PLC是什么?

PLC是什么?

PLC是什么?可编程逻辑控制器(programmable logic controller,简称PLC),一种具有微处理器的数字电子设备,用于自动化控制的数字逻辑控制器,可以将控制指令随时加载存储器内存储与运行。可编程控制器由内部CPU,指令及资料存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元所模块化组合成。PLC可接收(输入)及发送(输出)多种类型的电气或电子信号,并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。

最初的可编程序逻辑控制器只有电路逻辑控制的功能,所以被命名为可编程逻辑控制器,后来随着不断的发展,这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制,时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能,名称也改为可编程控制器(Programmable Controller),但是由于它的简写也是PC与个人电脑(Personal Computer)的简写相冲突,也由于多年来的使用习惯,人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼,并在术语中仍沿用PLC这一缩写。

在可编程逻辑控制器出现之前,一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统,而现在,经过编程的简单的可编程逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型设备。可编程逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕,用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。

现在工业上使用可编程逻辑控制器已经相当接近于一台轻巧型电脑所构成,甚至已经出现集成个人电脑(采用嵌入式操作系统)与PLC结合架构的可编程自动化控制器(Programmable Automation Controller,简称PAC),能透过数字或模拟输入/输出模块控制机器设备、制造处理流程及其他控制模块的电子系统。可编程逻辑控制器广泛应用于目前的工业控制领域。在工业控制领域中,PLC控制技术的应用已成为工业界不可或缺的一员。

定义与特性

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:

“可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”

美国通用汽车公司在1968年提出了著名的“通用十条”招标指标,也是目前PLC的特点:

  1. 编程方便,现场可修改程序;
  2. 维修方便,采用模块化结构;
  3. 可靠性高于继电器控制设备;
  4. 体积小于继电器控制设备;
  5. 数据可直接送入计算机;
  6. 成本可与继电器控制设备竞争;
  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,接触器等;
  9. 在扩展时,原系统只要很小变更;
  10. 用户程序存储器容量能扩展。

1978年美国电机制造协会(NEMA)对可编程控制器定义是:

可编程控制器是一种以数字动作之电子设备,它使用可编程存储器以存储指令,运行像是逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能,并透过数字或模拟输入输出模块,控制各种的机械或工作程序。

发展历史

可编程控制器的兴起与美国现代工业自动化生产发展的要求密不可分的。PLC源起于1960年代,当时美国通用汽车公司,为解决工厂生产线调整时,继电器顺序控制系统之电路修改耗时,平时检修与维护不易等问题。在可编程逻辑控制器出现之前,汽车制造业中的一般控制、顺序控制以及安全互锁逻辑控制必须完全依靠众多的继电器、定时器以及专门的闭回路控制器来实现。它们体积庞大、有着严重的噪音,不但每年的维护工作要耗费大量的人力物力,而且继电器-接触器系统的排线检修等工作对维护人员的熟练度也有着很高的要求。

针对这些问题,美国通用汽车公司在1968年向社会公开招标,要求设计一种新的系统来替换继电器系统,并提出了著名的“通用十条”招标指标。随后,美国数字设备公司(DEC)根据这一设想,于1969年研制成功了第一台PDP-14控制器,并在汽车自动装配线上使用并获得成功。由于当时系统主要用于顺序控制、只能进行逻辑运算,所以被命名为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)。最早期的PLC只具有简易之逻辑开/关(on/off)功能,但比起传统继电器之控制方式,已具有容易修改、安装、诊断与不占空间等优点。

1970年代初期,PLC引进微处理机技术,使得PLC具有算术运算功能与多比特之数字信号输出/输入功能,并且能直接以阶梯图符号进行程序之编写。这项新技术的使用,在工业界产生了巨大的反响。日本在1971年从美国引进了这项技术,并很快研制成功了自己的DCS-8可编程逻辑控制器,德、法在1973年至1974年间也相继有了自己的该项技术。中国则于1977年研制成功自己的第一台可编程逻辑控制器,但是使用的微处理器核心为MC14500。1970年代中期,PLC功能加入远距通信、模拟输出输入、NC 伺服控制等技术。1980年代以后更引进PLC高速通信网络功能,同时加入一些特殊输出/输入界面、人机界面、高功能函数指令、资料收集与分析能力等功能。

PLC之功能早已不止当初数字逻辑之运算功能,因此近年来PLC常以可编程控制器(Programmable Controller)简称之。

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