4605.PLC的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢畢業(yè)論文

1、山 東 職 業(yè) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）題 目： plc的產(chǎn)生與發(fā)展趨勢 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 08機(jī)電二班 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 目錄一、 前言二 plc控制器簡介2.1 plc的概念 2.2 plc的基本組成三.plc的產(chǎn)生背景及plc的發(fā)展趨勢3.1 plc的產(chǎn)生背景3.2 plc的發(fā)展歷史3.3 plc未來展望4 plc的特點(diǎn)4.1plc的硬件和軟件進(jìn)展4.2 plc的特點(diǎn)五 plc的應(yīng)用領(lǐng)域5.1開關(guān)量的邏輯控制5.2模擬量控制5.3運(yùn)動控制5.4過程控制5.5數(shù)據(jù)處理5.6通信及聯(lián)網(wǎng)6. plc的發(fā)展趨勢七 總結(jié)一、 前言 長期以來，plc始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主

2、戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣踊刂茟?yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。另一方面，plc還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)pc所帶來的沖擊。plc需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價(jià)格。 plc技術(shù)展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點(diǎn)之一。大多數(shù)人認(rèn)為，plc將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)pc面前，plc將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為plc提供一定的市場份額。 在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放與再開放過程控制系

3、統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有plc，但這種趨勢也許不會繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟plc(softplc)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有softplc組態(tài)軟件和基于工業(yè)pc控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長，這些事實(shí)使傳統(tǒng)plc供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實(shí)，在傳統(tǒng)plc的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是plc控制器的核心，plc供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將plc融入更加開放的工業(yè)控制

4、行業(yè)。 就全世界自動化市場的過去、現(xiàn)在和可以預(yù)見的未來而言，plc仍然處于核心地位。在最近幾年的國內(nèi)外有關(guān)探討plc發(fā)展的論文中，這個(gè)結(jié)論是眾口一詞的，甚至在全球經(jīng)濟(jì)不景氣的時(shí)候，plc的市場銷售依然堅(jiān)挺；pc控制有了引人注目的進(jìn)展，但畢竟只能對高端的plc產(chǎn)品形成競爭；小型、超小型plc的發(fā)展勢頭仍令人刮目相看；plc和pc控制在今后可能相互融合，因此在美國有人提出了可編程序自動控制（programmable automatic controller，簡稱pac）的新名詞。從另一個(gè)角度講，雖然plc的技術(shù)和應(yīng)用都已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，可是仍在不停地進(jìn)步：硬件不斷從微電子技術(shù)、微電腦技術(shù)汲取營養(yǎng)；

5、軟件盡可能利用現(xiàn)代軟件技術(shù)和軟件工程的成果，再緊密結(jié)合plc本身的傳統(tǒng)和需要，應(yīng)用領(lǐng)域和手段也時(shí)有創(chuàng)新，維護(hù)自動化的問題又提上了議事日程。這些都說明已有30多年歷史的plc控制器依然非常廣闊的發(fā)展前景。二 plc控制器簡介2.1 plc的概念 plc可編程控制器（programmable logic controller）簡稱pc或plc。它是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。目前，plc已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)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，

6、被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱(plc，機(jī)器人，cad/cam)之一。國際電工委員會(iec)于1987年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿。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(yùn)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(jì)。它采用可編程序的存儲器1，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?定義強(qiáng)調(diào)了plc應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和廣闊的應(yīng)用范圍

7、，這是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的重要特征。同時(shí)，也強(qiáng)調(diào)了plc用軟件方式實(shí)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。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(yuǎn)遠(yuǎn)超出了上述定義的范圍。2.2 plc的基本組成plc是微機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理器為核心的用于控制的特殊計(jì)算機(jī)，因此plc的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似。plc的硬件主要由中央處理器（cpu）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，cpu是plc的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與cpu之間的接口電路，通信接口用于與編

8、程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。1.cpu的構(gòu)成cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套plc至少有一個(gè)cpu，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。cpu主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，cpu單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。在

9、使用者看來，不必要詳細(xì)分析cpu的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。cpu的控制器控制cpu工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。cpu速度和內(nèi)存容量是plc的重要參數(shù)，它們決定著plc的工作速度，io數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。2. i/o模塊plc與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（i/o）完成的。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入

10、plc系統(tǒng)，輸出模塊相反。i/o分為開關(guān)量輸入（di），開關(guān)量輸出（do），模擬量輸入（ai），模擬量輸出（ao）等模塊。常用的i/o分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220vac、110vac、24vdc，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20ma,0-20ma）、電壓型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用io外，還有特殊io模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按i/o點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限

11、制。3.電源模塊plc電源用于為plc各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220vac或110vac），直流電源（常用的為24vdc）。4. 底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式plc使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一三.plc的產(chǎn)生背景及plc的發(fā)展歷史3.1 plc的產(chǎn)生背景在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動化項(xiàng)目中，我們會遇到大量的開關(guān)量、脈沖量以及模擬量等控制裝置。如電機(jī)的啟動與停止，電磁閥的開閉；工件的位置、速度、加速度等的測定；產(chǎn)品的計(jì)數(shù)以及溫度、壓力、

12、流量等物理量的設(shè)定和控制等。 可編程控制器出現(xiàn)以前，在這些領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。傳統(tǒng)的工業(yè)自動控制主要是由繼電器或分離的電子線路來實(shí)現(xiàn)的。眾所周知，這種控制方式雖然造價(jià)便宜，但卻存在著許多致命弱點(diǎn)，如體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。為了克服這些弊端，世界上各國研制出了可編程序控制器取代繼電器控制，其可靠性、抗干擾性等諸因素都是繼電器無法比擬的。 1968年美國gm（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是

13、第一代可編程序控制器，稱programmable controller，簡稱pc）。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡稱pc）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為programmable logic controller（plc）。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30多年來，可編程控制器從無到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動控制、過程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。3.2 plc的

14、發(fā)展歷史可編程邏輯控制器，又稱可編程控制器，有過多種定義?？梢钥醋魇且环N經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，整個(gè)的設(shè)計(jì)原則就是簡單與實(shí)用。1968年，通用汽車公司的液壓部門為了消除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)，確立了第一個(gè)可編程控制器的招標(biāo)指標(biāo)。該設(shè)計(jì)規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù)，并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復(fù)使用。該控制系統(tǒng)將大大減少機(jī)器的停機(jī)時(shí)間，并為未來提供了可擴(kuò)展性。該招標(biāo)由dec公司中標(biāo)，這套系統(tǒng)于1969年研制出來，這是第一臺可編程控制器，型號為pdp-14，應(yīng)用取得成功。其后，美國的modicon公司也推出了同名的084控制器，1971年日本推出了dsc-80控制

15、器，1973年西歐國家的各種可編程控制器也研制成功。這些早期的控制器滿足了最初的要求，并且打開了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。plc的發(fā)展也是與計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，正是這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了可編程控制器的發(fā)展。從控制功能來看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了4個(gè)階段：1初級階段：從第一臺plc問世到20世紀(jì)70年代中期由于第一代plc是為了取代繼電器的，因此，主要功能是邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)功能。cpu由中小規(guī)模數(shù)字集成電路構(gòu)成。主要產(chǎn)品有：modicon公司的084，ab公司的pdq-il，dec公司的pdp-14，日立公司的scy-022等。第一階

16、段就采用了梯形圖語言作為編程方式，盡管有些枯燥，但卻形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)；2擴(kuò)展階段：從20世紀(jì)70年代中期到70年代末期這一階段plc產(chǎn)品的控制功能得到很大擴(kuò)展。擴(kuò)展的功能包括數(shù)據(jù)的傳送、數(shù)據(jù)的比較和運(yùn)算、模擬量的運(yùn)算等功能。這一階段的產(chǎn)品有modicon的184，284，384，西門子公司的simatics3系列，富士電機(jī)公司的sc系列產(chǎn)品；3通信階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代中期這一階段產(chǎn)品與計(jì)算機(jī)通信的發(fā)展有關(guān)，形成了分布式通信網(wǎng)絡(luò)。但是，由于各制造商各自為政，通信系統(tǒng)也是各有各的規(guī)范。由于在很短的時(shí)間內(nèi)，plc就已經(jīng)從汽車行業(yè)迅速擴(kuò)展到其它行業(yè)，作為繼電器的替代品進(jìn)入了食品、飲

17、料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè)。其次，產(chǎn)品功能也得到很大的發(fā)展。同時(shí)，可靠性進(jìn)一步提高。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的simatics6系列，gould公司的m84，884等，富士電機(jī)的micro和ti公司的ti530等；4開放階段：從20世紀(jì)80年代中期開始由于國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提出了開放系統(tǒng)互連的參考模型osi，使plc在開放功能上有較大發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放，使各制造廠商的產(chǎn)品可以通信，通信協(xié)議開始標(biāo)準(zhǔn)化，使用戶得益。此外，plc開始采用標(biāo)準(zhǔn)化軟件系統(tǒng)，增加高級語言編程，并完成了編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化工作。這一階段的產(chǎn)品有西門子公司的s7系列，ab公司的plc-5，slc500，德維森的

18、v80和ppc11，加拿大onlinecontrol公司與合控電氣公司所開發(fā)的openplc等。3.3 plc未來展望 21世紀(jì)，plc會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可

19、編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)dcs（distributed control system）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用四plc的特點(diǎn) 4.1plc的硬件和軟件進(jìn)展plc的技術(shù)從誕生之日起，就不停地發(fā)展。plc的定義也經(jīng)過多次變動。1987年，國際電工委員會iec(internationalelectricalcommittee)頒布了可編程序控制器最新的定義：可編程控制器是一種能夠直接應(yīng)

20、用于專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?？梢?，plc的定義實(shí)際是根據(jù)plc的硬件和軟件技術(shù)進(jìn)展而發(fā)展的。這些發(fā)展不僅改進(jìn)了plc的設(shè)計(jì)，也改變了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。這些改變，包括硬件和軟件的。以下列出了plc的硬件進(jìn)展：采用新的、先進(jìn)的微處理器和電子技術(shù)達(dá)到快速的掃描時(shí)間；小型的、低成本的plc，可以替代4到10個(gè)繼電

21、器，現(xiàn)在獲得更大的發(fā)展動力；高密度的io系統(tǒng)，以低成本提供了節(jié)省空間的接口；基于微處理器的智能io接口，擴(kuò)展了分布式控制能力。典型的接口如：pid，網(wǎng)絡(luò)，can總線，現(xiàn)場總線，ascii通信，定位，主機(jī)通訊模塊，和語言模塊（如basic，pascal）；包括輸入輸出模塊和端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，使端子更加集成；特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應(yīng)力測量、快速響應(yīng)脈沖等；外部設(shè)備改進(jìn)了操作員界面技術(shù)，系統(tǒng)文檔功能成為了plc的標(biāo)準(zhǔn)功能。以上這些硬件的改進(jìn)，導(dǎo)致了plc的產(chǎn)品系列的豐富和發(fā)展，使plc從最小的只有十個(gè)io點(diǎn)的微型plc，到8000點(diǎn)的大型plc，應(yīng)有盡有。這些

22、產(chǎn)品系列，用普通的io系統(tǒng)和編程外部設(shè)備，可以組成局域網(wǎng)，并與辦公網(wǎng)絡(luò)相連。整個(gè)plc的產(chǎn)品系列概念對于用戶來說，是一個(gè)非常節(jié)約成本的控制系統(tǒng)概念。與硬件的發(fā)展相似，plc的軟件也取得了巨大的進(jìn)展，大大強(qiáng)化了plc的功能：plc引入了面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ?，并且根?jù)國際電工委員會的iec61131-3的標(biāo)準(zhǔn)形成了多種語言；小型plc也提供了強(qiáng)大的編程指令，并且因此延伸了應(yīng)用領(lǐng)域；高級語言，如basic，c在某些控制器模塊中已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，在與外部通訊和處理數(shù)據(jù)時(shí)提供了更大的編程靈活性；梯形圖邏輯中可以實(shí)現(xiàn)高級的功能塊指令，可以使用戶用簡單的編程方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軟件功能；診斷和錯(cuò)誤檢測功能，從簡單的系統(tǒng)

23、控制器的故障診斷，擴(kuò)大到對所控制的機(jī)器和設(shè)備的過程和設(shè)備進(jìn)行診斷；浮點(diǎn)運(yùn)算可以進(jìn)行控制應(yīng)用中計(jì)量、平衡和統(tǒng)計(jì)等所牽涉的復(fù)雜計(jì)算；數(shù)據(jù)處理指令得到簡化和改進(jìn)，可以進(jìn)行涉及大量數(shù)據(jù)存儲、跟蹤和存取的復(fù)雜控制和數(shù)據(jù)采集和處理功能。盡管plc比原來復(fù)雜了很多，但是，他們依然保持了令人吃驚的簡單性，對操作員來說，今天的高功能的plc與三十年前一樣那么容易操作。4.2 plc的特點(diǎn)在實(shí)際中，一般plc功能的強(qiáng)弱與其i/o點(diǎn)數(shù)的多少是相互關(guān)聯(lián)的，即plc的功能越強(qiáng)，其可配置的i/o點(diǎn)數(shù)越多。因此，通常我們所說的小型、中型、大型plc，除指其i/o點(diǎn)數(shù)不同外，同時(shí)也表示其對應(yīng)功能為低檔、中檔、高檔。plc技術(shù)

24、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?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。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(jì)等問題。主要有以下特點(diǎn)：4.21可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)3，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時(shí)間則更長。從plc的機(jī)外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此

25、外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。4.22配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得

26、非常容易。4.23易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4.24系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批

27、量的生產(chǎn)場合。4.25體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g。由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。五 plc的應(yīng)用領(lǐng)域目前，plc在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：5.1開關(guān)量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。5.2模擬量控

28、制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（analog）和數(shù)字量（digital）之間的a/d轉(zhuǎn)換及d/a轉(zhuǎn)換。plc廠家都生產(chǎn)配套的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。5.3運(yùn)動控制plc可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)4，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。5.4過程控制

29、過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運(yùn)行專用的pid子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。5.5數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈?/p>

30、表。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。5.6通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信含plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各plc廠商都十分重視plc的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的plc都具有通信接口，通信非常方便。六. plc的發(fā)展趨勢6.1向高速度、大容量方向發(fā)展為了提高plc的處理能力，要求plc具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲容量。目前，有的plc的掃描速度可達(dá)0。1 ms/k步左右。plc的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。在存儲容量方面，有的

31、plc最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。6.2向超大型、超小型兩個(gè)方向發(fā)展當(dāng)前中小型plc比較多，為了適應(yīng)市場的多種需要，今后plc要向多品種方向發(fā)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向發(fā)展?，F(xiàn)已有i/o點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型plc，其使用32位微處理器，多cpu并行工作和大容量存儲器，功能強(qiáng)。小型plc由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發(fā)了各種簡易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型plc，最小配置的i/o點(diǎn)數(shù)為816 點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動控制的需要，如三菱公司系列plc。6.3 plc大力開發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動化控制系統(tǒng)的要求，近年來