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  • 自可编程逻辑控制器PLC在二十世纪六十年代逻辑控制中的应用

    自1960年代可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)PLC在美国推出以取代传统的继电器控制装置以来,PLC发展迅速,在世界各地得到广泛应用。同时,PLC的功能也在不断完善。随着信号处理技术、控制技术网络技术、计算机技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上又增加了运动控制、模拟量处理等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着非常重要的作用。

    PLC作为离散控制的首选产品,从1980年代到1990年代发展迅速,全球PLC年增长率保持在20%~30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大,近年来工业化国家PLC的增速有所放缓。然而,PLC在中国等发展中国家的增长非常迅速。综合相关资料,2004年全球PLC销售收入约100亿美元,在自动化领域占有非常重要的地位。

    PLC是模仿原来的继电器控制原理发展起来的。1970年代,PLC只有开关逻辑控制,最早应用于汽车制造业。它存储用于执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数和操作的指令,并通过数字输入和输出操作控制各种类型的机械或生产过程。

    用户编写的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并预先存储在PLC的用户程序存储器中。运行时,将存储程序的内容一一执行,完成工艺流程所需的操作。PLC CPU 中有一个程序计数器,用于指示程序步的存储地址。在程序运行过程中,每执行一步计数器自动加1。指令),然后返回起始步进行循环操作。PLC 完成一个周期操作所需的时间称为一个扫描周期。

    对于不同类型的PLC,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC采用梯形图编程,显示出求解逻辑速度快的优势。以微秒为单位,求解一个 1K 的逻辑程序只需要不到 1 毫秒。它将所有输入视为开关量,将 16 位(和 32 位)视为模拟量。大型PLC使用另一个CPU来完成模拟量的运算。计算结果被发送到PLC的控制器。

    对于同样I/O点数的系统,PLC的成本比DCS低(可节省40%左右)。PLC没有专门的操作站,使用的软硬件通用,因此维护成本比DCS低很多。一个 PLC 控制器可以接收数千个 I/O 点(最多超过 8,000 个 I/O)。如果被控对象主要是设备链,回路较少,则更适合使用PLC。由于PLC采用通用监控软件,更容易设计企业的管理信息系统。

    可编程控制器(Programmble Controller)简称PC或PLC。它是在电气控制技术和计算机技术的基础上发展起来的可编程控制器的定义,逐渐发展成为以微处理器为核心,集自动化技术、计算机技术和通讯技术于一体的新型工业控制装置。目前,PLC已广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制,已成为最重要、最受欢迎和应用最广泛的工业控制设备之一。它被公认为现代工业自动化的三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。

    国际电工委员会(IEC)于1987年颁布了可编程控制器标准第三稿,草案中对可编程控制器的定义如下:“可编程控制器是一种用于数字操作的电子系统,专为工业环境应用而设计。它使用可编程存储器在其内部存储器中存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字和模拟输入输出控制各种类型的机械或生产过程。其相关外设,均应按照易于与工业系统集成、易于扩展其功能的原则进行设计。”

    定义强调PLC应直接应用于工业环境,必须具有抗干扰能力强、适应性广、应用范围广,这是区别于一般微机控制系统的一个重要特点。同时也强调了PLC中软件实现的“可编程”与传统控制设备通过硬件或硬接线改变程序的本质区别。

    近10年来,随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大,越来越多的中小型设备开始使用PLC进行控制,PLC在我国的应用迅速增长。随着我国经济的快速发展和基础自动化水平的不断提高,PLC在未来一段时间内将在我国保持高速增长势头。

    近年来,可编程控制器发展迅速,几乎每年都会推出许多新系列的产品,其功能已经远远超出了上述定义的范围。实际工作中遇到的一些用户原本使用嵌入式控制器,现在逐渐用通用PLC或定制PLC代替嵌入式控制器。通用PLC应用于专用设备时可编程控制器的定义,可视为嵌入式控制器,但PLC比通用嵌入式控制器具有更高的可靠性和更好的稳定性。

    以上内容由杭州三科变频器工程部整理整理

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