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PLC原理淺談
PLC原理淺談
第一講：PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工
業控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。
一. PLC的由來
在60年代，汽車生產流水線的自動控制系統基本上都是由繼電器控制裝置構成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產的發展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置
就需要經常地重新設計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即：
1. 編程方便，現場可修改程序；
2. 維修方便，采用模塊化結構；
3. 可靠性高于繼電器控制裝置；
4. 體積小于繼電器控制裝置；
5. 數據可直接送入管理計算機；
6. 成本可與繼電器控制裝置競爭；
7. 輸入可以是交流115V；
8. 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅動電磁閥，接觸器等；
9. 在擴展時，原系統只要很小變更；
10. 用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。
1969年，美國數字設備公司(DEC) 研制出第一臺PLC，在美國通用汽車
自動裝配線上試用，獲得了成功。
這種新型的工業控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優點，很快地在美國其他工業領域推廣應用
到1971年，已經成功地應用于食品，飲料，冶金，造紙等工業。
這一新型工業控制裝置的出現，也受到了世界其他國家的高度重視。1971
日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業應用。
二. PLC的定義
PLC問世以來，盡管時間不長，但發展迅速。為了使其生產和發展標準化，美國電氣制造商協會NEMA(National Electrical Manufactory Association) 經
過四年的調查工作，于1984年首先將其正式命名為PC(Programmable Controller),并給PC作了如下定義：
“PC是一個數字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執行諸如邏輯，順序，計時，計數與演算等功能，并通過數字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數字電子計算機若是從事執行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。"
以后國際電工委員會(IEC)又先后頒布了PLC標準的草案第一稿，第二稿,
并在1987年2月通過了對它的定義：
“可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算,
順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外部設備，都按易于與工業控制系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。"
總之，可編程控制器是一臺計算機，它是專為工業環境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但可編程控制器產品并不針對某一具體工業應用，在實際應用時，其硬件需根據實際需要進行選用配置，其軟件需根據控制要求進行設計編制。
三. PLC的特點
一. PLC的主要特點
(一) 高可靠性
1. 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。
2. 各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms.
3. 各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。
4. 采用性能優良的開關電源。
5. 對采用的器件進行嚴格的篩選。
6. 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。
7. 大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統或有三CPU構成表決系統,使可靠性更進一步提高。
(二)豐富的I/O接口模塊
PLC針對不同的工業現場信號，如：
• 交流或直流；
• 開關量或模擬量；
• 電壓或電流；
• 脈沖或電位；
• 強電或弱電等。
有相應的I/O模塊與工業現場的器件或設備，如：
• 按鈕
• 行程開關
• 接近開關
• 傳感器及變送器
• 電磁線圈
• 控制閥
直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口
模塊; 為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。
(三) 采用模塊化結構
為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模