20世纪60年代,由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展,人们曾试图用小型计算机来实现工业控制,代替传统的继电接触器控制。但采用小型计算机实现工业控制价格昂贵,输入、输出电路不匹配,编程技术复杂,因而没能得到推广和应用。

20世纪60年代末期,美国汽车制造工业竞争激烈,为了适应生产工艺不断更新的需要,在1968年美国通用汽车公司首先公开招标,对控制系统提出的具体要求基本为①它的继电控制系统设计周期短,更改容易,接线简单,成本低;②它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来。但编程又比计算机简单易学、操作方便;③系统通用性强。

1969年美国数字设备公司根据上述要求,研制出世界上第一台可编程序控制器,并在通用公司汽车生产线上首次应用成功,实现了生产的自动控制。其后日本、德国等相继引入,可编程序控制器迅速发展起来。但这一时期它主要用于顺序控制,虽然也采用了计算机的设计思想,但当时只能进行逻辑运算,故称为可编程序逻辑控制器,简称PLC(Programmable Logic Controller)。

20世纪70年代后期,随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展,可编程逻辑控制器更多地具有计算机功能,不仅用逻辑编程取代硬接线逻辑,还增加了运算、数据传送和处理等功能,真正成为一种电子计算机工业控制装置,而且做到了小型化和超小型化。这种采用微电脑技术的工业控制装置的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围,故称为可编程序控制器,简称PC(Programmablc Controller)。但由于PC容易和个人计算机(Personal ComPUter)混淆,故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。

可编程序控制器的特点

1、可靠性高,抗抗干扰能力强!(平均无故障时间一般可达3-5万小时。

2、维修方便

3、灵活:通用

4、功能完善

5、接线简单

6、编程简单,使用方便。

可编程序控制器的工作原理

PLC的工作原理就是无限循环扫描,扫描过程是,初始化处理;处理输入信号阶段;程序处理阶段;处理输出信号阶段。扫描周期过程是T=(读入一点时间*点数)+(运算速度*程序步数)+故障诊断时间。

可编程序控制器的性能

1、工作环境,一般PLC的工作的温度为0摄氏度到55摄氏度,最高为60摄氏度,存储温度为-20摄氏度至+85摄氏度;相对温度为5%~95%。(空气条件,周围不能混有可然性,易爆性和腐蚀性气体)

2、耐振动,冲击性能强,一般PLC能承受振动和冲击频率为10~55HZ,振幅为0.5mm加速度为2g,冲击为10g

3、循环扫描,一周期扫描时间为10ms左右,因此PLC故障率低,不易坏,可靠性高。

可编程序控制器应用场合

1、开关量逻辑控制

2、模拟量闭环控制

3、数字量智能控制

4、数据采集与监控

5、通讯,联网及采集控制

可编程序控制器的分类

整体式:CPU单元,存储器,I/O单元,安装在同一机体内,构成主机。

组合式:所有单元都分散在模块上,不同的模块可以实现不同的功能。

小型机:控制点数100~500点左右。(整体试)

中形机:控制点数500~1000点左右。(整体试)

大型机:控制点数1000以上(组合试)

开关量仅有两种相反的工作状态,例如高电平和低电平,继电器线圈的通电和断电,触电的接通和断开,PLC可以直接输入和输出开关量信号.有的PLC(例如西门子的S7系列)将开关量称为数字量.

模拟量是连续变化的物理量,例如电压,温度,压力和转速等PLC,不能直接处理模拟量,需要用模拟量输入模块中的A/D转换器,将模拟量转换为与输入信号成正比的数字量.PLC中的数字量(例如PID控制器的输出)需要用模拟量输出模块中的D/A转换器将它们转换为与相应数字成比例电压或电流,供外部执行机构(例如电动调节阀或变频器)使用.

那么什么是开关量?什么是模拟量?

开关量不是通电,就是断电,或称为0和1,0代表通电,1代表断电.例如,按钮,开关,时间继电器,过电流压力继电器,这类属于输入,输出的有接触器,继电器,电磁阀,等

模拟量是一种连续变化的量,例如,输入的有:传感器,(好多种)输出的有:伺服电动机,电磁阀,距离,速度,等控制信号.

换句说法说:开关量是真实物体,而模拟量是一个虚拟物体,比如在电脑上画画等

哪些编程语言最常用?

梯形图是使用最多的PLC图形语言.梯形图与继电器电路相似,具有直观易懂的优点,很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握,特别适合于开关量逻辑控制.

语句表是一种类似于微机的汇编语言的文本语言,多条语句组成一个程序段.语句表的输入方便快捷,还可以在没条语句的后面加上注释,便于复杂程序的阅读和理解.在设计通讯,数字运算等高级应用程序时建议使用语句表,语句表程序较难阅读,其中的逻辑关系很难一眼看出,在设计有复杂的触电控制电路的程序时最好使用梯形图语言.

功能块图用类似于与门,或门的方框来表示逻辑运算关系,一些复杂的功能(例如数字运算功能等)用指令框来表示,功能块图适合于熟悉数字电路的人使用.国内使用梯形图的人最多,指令表语言使用的也较多,欧洲人比较偏爱功能块图.

顺序功能图是一种位于其他编程之上的图形语言,是用来描述开关量控制系统的功能和编写顺序控制程序的有力工具.

结构文本是为IEC 61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言

梯形图有什么特点?

1、PLC梯形图中的某些编程元件沿着继电器这一名称,例如输入继电器,输出继电器辅助继电器等,但是它们不是真实的物理继电器(即硬件继电器),而是在软件中使用的编程元件,每一编程元件与PLC存储器中的元件映像寄存器的一个存储器单元相对应.以辅助继电器M0为例,如果对应的存储单元为0状态,梯形图中的M0的线圈"断电",其常开触电断开,常闭触电闭合,称M0为0状态,或MO为OFF.该存储单元如果为1状态,M0的线圈:通电",其常开触点接通,常闭触点断开,称M0为OFF.该存储单元如果为1状态,M0的线圈"通电"其常开触点接通,常闭触点断开,称MO为状态,或称MO为ON.

2、根据梯形图中的个触点的状态的逻辑关系,求出与图中个线对应的编程元件的ON/OFF的状态,称为梯形图的逻辑解算.逻辑解算是按梯形图中从上到下,从左到右的顺序进行的.解算的结果,马上可以被后面的逻辑解算所利用.逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值,而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的.

3、编程元件的常开触点的状态来进行的.

4、输入继电器的状态唯一地取决于对应的外部输入电路通断状态,因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈.