第十三章PLC部分一、概述1、PLC的定义在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC），现在仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，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形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。2、PLC的特点PLC具有以下几个显著的特点。1）可靠性高由于PLC采用了输入和输出信号的光电隔离、滤波、电源的屏蔽、稳压和保护、故障诊断等技术，所以PLC可以在工业控制现场的恶劣环境中可靠地工作。平均无故障时间可以高达5万～10万小时以上。2）功能完善PLC的种类多、模块丰富和指令功能强大，使目前的PLC几乎可以完成所以的工业控制任务。3）编程简单类似继电器控制系统图的梯形图语言易学易懂，非常容易被技术人员掌握。4）在线编程在工业现场，可以使用手持编程器或笔记本电脑对PLC进行编程。当PLC联网后，可以在网络的任一位置对PLC编程。5）安装容易由于采用了模块化的结构，现场安装非常简单。6）体积小、重量轻、功耗低在现代集成电路技术支持下，PLC越来越小，重量也越来越轻，且功耗也越来越低。7）价格便宜在生产厂家增多、集成电路技术进步等因素的影响下，PLC的价格也越来越便宜。PLC的用途PLC的用途主要有以下方面。1．取代继电器控制在灯光照明、机床点控、食品加工、印刷机械、电梯、自动化仓库、生产流水线等方面进行逻辑控制。2．过程控制对温度、压力、流量、物位高度等连续变化的物理量进行控制。3．位置、速度控制在机器人、机床、电机调速等领域进行位置、速度控制。4．数据监控在电力、自来水处理、化工、炼油、轧钢等方面进行数据采集、监测和控制。5．组成分散控制系统把PLC作为下位机，与上位机的计算机共同组成分散控制系统。4、PLC的发展PLC发展的速度很快，具体的发展方向主要有以下几个方面。1）小型、微型化PLC的发展方向是越来越小，一些PLC只有手掌大小，使用起来灵活方便。2）大型、超大型化PLC的另一个发展方向是向大型和超大型化发展，这些PLC具有上万个输入输出量，用于石化、冶金、汽车制造等领域。3）智能化PLC中的输入、输出单元越来越智能化，这些单元具有模糊控制、PID控制（比例－积分－微分调节单元）、位置控制、温度控制、远程通信等功能，并根据生产需求，正在不断推出新的智能单元。4）CPU能力更强选用时钟更快、功能更强的CPU是PLC发展的趋势。5）支持更多的工业总线支持更多的工业标准总线，使联网更加容易和简单，更易于组成工程控制网。6）编程软件标准化采用国际标准化的IEC1131－3编程语言，可以大大缩短开发周期。7）人机交流功能增强在为PLC配置了操作面板、触摸屏等人机对话手段后，其应用领域进一步扩展，应用更加方便。8）数据处理能力大大增强PLC与个人计算机结合后，使得PLC的数据处理、存储功能大大增强。5、PLC的分类1）按照结构分类（1）整体式将CPU、输入/输出单元、电源、通信等部件集成到一个壳内的PLC称为整体式PLC。整体式PLC一般都是小型或微型的。（2）模块式模块式PLC将CPU、输入单元、输出单元、电源