第1章概述

1、第1章 概 述第第1 1章章 概概 述述第1章 概 述1.1 可編程序控制器可編程序控制器(PC)的基本概念的基本概念1.2 PC的主要功能和特點(diǎn)的主要功能和特點(diǎn)1.3 PC的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)第1章 概 述1.1 可編程序控制器可編程序控制器(PLC)的基本概念的基本概念 1.1.1 可編程序控制器的產(chǎn)生可編程序控制器的產(chǎn)生 一、引言：1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司(GM公司)為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，期望找到一種新的方向，盡可能減少重新設(shè)計(jì)繼電控制系統(tǒng)和重新接線的工作，以降低成本、縮短周期，設(shè)想把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完備等優(yōu)點(diǎn)和繼電控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易

2、懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，并把計(jì)算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。為此進(jìn)行招標(biāo)，第1章 概 述1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC公司)研制出了第一臺(tái)可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)，在GM公司的自動(dòng)裝配線上試用獲得了成功。 1.1.2 PLC中的幾個(gè)基本概念中的幾個(gè)基本概念一、引言：由于PLC是從繼電器控制邏輯發(fā)展而來(lái)的，因此PLC最基本的控制功能是順序控制或邏輯控制，它能模擬繼電器控制中的繼電器、定時(shí)器、時(shí)序器等的功能，

3、另外還引入了更多的其他功能，如計(jì)數(shù)、加、減、乘、除運(yùn)算，甚至PID功能。為了方便電氣控制工程技術(shù)人員，PLC中許多術(shù)語(yǔ)、名稱(chēng)、編程方法等都沿用了繼電器控制的概念。第1章 概 述 (1) 繼電器：它在PLC中也稱(chēng)編程元件，它包括線圈、常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。 常開(kāi)觸點(diǎn)：常用符號(hào)為 ,受PLC輸入開(kāi)關(guān)量或PLC內(nèi)部相應(yīng)線圈的控制，當(dāng)PC輸入接通或相應(yīng)的線圈通過(guò)電流時(shí)，此觸點(diǎn)閉合。 常閉觸點(diǎn)：常用符號(hào)為 , 受控方式與常開(kāi)觸點(diǎn)相同，只是當(dāng)PLC輸入接通或相應(yīng)線圈通電時(shí)，此觸點(diǎn)斷開(kāi)。 線圈：PLC中也稱(chēng)邏輯線圈，常用符號(hào)為 ，在PLC中用它作為輸出元件，以控制外部設(shè)備(如電磁閥、接觸器、指示燈等)；也可以

4、用來(lái)控制PLC內(nèi)部的其他觸點(diǎn)，以構(gòu)成復(fù)雜的控制邏輯。 第1章 概 述 (2) 定時(shí)器：它的作用與繼電器控制中的延時(shí)繼電器或時(shí)間繼電器相同。常見(jiàn)的定時(shí)單位有0.1 s、0.2 s、1 s幾種，其符號(hào)因型號(hào)不同各異。日本立石公司C系列機(jī)用下列符號(hào)表示： TIM02 TIM#0142(定時(shí)預(yù)置值)符號(hào) 例子 其中圓內(nèi)“”表示定時(shí)器(TIM)的編號(hào)，圓外#號(hào)后的“”表示定時(shí)預(yù)置值，定時(shí)時(shí)間=定時(shí)預(yù)置值定時(shí)單位。例中的定時(shí)器為02號(hào)，若PC內(nèi)部規(guī)定的定時(shí)單位為0.1 s，則定時(shí)時(shí)間1420.1 s=14.2 s。 第1章 概 述(3) 計(jì)數(shù)器：它的作用是每當(dāng)其計(jì)數(shù)輸入端由斷開(kāi)(OFF)到接通(ON)時(shí)，

5、計(jì)一個(gè)數(shù)，即計(jì)數(shù)器記錄的是其輸入由斷到通的次數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)值與預(yù)置值相等時(shí)，計(jì)數(shù)器導(dǎo)通。有的PC(如C40P)計(jì)數(shù)端由斷到通時(shí)，自動(dòng)減一個(gè)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值由預(yù)置值減到0時(shí)，計(jì)數(shù)器導(dǎo)通，其相應(yīng)的觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)，可用來(lái)控制其他元件。C系列PC常用下列符號(hào)表示計(jì)數(shù)器： 計(jì)數(shù)端復(fù)位端 CP CNT R#(計(jì)數(shù)預(yù)置值)第1章 概 述 (4) 其他元件：如時(shí)序器、加法器、編碼器、減法器、譯碼器等。 上述元件在PC內(nèi)部都是由軟件實(shí)現(xiàn)的，并不存在它們的物理實(shí)體，因此常稱(chēng)之為“虛擬元件”或“軟元件”。將它們相互連接構(gòu)成復(fù)雜控制邏輯的過(guò)程稱(chēng)為“軟連接”，放入PC后則是一段程序 第1章 概 述(5) 梯形圖(Ladder

6、Diagram)： 1.梯形圖的引入 梯形圖是一種圖形編程語(yǔ)言,是面向控制過(guò)程的一種“自然語(yǔ)言” 它沿用繼電器的觸點(diǎn)(觸點(diǎn)在梯形圖中又稱(chēng)為接點(diǎn)),線圈、串、并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，同時(shí)也增加一些繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中沒(méi)有的特殊功能符號(hào)，梯形圖語(yǔ)言比較形象，直觀，對(duì)于熟悉繼電器控制線路的電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很容易被接受，且不需要學(xué)習(xí)專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此，在PLC應(yīng)用中，是使用的最基本、最普遍的編程語(yǔ)言，但這種編程方式只能用圖形編程器直接編程。第1章 概 述2.梯形圖與繼電器控制線路圖的區(qū)別SB1SB2KMKM00000000010100001000（1）構(gòu)成器件不同。繼電器控制電路中的繼電器是真

7、實(shí)的物理器件，是由硬件實(shí)物構(gòu)成的；而PLC中的繼電器，則是虛擬的邏輯器件，每個(gè)繼電器其實(shí)是PLC內(nèi)部存儲(chǔ)單元中的一位，故稱(chēng)為“軟繼電器”。第1章 概 述（2）觸點(diǎn)情況不同。繼電器控制電路中的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)由實(shí)物的結(jié)構(gòu)決定，而PLC中的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)則由軟件決定，即由存儲(chǔ)器中相應(yīng)位的狀態(tài)“1”或“0”來(lái)決定。因此，繼電器控制電路中每只繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量則是有限的，而PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量則是無(wú)限的，也就是說(shuō)用戶(hù)可以無(wú)限次地調(diào)用PLC內(nèi)部的軟觸點(diǎn)；繼電器控制電路中觸點(diǎn)壽命是有限的，而PLC中各軟繼電器的觸點(diǎn)壽命則是無(wú)限的。（3）作用電流方式不同。繼電器控制線路中有實(shí)際的物理電流存在，是可以用

8、電流表直接測(cè)得的；而PLC梯形圖中的工作電流是一種信息流，其實(shí)質(zhì)是程序的運(yùn)算過(guò)程，可稱(chēng)之為“軟電流”，或稱(chēng)“能流”。第1章 概 述（4）接線方式不同。繼電器控制電路圖的所有接線都必須逐根連接，缺一不可，而PLC中的接線除輸入、輸出端需進(jìn)行實(shí)際物理接線外，內(nèi)部的所有軟接線都是通過(guò)程序的編制（觸點(diǎn)和線圈的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)）來(lái)完成的。由于接線方式的不同，在改變控制程序時(shí)，繼電器控制線路必須改變其實(shí)際的物理接線，而PLC則僅需修改程序，通過(guò)軟件加以改接，其改變的靈活性及其速度是繼電器控制線路無(wú)法比擬的。第1章 概 述（5）工作方式不同。繼電器控制線路中，當(dāng)電源接通時(shí)，各繼電器都處于受約狀態(tài)，該吸合的都吸合，

9、不該吸合的因受某種條件限制而斷開(kāi)；PLC則采用循環(huán)掃描執(zhí)行方式，即從第一階梯形圖開(kāi)始，依次執(zhí)行至最后一階梯形圖，再?gòu)牡谝浑A梯形圖開(kāi)始繼續(xù)往下執(zhí)行，周而復(fù)始，因此從激勵(lì)到響應(yīng)有一個(gè)時(shí)間的滯后。 綜上所述：PLC的最大特點(diǎn)是：用軟件提供了一個(gè)能隨要求迅速改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，使整個(gè)控制過(guò)程能根據(jù)需要靈活地改變，從而省去了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)中拆線、接線的大量繁瑣費(fèi)時(shí)的機(jī)械工作。第1章 概 述【例】 交流電機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)的啟停控制。 圖1.1.1 繼電器控制線路圖 BM3ACSB1KMFUSB2KMKM3.梯形圖應(yīng)用實(shí)例第1章 概 述圖1.1.2 PC控制的接線圖 BACSB100010002COMCOMA

10、C220 V外部外部PCFUKMKMM30500SB2DC24 V第1章 概 述圖1.1.3 PLC梯形圖 0500000100020500第1章 概 述表表1.1.1 PC控制的助記符程序控制的助記符程序 地址指令數(shù)據(jù)0000LD00010001OR05000002ANDNOT00020003OUT05000004END 第1章 概 述 由上例可得：PLC控制時(shí)要畫(huà)梯形圖，梯形圖與繼電器控制的梯形圖十分相似。 有的PLC可直接通過(guò)圖形編程器GPC或上位機(jī)將梯形圖輸入到PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。還有的PLC利用自己特定的助記符語(yǔ)言將梯形圖轉(zhuǎn)化為助記符程序。也就是說(shuō)PLC是用軟件實(shí)現(xiàn)控制邏輯的，若要

11、更改控制邏輯，只需重編梯形圖，而不必更改硬接線。第1章 概 述 1.2 PLC的主要功能和特點(diǎn)的主要功能和特點(diǎn) 一、引言：PLC是在繼電器控制邏輯基礎(chǔ)上，與3C(Computery計(jì)算機(jī)，control控制，communication通信技術(shù)相結(jié)合，不斷發(fā)展和完善的。目前，PLC己從小規(guī)模的單機(jī)順序控制，發(fā)展到包括過(guò)程控制、位置控制等場(chǎng)合的所有控制領(lǐng)域。能適應(yīng)工廠自動(dòng)化(FA）)的PLC綜合控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 每個(gè)生產(chǎn)廠家?guī)缀醵加凶约旱南盗谢a(chǎn)品，同一系列的產(chǎn)品，指令系統(tǒng)向上兼容，I/O模塊也可以通用，有的PLC還可以相互通信。廠家一般按PL輸入輸出點(diǎn)數(shù)和程序存儲(chǔ)器容量，將PLC分

12、為小型、中型和大型。一般來(lái)說(shuō)，PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)在256到1024點(diǎn)之間的稱(chēng)為中型，1024點(diǎn)以上的稱(chēng)為大型。第1章 概 述1.2.1 PLC的主要功能的主要功能1.步進(jìn)順序控制 這種控制具有按步序順序進(jìn)行控制的功能，也就是能使生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備按確定的次序進(jìn)行開(kāi)和關(guān)的功能。例如馬達(dá)控制中心、機(jī)床電氣控制、供電系統(tǒng)保護(hù)、高爐上料系統(tǒng)、鍋爐安全保護(hù)系統(tǒng)、貨物存放與提取等等。2.限時(shí)控制 這種控制能使生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備在進(jìn)行了一個(gè)動(dòng)作之后，經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間再進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作，就像繼電控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。例如馬達(dá)空載啟動(dòng)，運(yùn)行數(shù)秒后再加入額定負(fù)載；注塑機(jī)合模后經(jīng)數(shù)分鐘再開(kāi)模等。第1章 概 述3.條件控制

13、 設(shè)備正在進(jìn)行一個(gè)動(dòng)作時(shí)，別的動(dòng)作不能進(jìn)行，也就是通常所說(shuō)的“連鎖”功能。例如直流電機(jī)不加勵(lì)磁時(shí)，不能加電樞電壓；散熱風(fēng)扇不啟動(dòng)時(shí)，大功率器件加不上電源；電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)不能后轉(zhuǎn)等。4計(jì)數(shù)控制 計(jì)數(shù)控制即當(dāng)某個(gè)動(dòng)作達(dá)到規(guī)定的次數(shù)時(shí)，才允許進(jìn)行另一個(gè)動(dòng)作。例如，當(dāng)產(chǎn)品個(gè)數(shù)恰好裝滿(mǎn)一箱時(shí)，才允許箱體離開(kāi)轉(zhuǎn)去包裝。5模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換 有些PLC具有模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)功能，完成對(duì)模擬量的檢測(cè)、控制和調(diào)節(jié)。一般模擬電壓范圍有+1 V +5 V、0 V+5 V、0 V+l0 V、-5 V+5 V、一10 V+10 V等。模擬電流范圍有+4 mA+20 mA等。第1章 概 述 6數(shù)據(jù)處理 有的P

14、LC具有數(shù)據(jù)處理能力。例如并行運(yùn)算，BCD碼的加、減、乘、除、開(kāi)方；16位數(shù)的并行傳送等；字與、字或、字異或、求反、邏輯移位、算術(shù)移位、數(shù)據(jù)檢索、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、16一4和416編碼、七段譯碼等等。7通信和聯(lián)網(wǎng) 有的PLC具有通信功能，體現(xiàn)在： 遙控，即進(jìn)行遠(yuǎn)程的I0控制(Remote IO)。它采用串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄螌⒅髡镜囊慌_(tái)較大的PLC（主機(jī)）與遠(yuǎn)處從站的I/O終端、光轉(zhuǎn)送I/O單元或PLC（從機(jī)）連接起來(lái)，主機(jī)端應(yīng)安裝一個(gè)遠(yuǎn)程I/O主單元，若從站用的中PLC從機(jī)，則應(yīng)在從站安裝一個(gè)遠(yuǎn)程I/O從單元或IO鏈接單元，若用I/O鏈接單元與主機(jī)的遠(yuǎn)程I/O主單元實(shí)現(xiàn)通信，則從站稱(chēng)為I/O LI

15、NK。第1章 概 述多臺(tái)同類(lèi)或不同類(lèi)PLC進(jìn)行同位鏈接，稱(chēng)為PC Link。它是通過(guò)內(nèi)存Link數(shù)據(jù)互相交換信息。例如C500中設(shè)置了32個(gè)Link通道，每個(gè)通道16bit，允許8臺(tái)C500進(jìn)行PC Link，構(gòu)成4096點(diǎn)I/O控制系統(tǒng)。PLC與上位計(jì)算機(jī)鏈接，稱(chēng)為Host Link，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以連接多臺(tái)PLC（例如32臺(tái))。PLC可以接受上位機(jī)的命令，并將執(zhí)行結(jié)果送給上位機(jī)。這就構(gòu)成了“集中監(jiān)督管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，也稱(chēng)集散系統(tǒng)。 Host Link對(duì)計(jì)算機(jī)之間的通信，目前還沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，正處在研究開(kāi)發(fā)的階段。在有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)之前，各PLC生產(chǎn)廠家一般均有自己的標(biāo)準(zhǔn)，例如C系列機(jī)

16、PLC采用OMRON標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了命令種類(lèi)，數(shù)據(jù)格式及應(yīng)答方式，而且PLC方面的通信軟件已經(jīng)做好，用戶(hù)只要在計(jì)算機(jī)方面配置相應(yīng)的通信軟件，就能夠按規(guī)定向PLC發(fā)出命令并識(shí)別PLC的應(yīng)答。第1章 概 述通信和網(wǎng)絡(luò)作為PLC極有前景的一個(gè)發(fā)展方向，各大公司都推出了不同性能的產(chǎn)品，用戶(hù)可根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇。有關(guān)內(nèi)容可參閱本書(shū)的第6章和第8章。8.冗余控制 有的大型PLC具有雙機(jī)功能，若前臺(tái)處理系統(tǒng)發(fā)生故障，則后臺(tái)系統(tǒng)能立即接管控制權(quán),從而減少故障時(shí)間,提高控制系統(tǒng)的可靠性。9.監(jiān)控功能 監(jiān)控功能能對(duì)系統(tǒng)異常情況進(jìn)行識(shí)別、記憶，或者在發(fā)生異常情況時(shí)自動(dòng)終止運(yùn)行等。操作人員也可以通過(guò)監(jiān)控命令監(jiān)視有關(guān)

17、部分的運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整定時(shí)、計(jì)數(shù)等設(shè)定值。10其他功能 PLC還具有顯示、打印、報(bào)警、對(duì)數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行硬拷貝等功能。 第1章 概 述一、引言；由PLC的產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程可知，PLC的設(shè)計(jì)是站在用戶(hù)立場(chǎng)，以用戶(hù)需要為出發(fā)點(diǎn)，以直接應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境為目標(biāo)，但又不斷采用先進(jìn)技術(shù)求發(fā)展的，因此PLC具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)： 1與繼電器控制邏輯相比較 控制邏輯：繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯，其連線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難。另外繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限，每只一般只有48對(duì)觸點(diǎn)，因此靈活性和擴(kuò)展性都很差。而PC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需

18、改變程序，故稱(chēng)為“軟接線”，其連線少，體積小，加之PC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無(wú)限制，因此靈活性和擴(kuò)展性都很好。PC由中大規(guī)模集成電路組成，功耗小。 1.2.2 PLC的特點(diǎn)的特點(diǎn) 第1章 概 述 工作方式：如上述，當(dāng)電流接通時(shí)，繼電控制線路中各繼電器都處于受約狀態(tài)，而PLC的控制邏輯中，各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通之中，從宏觀上看，每個(gè)繼電器受制約接通的時(shí)間是短暫的。 控制速度：繼電控制邏輯依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低。觸點(diǎn)的開(kāi)閉動(dòng)作一般在幾十毫秒數(shù)量級(jí)。另外機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的，速度極快，一般一條用戶(hù)指令的執(zhí)行時(shí)間在微秒

19、數(shù)量級(jí)。PLC內(nèi)部還有嚴(yán)格的同步，不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問(wèn)題。 第1章 概 述 限時(shí)控制：繼電控制邏輯利用時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作進(jìn)行限時(shí)控制。時(shí)間繼電器一般分為空氣阻尼式、電磁式、半導(dǎo)體式等，其定時(shí)精度不高，定時(shí)時(shí)間易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響，調(diào)整時(shí)間困難。有些特殊的時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便維護(hù)。 PLC使用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高，定時(shí)范圍一般從0.1 s到若干分鐘甚至更長(zhǎng)，用戶(hù)可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值，然后由軟件和硬件計(jì)數(shù)器來(lái)控制定時(shí)時(shí)間，定時(shí)精度小于10 ms且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響。 第1章 概 述 計(jì)數(shù)控制：PC能實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，而繼電控制邏輯一般不具備計(jì)

20、數(shù)控制功能。 設(shè)計(jì)與施工：使用繼電控制邏輯完成一項(xiàng)控制工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長(zhǎng)，而且修改困難。工程越大，這一點(diǎn)就越突出。而用PC完成一項(xiàng)控制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場(chǎng)施工和控制邏輯的設(shè)計(jì)(包括梯形圖和程序設(shè)計(jì))可以同時(shí)進(jìn)行，周期短，且調(diào)試和修改都很方便。 第1章 概 述 可靠性和可維護(hù)性：繼電控制邏輯使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多。觸點(diǎn)開(kāi)閉時(shí)會(huì)受到電弧的損壞，并有機(jī)械磨損，壽命短，因此可靠性和可維護(hù)性差。而PC采用微電子技術(shù)，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，它體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高。PC還配備有自檢和監(jiān)督功能，能檢查出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員，還能動(dòng)

21、態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供了方便。 價(jià)格：繼電控制邏輯使用機(jī)械開(kāi)關(guān)、繼電器和接觸器，價(jià)格比較便宜。而PC使用中大規(guī)模集成電路，價(jià)格比較昂貴。 比較可知：PLC在性能上比繼電控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便，而且體積小、功耗低、使用維護(hù)方便，但價(jià)格高于繼電控制。第1章 概 述 2. 與微型計(jì)算機(jī)相比較 應(yīng)用范圍：微機(jī)除了用在控制領(lǐng)域外，還大量用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)通信等方面。而PC主要用于工業(yè)控制。 使用環(huán)境：微機(jī)對(duì)環(huán)境要求較高，一般要在干擾小、具有一定的溫度和濕度要求的機(jī)房?jī)?nèi)使用。而PC適應(yīng)于工程現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。 輸入輸出：微機(jī)系統(tǒng)的I/O設(shè)

22、備與主機(jī)之間采用微電聯(lián)系，一般不需要電氣隔離。而PC一般控制強(qiáng)電設(shè)備，需要電氣隔離，輸入輸出均用“光電”耦合，輸出還采用繼電器，可控硅或大功率晶體管進(jìn)行功率放大。 第1章 概 述 程序設(shè)計(jì)：微機(jī)具有豐富的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，例如匯編語(yǔ)言，F(xiàn)ORTRAN語(yǔ)言、COBOL語(yǔ)言、PASCAL語(yǔ)言、C語(yǔ)言等，其語(yǔ)句多，語(yǔ)法關(guān)系復(fù)雜，要求使用者必須具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。而PC提供給用戶(hù)的編程語(yǔ)句數(shù)量少，邏輯簡(jiǎn)單，易于學(xué)習(xí)和掌握。 系統(tǒng)功能：微機(jī)系統(tǒng)一般配有較強(qiáng)的系統(tǒng)軟件，例如操作系統(tǒng)，能進(jìn)行設(shè)備管理、文件管理、存儲(chǔ)器管理等。它還配有許多應(yīng)用軟件，以方便用戶(hù)。而PC一般只有簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序，能完成故

23、障檢查、用戶(hù)程序的輸入和修改、用戶(hù)程序的執(zhí)行與監(jiān)視等功能。 第1章 概 述 運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量：微機(jī)運(yùn)算速度快，一般為微秒級(jí)。因有大量的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，故存儲(chǔ)容量大。而PC因接口的響應(yīng)速度慢而影響數(shù)據(jù)處理速度。一般接口響應(yīng)速度為2 ms，PC巡回檢測(cè)速度為每千字8 ms。PC的指令少，編程也簡(jiǎn)短，故內(nèi)存容量小。 價(jià)格：微機(jī)是通用機(jī)，功能完善，故價(jià)格較高。而PC是專(zhuān)用機(jī)，功能較少，其價(jià)格是微機(jī)的十分之一左右。比較可知：PLC是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專(zhuān)用微機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，易于學(xué)習(xí)和掌握，價(jià)格也比一般的微機(jī)系統(tǒng)便宜。第1章 概 述 3. 與單板(或單片)計(jì)算機(jī)比較 單板(或

24、單片)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，一般用于數(shù)字采集和工業(yè)控制。但由于不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)化控制而設(shè)計(jì)的，因此與PLC相比有以下缺點(diǎn)： 單板(或單片)機(jī)一般要用機(jī)器指令或助記符編程，這就要求設(shè)計(jì)人員具有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)，對(duì)于只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，需要相當(dāng)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)才能掌握。 而PLC本身是微機(jī)系統(tǒng)，提供給用戶(hù)使用的是電控人員所熟悉的梯形圖語(yǔ)言，使用的仍然是“繼電器一類(lèi)的術(shù)語(yǔ)，大部分指令與繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等相對(duì)應(yīng)，這就使得熟悉機(jī)電控制的工程技術(shù)人員一目了然。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，不必去關(guān)心微機(jī)的一些技術(shù)問(wèn)題，而只要用較短的時(shí)間去熟悉PLC的

25、指令系統(tǒng)及操作方法，就能應(yīng)用到工程現(xiàn)場(chǎng)。即：不如PLC容易掌握。第1章 概 述 用單板(或單片)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要在輸入輸出接口上做大量的工作。例如要考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與主機(jī)的連接，接口的擴(kuò)展、輸入輸出信號(hào)的處理、接口工作方式等問(wèn)題，除了要設(shè)計(jì)控制程序，還要在外圍做很多軟件和硬件方面的工作，調(diào)試也比較麻煩。而PLC的接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與輸入信號(hào)直接連線，非常方便；輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，例如繼電器輸出，其輸出觸點(diǎn)容量可達(dá)220V、2A。且I/O口均有光電耦合環(huán)節(jié)，抗干擾能力強(qiáng)。 即：不如PLC使用簡(jiǎn)單。 第1章 概 述 用單板機(jī)進(jìn)行工業(yè)控制，突出問(wèn)題就是抗干擾性能差。而PLC是專(zhuān)門(mén)

26、應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)控制裝置，在系統(tǒng)硬件和軟件上都采取了抗干擾措施。例如光電耦合、自診斷、多個(gè)CPU并行操作、冗余控制技術(shù)等。即：不如PLC可靠。綜上述：（PLC和微機(jī)及單板(或單片）機(jī)相比較） 從適應(yīng)范圍來(lái)說(shuō)，PLC是專(zhuān)用機(jī)，微機(jī)是通用機(jī)。從工業(yè)控制角度來(lái)說(shuō)，PLC是控制通用機(jī)，而微機(jī)是可以做成某一控制設(shè)備的專(zhuān)用機(jī)。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于PLC的功能不斷增強(qiáng)，更多地采用微機(jī)技術(shù)，而微機(jī)也為了適應(yīng)用戶(hù)需要，更耐用、更易維護(hù)的計(jì)算機(jī)將投放市場(chǎng)。這樣兩者相互滲透，使PLC與微機(jī)的界限會(huì)變得越來(lái)越模糊，二者將長(zhǎng)期共存，各用所長(zhǎng)，共同發(fā)展。第1章 概 述 4與集散系統(tǒng)比較 PLC是由繼電控制邏輯發(fā)展而

27、來(lái)的，而集散系統(tǒng)(TDCS)是由回路儀表控制發(fā)展而來(lái)。但兩者的發(fā)展均與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)有關(guān)。 早期PLC在開(kāi)關(guān)量控制、順序控制方面有一定優(yōu)勢(shì)，而集散系統(tǒng)在回路調(diào)節(jié)、模擬量控制方面有一定優(yōu)勢(shì)。 目前，PLC與TDCS的差別己不明顯，它們都能構(gòu)成復(fù)雜的分級(jí)控制。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，二者的歸宿和統(tǒng)一將是全分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。 總之PLC系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是：可靠性高、編程及使用方便、通用性強(qiáng)、性能價(jià)格比高且易維護(hù)。 第1章 概 述 1.2.3 PC的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo) 1用戶(hù)存儲(chǔ)器容量 PC中用戶(hù)存儲(chǔ)器一般由用戶(hù)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成，小型PC的用戶(hù)存儲(chǔ)器容量多為幾K字節(jié)，而大型PC可達(dá)到幾M字

28、節(jié)。 2輸入輸出點(diǎn)數(shù) 輸入輸出的點(diǎn)數(shù)決定了PC可控制的輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)和輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的總體數(shù)量。 3掃描速度 掃描速度通常指PC掃描1 K字節(jié)用戶(hù)程序所需的時(shí)間，一般以ms/K為單位。 第1章 概 述 4編程指令的種類(lèi)和功能 某種程度上用戶(hù)程序所完成的控制功能受限于PC指令的種類(lèi)和功能。PC指令的種類(lèi)和功能越多，用戶(hù)編程則越方便簡(jiǎn)單。 5內(nèi)部寄存器的配置和容量 用戶(hù)編制PC程序時(shí)，需要大量使用PC內(nèi)部的寄存器存放變量、中間結(jié)果、定時(shí)計(jì)數(shù)及各種標(biāo)志位等數(shù)據(jù)信息。因此內(nèi)部寄存器的數(shù)量直接關(guān)系到用戶(hù)程序的編制。 6PC的擴(kuò)展能力 在進(jìn)行PC選型時(shí)，其擴(kuò)展性是一個(gè)非常重要的因素。一般來(lái)說(shuō)可擴(kuò)展性包括存儲(chǔ)容

29、量的擴(kuò)展、輸入輸出點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展、模塊的擴(kuò)展、通信聯(lián)網(wǎng)功能的擴(kuò)展等。 第1章 概 述 1.3 PC的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì) 1.3.1 PC1.3.1 PC的應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域 一、引言：可編程序控制器是一種很有特色和發(fā)展前途的新型工業(yè)控制裝置，它不僅可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使硬件軟化，加上它具有運(yùn)算、計(jì)數(shù)、通信和聯(lián)網(wǎng)等功能，還可用于輸入和輸出點(diǎn)數(shù)較多、控制要求較復(fù)雜的工業(yè)場(chǎng)合。目前在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，例如在電力工業(yè)中，用于電廠輸煤系統(tǒng)、鍋爐燃燒系統(tǒng)、汽輪機(jī)和鍋爐的啟動(dòng)及停車(chē)系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和變壓器監(jiān)控系統(tǒng)等；在冶金工業(yè)中，用于軋鋼機(jī)、第1章 概 述高爐冶煉、配

30、料、鋼板卷取控制，包裝、進(jìn)出料場(chǎng)控制等；在機(jī)械工業(yè)中，用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)控制，電鍍生產(chǎn)線控制、熱處理控制等；在汽車(chē)工業(yè)中，用于自動(dòng)焊接控制，裝配生產(chǎn)線、噴漆流水線控制等；在食品工業(yè)中，用于制罐機(jī)控制、飲料灌裝生產(chǎn)線控制、產(chǎn)品包裝控制等；在化學(xué)工業(yè)中，用于化學(xué)反應(yīng)槽控制、橡膠硫化機(jī)控制、自動(dòng)配料控制等；在公共事業(yè)中，用于電梯控制、大樓防災(zāi)系統(tǒng)控制、交通燈控制等。如果按應(yīng)用類(lèi)型來(lái)劃分，可編程序控制器的應(yīng)用可分為以下幾個(gè)類(lèi)型：第1章 概 述(1) 開(kāi)關(guān)邏輯和順序控制：這是可編程序控制器最基本的控制功能，在工業(yè)場(chǎng)合應(yīng)用最廣泛，可代替繼電器控制系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)量邏輯控制不但能用于單臺(tái)設(shè)備，而且可用

31、于生產(chǎn)線上。(2) 過(guò)程控制：PC通過(guò)模擬量I/O模塊，可對(duì)溫度、流量、壓力等連續(xù)變化的模擬量進(jìn)行控制。大中型PC都具有PID閉環(huán)控制功能并已廣泛地用于電力、化工、機(jī)械、冶金等行業(yè)。(3) 運(yùn)動(dòng)控制：PC可應(yīng)用于對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的控制，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、金屬加工、電梯控制等。(4) 多級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：PC之間、PC與計(jì)算機(jī)之間及其他智能控制設(shè)備之間可以聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理和信息共享，從而構(gòu)成工廠CIMS/CIPS系統(tǒng)。 第1章 概 述1小型化方向發(fā)展小型化方向發(fā)展 目前的小型PLC大都局限在開(kāi)關(guān)量輸入輸出，而且CPU和I/O部件組裝在一個(gè)箱體內(nèi)，今后的小型PLC也將增加模擬量處理功

32、能，而且也將有靈活的組態(tài)特性，并且能與其他機(jī)型連用。在提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)。如OMRON公司新推出CPM1 PC的體積約130 mm89 mm84 mm，可以放在手掌上，可連接的輸入和輸出為10點(diǎn)，并可以擴(kuò)展到20、30乃至50點(diǎn)，支持91個(gè)指令編程，基本指令的執(zhí)行時(shí)間為0.72s，特殊指令的執(zhí)行時(shí)間也僅16.3s。 1.3.2 PC的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)第1章 概 述 2 2大型化方向發(fā)展大型化方向發(fā)展 主要有以下幾個(gè)方面： 功能不斷加強(qiáng)：不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等基本功能，還具有數(shù)值運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、監(jiān)控、記錄、顯示、與計(jì)算機(jī)接口、通信等功能。 網(wǎng)絡(luò)功能是PLC發(fā)展的一個(gè)重要特征。各種個(gè)人計(jì)算機(jī)，圖形工作站、小型機(jī)等都可以作為PLC的監(jiān)控主機(jī)或工作站，這些裝置的結(jié)合能夠提供屏幕顯