20世紀60年代,由于小型計算機的出現和大規模生產及多機群控的發展,人們曾試圖用小型計算機來實現工業控制,代替傳統的繼電接觸器控制。但采用小型計算機實現工業控制價格昂貴,輸入、輸出電路不匹配,編程技術復雜,因而沒能得到推廣和應用。

20世紀60年代末期,美國汽車制造工業競爭激烈,為了適應生產工藝不斷更新的需要,在1968年美國通用汽車公司首先公開招標,對控制系統提出的具體要求基本為①它的繼電控制系統設計周期短,更改容易,接線簡單,成本低;②它能把計算機的功能和繼電器控制系統結合起來。但編程又比計算機簡單易學、操作方便;③系統通用性強。

1969年美國數字設備公司根據上述要求,研制出世界上第一臺可編程序控制器,并在通用公司汽車生產線上首次應用成功,實現了生產的自動控制。其后日本、德國等相繼引入,可編程序控制器迅速發展起來。但這一時期它主要用于順序控制,雖然也采用了計算機的設計思想,但當時只能進行邏輯運算,故稱為可編程序邏輯控制器,簡稱PLC(Programmable Logic Controller)。

20世紀70年代后期,隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發展,可編程邏輯控制器更多地具有計算機功能,不僅用邏輯編程取代硬接線邏輯,還增加了運算、數據傳送和處理等功能,真正成為一種電子計算機工業控制裝置,而且做到了小型化和超小型化。這種采用微電腦技術的工業控制裝置的功能遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍,故稱為可編程序控制器,簡稱PC(Programmablc Controller)。但由于PC容易和個人計算機(Personal ComPUter)混淆,故人們仍習慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。

可編程序控制器的特點

1、可靠性高,抗抗干擾能力強!(平均無故障時間一般可達3-5萬小時。

2、維修方便

3、靈活:通用

4、功能完善

5、接線簡單

6、編程簡單,使用方便。

可編程序控制器的工作原理

PLC的工作原理就是無限循環掃描,掃描過程是,初始化處理;處理輸入信號階段;程序處理階段;處理輸出信號階段。掃描周期過程是T=(讀入一點時間*點數)+(運算速度*程序步數)+故障診斷時間。

可編程序控制器的性能

1、工作環境,一般PLC的工作的溫度為0攝氏度到55攝氏度,最高為60攝氏度,存儲溫度為-20攝氏度至+85攝氏度;相對溫度為5%~95%。(空氣條件,周圍不能混有可然性,易爆性和腐蝕性氣體)

2、耐振動,沖擊性能強,一般PLC能承受振動和沖擊頻率為10~55HZ,振幅為0.5mm加速度為2g,沖擊為10g

3、循環掃描,一周期掃描時間為10ms左右,因此PLC故障率低,不易壞,可靠性高。

可編程序控制器應用場合

1、開關量邏輯控制

2、模擬量閉環控制

3、數字量智能控制

4、數據采集與監控

5、通訊,聯網及采集控制

可編程序控制器的分類

整體式:CPU單元,存儲器,I/O單元,安裝在同一機體內,構成主機。

組合式:所有單元都分散在模塊上,不同的模塊可以實現不同的功能。

小型機:控制點數100~500點左右。(整體試)

中形機:控制點數500~1000點左右。(整體試)

大型機:控制點數1000以上(組合試)

開關量僅有兩種相反的工作狀態,例如高電平和低電平,繼電器線圈的通電和斷電,觸電的接通和斷開,PLC可以直接輸入和輸出開關量信號.有的PLC(例如西門子的S7系列)將開關量稱為數字量.

模擬量是連續變化的物理量,例如電壓,溫度,壓力和轉速等PLC,不能直接處理模擬量,需要用模擬量輸入模塊中的A/D轉換器,將模擬量轉換為與輸入信號成正比的數字量.PLC中的數字量(例如PID控制器的輸出)需要用模擬量輸出模塊中的D/A轉換器將它們轉換為與相應數字成比例電壓或電流,供外部執行機構(例如電動調節閥或變頻器)使用.

那么什么是開關量?什么是模擬量?

開關量不是通電,就是斷電,或稱為0和1,0代表通電,1代表斷電.例如,按鈕,開關,時間繼電器,過電流壓力繼電器,這類屬于輸入,輸出的有接觸器,繼電器,電磁閥,等

模擬量是一種連續變化的量,例如,輸入的有:傳感器,(好多種)輸出的有:伺服電動機,電磁閥,距離,速度,等控制信號.

換句說法說:開關量是真實物體,而模擬量是一個虛擬物體,比如在電腦上畫畫等

哪些編程語言最常用?

梯形圖是使用最多的PLC圖形語言.梯形圖與繼電器電路相似,具有直觀易懂的優點,很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握,特別適合于開關量邏輯控制.

語句表是一種類似于微機的匯編語言的文本語言,多條語句組成一個程序段.語句表的輸入方便快捷,還可以在沒條語句的后面加上注釋,便于復雜程序的閱讀和理解.在設計通訊,數字運算等高級應用程序時建議使用語句表,語句表程序較難閱讀,其中的邏輯關系很難一眼看出,在設計有復雜的觸電控制電路的程序時最好使用梯形圖語言.

功能塊圖用類似于與門,或門的方框來表示邏輯運算關系,一些復雜的功能(例如數字運算功能等)用指令框來表示,功能塊圖適合于熟悉數字電路的人使用.國內使用梯形圖的人最多,指令表語言使用的也較多,歐洲人比較偏愛功能塊圖.

順序功能圖是一種位于其他編程之上的圖形語言,是用來描述開關量控制系統的功能和編寫順序控制程序的有力工具.

結構文本是為IEC 61131-3標準創建的一種專用的高級編程語言

梯形圖有什么特點?

1、PLC梯形圖中的某些編程元件沿著繼電器這一名稱,例如輸入繼電器,輸出繼電器輔助繼電器等,但是它們不是真實的物理繼電器(即硬件繼電器),而是在軟件中使用的編程元件,每一編程元件與PLC存儲器中的元件映像寄存器的一個存儲器單元相對應.以輔助繼電器M0為例,如果對應的存儲單元為0狀態,梯形圖中的M0的線圈"斷電",其常開觸電斷開,常閉觸電閉合,稱M0為0狀態,或MO為OFF.該存儲單元如果為1狀態,M0的線圈:通電",其常開觸點接通,常閉觸點斷開,稱M0為OFF.該存儲單元如果為1狀態,M0的線圈"通電"其常開觸點接通,常閉觸點斷開,稱MO為狀態,或稱MO為ON.

2、根據梯形圖中的個觸點的狀態的邏輯關系,求出與圖中個線對應的編程元件的ON/OFF的狀態,稱為梯形圖的邏輯解算.邏輯解算是按梯形圖中從上到下,從左到右的順序進行的.解算的結果,馬上可以被后面的邏輯解算所利用.邏輯解算是根據輸入映像寄存器中的值,而不是根據解算瞬時外部輸入觸點的狀態來進行的.

3、編程元件的常開觸點的狀態來進行的.

4、輸入繼電器的狀態唯一地取決于對應的外部輸入電路通斷狀態,因此在梯形圖中不能出現輸入繼電器的線圈.