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PLC学习笔记(一):概述

发布时间:2022/11/20 11:03:02

        如今,电气装置的控制愈发复杂,仅仅依靠低压电器构建逻辑控制电路显得捉襟见肘,而将逻辑控制电路软件化是在满足控制需求前提下降低成本、提高可靠性的重要途经。

        那么,我们是选择单片机还是PLC呢?若选择使用单片机,那就意味着我们需要了解单片机CPU数量众多的引脚以及外围电路,需要面对众多的头文件和函数,需要根据被控对象从“零”设计单片机,这无形中增加了设计周期和成本。

 

众多的CPU引脚

外围电路设计

各种头文件及函数

        但若我们选择PLC的话,这些问题就迎刃而解了。

§1.1  PLC简介

        PLC全称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器,下图为某西公司的S7-1200型号PLC。

        国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。

        PLC可看作是利用单片机围绕工业生产需求制作的一套控制器。与普通单片机相比,PLC编程及维护更加方便,配套设备标准化程度高以及更适合工作于恶劣环境下等特点,非常适合应用在工业生产的控制过程中。

        一句话,PLC实现了低压电器的软件化

§1.2  PLC发展概况

        美国汽车工业生产技术要求的发展促进了PLC的产生,20世纪60年代,美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时,发现继电器、接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差,于是提出了著名的“通用十条”招标指标。

        1969年,美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP-14),在通用汽车公司的生产线上用于控制齿轮磨床。

        1970 年代中后期,由Dick Morley和George Schwenk于1964年成立的贝德福德协会(Bedford Associates)也获得了通用的原型机测试资格。Dick Morley厌倦了重复的机床操作员工作,写出了自己的梯形图逻辑,即Modicon梯形图。

        1971年,日本研制出第一台可编程控制器(DCS-8);1973年,德国研制出第一台可编程控制器。1974年,我国开始研制可编程控制器:1977年,我国在工业应用领域推广PLC。

        从上世纪70年代中后期开始,PLC进入实用化发展阶段,计算机技术得以全面引入,使其功能发生飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能以及极高性价比,奠定了PLC在现代工业中的地位。

        自80年代初开始,PLC在先进工业国家已获得广泛应用,同时世界上生产PLC的国家日益增多,这标志着PLC已步入成熟应用阶段。

        至90年代中期,PLC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方面也得到了大幅度提高,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。

        到20世纪末期,工业发展大爆发,诞生了各种各样的大型机和超小型机、特殊功能单元、各种人机界面单元、通信单元等产品,为更加适应于现代工业,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套变得更加容易。

        在多年的生产实践中,PLC已与DCS(Distributed Control System集散控制系统)、IPC(工业计算机技术)三足鼎立,同时还在其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定市场份额。近年, IPC和FCS(Fieldbus Control System现场总线技术)发展迅速,挤占了一部分PLC市场,PLC增长速度出现渐缓的趋势,但其在工业自动化控制,特别是顺序控制中仍无法被取代。

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