电器控制与PLC技术应用 第1章 可编程序控制器概述

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1、第1章可编程序控制器概述可编程序控制器是在继电器控制的基础上，以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术及通信技术而发展起来的一种新型的高度集成化的通用工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力备受青睐，是当今工业控制领域的一种高可靠性控制器。早期的可编程序控制器发源于继电器控制系统，主要应用于开关量的逻辑控制，因此称为PLC（ProgrammableLogicController），即可编程逻辑控制器。如今，逻辑控制只是可编程序控制器的基本功能之一，故称为“ProgrammableController”，简

2、称PC。由于该简称容易与个人计算机PC相混淆，所以，仍然将可编程序控制器简称为PLC。当今，PLC已成为当代工业生产自动化的重要支柱之一。1.1PLC的由来和定义一种新型的控制装置，一项先进的应用技术，总是根据工业生产的实际需要而产生的。在可编程控制器产生以前，以各种继电器为主要元件的电气控制线路，承担着生产过程自动控制的艰巨任务。这种控制系统结构简单、价格便宜、易于掌握，占据着半个多世纪的生产过程自动控制的主导地位。但是，继电器控制系统的缺点是显而易见的，体积庞大、可靠性差、响应慢、功耗高、噪音大、功能简单、配线复杂而固定，不易检查和维修，如图1-1所示。这些缺点在20世纪60年代的汽

3、车生产工业凸显出来。1.1.1PLC的由来1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM)为满足市场需求，适应汽车生产工艺不断更新的需要，将汽车的生产方式由大批量、少品种转变为小批量、多品种。为此要解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题，寻求一种比继电器更可靠，响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器。GM公司提出了著名的十条技术指标在社会上招标，要求控制设备制造商为其装配线提供一种新型的通用工业控制器，它应具有以下特点：（1）编程简单，可在现场方便地编辑及修改程序；（2）价格便宜，其性能价格比要高于继电器控制系统；（3）体积要明显小于继电器控制柜；（4

4、）可靠性要明显高于继电器控制系统；（5）具有数据通信功能；（6）输入可以是AC115V；（7）输出为AC115V，2A以上；（8）硬件维护方便，最好是插件式结构；（9）扩展时，原有系统只需做很小改动；（10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4K。从上述10项指标可以看出，它实际上就是当今可编程控制器最基本的功能。其核心为以下四点：（1）用计算机代替继电器控制盘。（2）用程序代替硬件接线。（3）输入/输出电平可与外部装置直接连接。（4）结构易于扩展。根据以上指标，美国数字设备公司(DEC)在1969年研制出世界上第一台可编程控制器，型号为PDP-14，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功

5、，取得了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)。可编程控制器这一新技术的出现，受到国内外工程技术界的极大关注，纷纷投入力量研制。第一个把PLC商品化的是美国的哥德公司(GOULD)时间也是1969年。1971年，日本从美国引进了这项新技术，研制出日本第一台可编程控制器。1973～1974年，德国和法国也都相继研制出自己的可编程控制器，德国西门子公司(SIEMENS)于1973年研制出欧洲第一台PLC。我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。早期的PLC主要由分立式电子元件和小规模集成电路组成，二十

6、世纪七十年代中期以来，由于大规模集成电路(LSI)和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断增强，使PLC更多地具有了计算机的功能。目前世界上著名的电气设备制造厂商几乎都生产PLC系列产品，并且使PLC作为一个独立的工业设备成为主导的通用工业控制器。1.1.2PLC的定义可编程控制器这一名称最早是由美国电气制造商协会(NEMA)在1980年命名的，国际电工委员会(IEC)于1982年、1985年和1987年先后三次颁布了可编程控制器的标准草案。IEC的草案对可编程控制器作了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其

7、内部存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的或模拟的输入和输出接口，控制各种类型的机器设备或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”该定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”，它是一种计算机，它是“专为工业环境下应用而设计”的工业控制计算机。1.2PLC的分类及特点1.2.1PLC的分类1.根据控制规模分类PLC的控制规模是