第一章%20可编程控制器的基本知识.pdf

第一章可编程控制器的基本知识
第一节可编程控制器的产生和发展
可编程序控制器问世于 1969 年。60 年代末期,当时美国的汽车制造工业非常发达,竞
争也十分激烈。各生产厂家为适应市场需求不断更新汽车型号,这必然要求相应的加工生产
线亦随之改变,整个继电接触器控制系统也就必须重新设计和配置。这样不但造成设备的极
大浪费,而且新系统的接线也十分费时。在这种情况下,仍采用继电器控制就显得有过多的
不足。正是从汽车制造业开始了对传统继电器控制的挑战。1968 年美国 General Motors 公司,
为了适应产品品种的不断更新、减少更换控制系统的费用与周期,要求制造商为其装配线提
供一种新型的通用程序控制器,并提出 10 项招标指标:
1) 编程简单,可在现场修改程序;
2) 维护方便,最好是插件式;
3) 可靠性高于继电器控制柜;
4) 体积小于继电器控制柜;
5) 可将数据直接送入管理计算机;
6) 在成本上可与继电器控制柜竞争;
7) 输入可以是交流 115V;
8) 输出为交流 115V、2A 以上,能直接驱动电磁阀等;
9) 在扩展时,原系统只需很小变更;
10) 用户程序存贮器容量至少能扩展到 4K。
这就是著名的 GM 10 条。如果说各种电控制器、电子计算机技术的发展是可编程序控制
器出现的物质基础,那么 GM 10 条就是可编程序控制器出现的直接原因。
1969 年,美国数据设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器,并成功地应用在
GM 公司的生产线上。其后日本、西德等相继引入,使其迅速发展起来。但这一时期它主要用
于顺序控制,虽然也采用了计算机的设计思想,但当时只能进行逻辑运算,故称为可编程逻
辑控制器,简称 PLC(Programmable Logic Controller)。
70 年代初期诞生的微处理器和微型计算机,经过不断地开发和改进,软、硬件资源和技
术已经十分完善,价格也很低廉,因而渗透到各个领域。可编程序控制器的设计和制造者及
时吸收了微型计算机的优点,引入了微处理器和其它大规模集成电路,诞生了新一代的可编
程序控制器。70 年代后期,随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展,使 PLC 从开关量的逻
辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域,真正成为一种电子计算机工业控制装置,故称
为可编程控制器,简称 PC(Programmable Controller)。但由于 PC 容易和个人计算机
(puter)相混淆,故人们仍习惯地用 PLC 作为可编程控制器的缩写。
1985 年 1 月国际电工委员会(IEC)对可编程序控制器给出如下定义:“可编程序控制器
- 1 -
是一种数字运算的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来
在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、
模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都
应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充的原则设计”。
PLC 从诞生至今,其发展大体经历了三个阶段:从 20 世纪 70 年代至 80 年代中期,以单
机为主发展硬件技术,为取代传统的继电器—接触器控制系统而设计了各种 PLC 的基本型号。
到 80 年代末期,为适应柔性制造系统(FMS)的发展,在提高单机功能的同时,加强软件的开
发,提高通信能力。90 年代以来,为适应计算机集成制造系统(CIMS)的发展,采用多 CPU 的
PLC 系统,不断提高运算速度和数据处理能力。
PLC 与传统的继电器逻辑相比,它具有如下优点:
1)由于采用了大规模集成电路和计算机技术,因此可靠性高、逻辑功能强,且体积小。
2)在需要大量中间继电器、时间继电器及计数继电器的场合,PLC 无需增加硬设备,
利用微处理器及存储器的功能,就可以很容易地完成这些逻辑组合和运算,大大降低了控制
成本。
3)由于 PLC 采用软件编制程序来完成控制任务,所以随着要求的变更对程序进行修改
显得十分方便,具有很好的柔性。继电器线路则是通过许多真正的“硬”继电器和它们之间
的硬接线达到的,要想改变控制功能,必须变更硬接线,重新配置,灵活性差。
4)新一代 PLC 除具有远程通讯功能以及易于与计算机接口实现群控外,还可通过附加高
性能模块对模拟量进行处理,实现各种复杂的控制功能,这对于布线逻辑的继电器控制系统
是无法办到的。
PLC 虽然采用了计算机技术和微处理器,但是它与工业控制计算机相比又具有如下特点:
1)PLC 继承了继电器系统的基本