PLC可编程控制器的应用与发展

PLC可编程控制器的应用与发展

摘要：在现代工业企业自动化中，计算机控制技术充当了较重要的角色，它是计算机技术和控制理论有机的结合。随着PLC的处理器处理速度的不断提高，PLC的功能不断增多，现在发展成具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的名符其实的多功能控制器。

一、 PLC的发展史

1968年，美国通用汽车公司（GM）根据市场形势与生产发展的需要，提出了“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略。要实现这个战略决策，依靠原有的工业控制装置显然不行，而必须有一种新的工业控制装置，它可以随着生产品种的改变，灵活方便地改变控制方案以满足对控制的不同要求。1969年，著名的美国数字设备公司（DEC）根据GM的功能要求，研制出了这种新的工业控制装置，并在GM公司的一条汽车自动化生产线上首次运行取得成功。根据这种新型工业控制装置可以通过编程改变控制方案这一特点，以及专门用于逻辑控制的情况，称这种新的工业控制装置为可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。

从1968年到现在，PLC经历了四次换代：第一代PLC大多用一位机开发，用磁芯存储器存储，只有逻辑控制功能。在第二代PLC产品中换成了8位微处理器及半导体存储器，PLC产品开始系列化。第三代PLC产品随着高性能微处理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展。第四代PLC产品不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC（Reduced instruction set computer）精简指令系统CPU等高级CPU，而且在一台PLC中配置多个处理器，进行多通道处理。同时生产了大量内含微处理器的智能模板，使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。同一时期，由PLC组成的PLC网络也得到飞速发展。PLC与PLC网络成为工厂企业中首选的工业控制装置，由PLC组成的多级分布式PLC网络成为CIMS（computer-integrated manufacturing system）系统不可或缺的基本组成部分。人们高度评价PLC及其网络的重要性，认为它是现代工业自动化的三大支柱之一。

PLC及其网络被公认为现代工业自动化三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。从近年的统计数据看，在世界范围内，PLC产品的产量、销量、用量高居各种工业控制装置榜首，形成这一局面有其深刻的原因：PLC集三电于一体。工业自动化通常分为三类：一类是控制开关量的逻辑控制系统，一类是控制慢连续量的过程控制系统，一类是控制快连续

量的运动系统。在传统上对于这三种控制系统使用不同的控制装置。逻辑控制用电控装置（电气控制装置即继电器接触器控制柜），过程控制用电仪装置（电动单元组合仪表），运动控制用电传装置（电气传动控制装置）。所谓三电指的就是电控、电仪、电传。

从现代控制装置来看，无论是逻辑控制、过程控制还是运动控制都使用计算机开发的控制装置，计算机成为三电一体的物质基础。有两种实现三电一体化的思路：一种是在网络一级实现三电一体化，逻辑控制装置、过程控制装置、运动控制装置尽管各不相同，但他们通过网络载体实现了三电一体化。另一种思路是在控制装置一级实现三电一体化，一台控制装置既有逻辑控制功能，又有过程和运动控制功能。DCS（distrabuted control system）系统沿着前一种思路发展三电一体化，它花费较大，适合于大型自动化系统。PLC则沿着后一种思路发展三电一体化，它灵活机动，三电集成度高，适合于各种规模的自动化系统。

随着PLC的处理器处理速度的不断提高，PLC的功能不断增多，现在发展成具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的名符其实的多功能控制器。

PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。通过运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息交换实现控制。入出信息交换、可靠物理实现是PLC实现控制的两个基本要点。入出信息交换是靠运行存储于内存中的程序实现的。程序包含PLC生产厂家提供的系统程序和用户根据需要自行开发的应用程序。系统程序提供了运行平台，同时，还为PLC用户程序的可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。可靠物理实现主要靠输入（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC的输入电路要对输入信号进行滤波处理，去掉高频干扰，在内部与计算机电路进行光隔离，靠光耦元件或继电器建立连接。输出电路需进行功率的放大，以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等。

二、 PLC的应用

1969年美国DEC公司研制出第一台可编程控制器，实现了上述的控制功能，但实际上只能进行逻辑运算，故称为“可编程逻辑控制器”，简称为PLC。20世纪80年代，由于计算机和微电子技术的迅猛发展，使得PLC功能日益增强，可进行模拟量控制、位置控制和PID控制等。

目前PLC已广泛应用于各工业领域，成为现代化控制的三大支柱（即PLC、机器人和计算机辅助设计/制造）之一。生产厂家很多，较出名的有三菱、西门子、欧姆龙、松下等，

产品结构也各不相同，但其基本组成部分大致相同。PLC采用的是循环扫描工作方式。在PLC中，用户程序按照先后顺序存放在PLC中，工作时CPU从第一条指令开始执行，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始，不断循环。如电梯的自动控制，交通灯的指示都是plc的经典控制。PLC实现多台风机、水泵组成的自动恒压调节系统可实现一台变频器拖动多台电动机变频运行，达到高制的目的。

三、 结论

工业信息化是指在工业生产、管理、经营过程中，通过信息基础设施．在集成平台上。实现信息的采集、信息的传输、信息的处理以及信息的综合利用等。PLC的迅速发展将在工业控制中起更重要作用

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