 在大型安裝中，長距離輸入 /輸出站點安放在最優(yōu)地點。長距離站通過同軸電纜獲雙扭線連向 CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長距離子系統(tǒng)方法三相鼠籠式異步電動機的起動 PLC 控制 11 也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達安裝場地前由 PLC 制造商預先連好線，這一方法大大減少了電氣技術人員的現場安裝時間。 從一開始， PLC 便以易維護作為設計目標。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護時只需更換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指