【正文】 4 于各種機械設(shè)備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。這是 PLC最基本的應(yīng)用，也是 PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 （二） PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，在國內(nèi)外 PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。在維修方面，由于 PLC的故障率極低，維修工作量很??；而且 PLC具有很強的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù) PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 4．設(shè)計安裝簡單、維護方便 由于 PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計、安裝接線工作量大為減少。 3．功能完善、通用性強 現(xiàn)代 PLC 不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制等功能，而且還具有 A/D 和 D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、 PID 控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。這也是 PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。當生產(chǎn)流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。 2．編程簡單、使用方便 目前，大多數(shù) PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。 PLC的平均無故障時間可達幾十萬個小時 ，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施： （ 1） 硬件方面 I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對 PLC的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對 CPU等重要部件采用良 3 好的導電、導磁材料進行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護、自診斷電路等。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。 PLC已成為工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中占主導地位的通用工業(yè)控制裝置。目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn) PLC，如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機制造公司、廈門 AB公司等。在 20 世紀 70年代末和 80年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進了不少國外的 PLC。著名的 PLC生產(chǎn)廠家主要有美國的 AB（ AllenBradly）公司、 GE（ General Electric）公司，日本的三菱電機（ Mitsubishi Electric）公司、歐姆龍（ OMRON）公司，德國的 AEG公司、西門子（ Siemens）公司，法國的 TE（ Telemecanique）公司等。 自從第一臺 PLC出現(xiàn)以后，日本、德國、法國等也相繼開始研制 PLC，并得到了迅速的發(fā)展。 20 世紀 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大 規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 16位和 32位微處理器應(yīng)用于 PLC中，使 PLC得到迅速發(fā)展。 2 早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制 ,通常稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller ）。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種 要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。 1968年美國通用汽車公司（ ）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。 二 、 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導地位，應(yīng)用廣泛。同時，也強調(diào)了 PLC用軟件方式實現(xiàn)的“可編程”與傳統(tǒng)控制裝置中通過硬件或硬接線的變更來改變程序的本質(zhì)區(qū)別。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計”。在草案中對可編程控制器定義如下：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。目前， PLC 已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置，被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱（ PLC、機器人、 CAD/CAM）之一。 1 第二章 可編程控制器基礎(chǔ)知識 第一節(jié) 概 述 一 、什么是 PLC 可編程控制器（ Programmble Controller）簡稱 PC或 PLC。它是在電器控制技術(shù)和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。 國際電工委員會（ IEC）于 1987年頒布了可編程控制器標準草案第三稿。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 定義強調(diào)了 PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的 適應(yīng)能力和廣闊的應(yīng)用范圍，這是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的重要特征。 近年來，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品，其功能已遠遠超出了上述定義的范圍。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。于是就設(shè)想將計算機功能強大、靈活、通用性好等優(yōu)點與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展， 20世紀 70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。目前，世界上有 200 多家 PLC 廠商， 400 多品種的 PLC 產(chǎn)品，按地域可分成美國、 歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派 PLC 產(chǎn)品都各具特色，如日本主要發(fā)展中小型 PLC，其小型 PLC性能先進，結(jié)構(gòu)緊湊，價格便宜，在世界市場上占用重要地位。 我國的 PLC 研制、生產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快，尤其在應(yīng) 用方面更為突出。此后，在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計中， PLC 的應(yīng)用逐年增多，并取得顯著的經(jīng)濟效益， PLC 在我國的應(yīng)用越來越廣泛，對提高我國工業(yè)自動化水平起到了巨大的作用。 從近年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，在世界范圍內(nèi) PLC產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷量、用量高居工業(yè)控制裝置榜首，而且市場需求量一直以每年 15%的比率上升。 三、 PLC的特點與應(yīng)用領(lǐng)域 （一） PLC的特點 PLC 技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨特的優(yōu)點。主要有以下特點： 1．可靠性高、抗干擾能力強 可靠性高、抗干擾能力強是 PLC最重要的特點之一。 （ 2）軟件方面 PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起故障；在 PLC系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實現(xiàn)檢測和判斷；當由外界干擾引起故障時，能立即將當前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢 復到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計算機知識，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。同時，PLC編程器的操作和使用也很簡單。 許多 PLC還針對具體問題，設(shè)計了各種專用編程指令及編程方法，進一步簡化了編程。同時，由于 PLC 產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。 PLC 的用戶程序大部分可在實驗室進行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計和調(diào)試周期。 5．體積小、重量輕、能耗低 由于 PLC采用了集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。從應(yīng)用類型看， PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面： 輯控制 利用 PLC最基本的邏輯運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產(chǎn)自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。 大多數(shù) PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。 大、中型 PLC都具有多路模擬量 I/O模塊和 PID控制功能，有的小型 PLC也具有模擬量輸入輸出。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。 PLC的通信包括 PLC與 PLC、 PLC與上位計算機 、 PLC與其它智能設(shè)備之間的通信， PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（ FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。對 PLC 的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O點數(shù)的多少等進行大致分類。 （ 1）整體式 PLC 整體 式 PLC是將電源、 CPU、 I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。整體式 PLC由不同 I/O 點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有 CPU。整體式 PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。模塊式 PLC由框架或基板和各種模塊組成。這種模塊式 PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。 還有一些 PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。 （ 1）低檔 PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。 （ 2）中檔 PLC 除具有低檔 PLC 的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程 I/O、子程序 、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 （ 3）高檔 PLC 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。 3．按 I/O點數(shù)分類 根據(jù) PLC的 I/O點數(shù)的多少，可將 PLC分為小型、中型和大型三類。其中， I/O點數(shù)小于 64點的為超小型或微型 PLC。 （ 3）大型 PLC I/O 點數(shù)為 2048以上的為大型 PLC。 在實際中，一般