一、PLC的誕生
繼電器邏輯控制柜是PLC 誕生之前最廣泛使用的一種順序控制器,即通過繼電器控制線圈之間的硬連線來實(shí)現(xiàn)某種順序控制邏輯。但是由于繼電器控制柜的控制邏輯是由硬連線決定的,所以要改變其控制邏輯就必須改變其硬連線。改變硬連線需要設(shè)備停產(chǎn),而且時(shí)間較長。顯然由于工業(yè)的變革, 在生產(chǎn)制造方面,這種傳統(tǒng)的方法已無法滿足人們的需要。1968年,美國通用汽車公司(GM 公司)為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的趨勢(shì),試圖研制一種能盡量減少因汽車型號(hào)變動(dòng)而重新設(shè)計(jì)汽車裝配線上各種繼電器控制線路的方法,從而降低生產(chǎn)成本,縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,并提出了著名的10條技術(shù)招標(biāo)指標(biāo):
(1)用戶編程簡單易行,可以在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)方便地修改程序。
(2)系統(tǒng)應(yīng)由插件或者模塊組成,便于維護(hù)。
(3)系統(tǒng)的可靠性應(yīng)明顯高於原繼電器控制柜。
(4)系統(tǒng)的體積應(yīng)明顯小於原繼電器控制柜。
(5)與原繼電器控制柜相比,系統(tǒng)生產(chǎn)成(6)可將數(shù)據(jù)直接輸入到系統(tǒng)中的管理電腦中,以便操作。
(7)輸入的開關(guān)量應(yīng)該可以是高於交流115V 的電壓訊號(hào)。
(8)輸出的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)應(yīng)具有115V、2A 以上的容量,即可以直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
(9)具有靈活的擴(kuò)展能力。
(10)用戶程序的容量不少于4KB。
美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC) 中標(biāo)后,于1969年研制成功,從而誕生了世界上第一臺(tái)可編程序控制器(Programmable Logic Controllers),簡稱PLC。
二、PLC在自動(dòng)控制中的應(yīng)用
PLC 能儲(chǔ)存如順序指令、定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令、演算指令、數(shù)據(jù)控制指令以及通訊指令, 并藉以控制工業(yè)的機(jī)械裝置及流程。如下圖所示為PLC 在應(yīng)用方面的概念圖。多年來,PLC 從其產(chǎn)生到現(xiàn)在,實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍;其功能從弱到強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步;其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大,實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高,成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備,在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。目前,PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè),使用情況主要分為如下幾類:
(1)開關(guān)量邏輯控制
(2)模擬量控制
(3)運(yùn)動(dòng)控制
(4)數(shù)據(jù)采集和處理
(5)信號(hào)監(jiān)控
(6)通信及聯(lián)網(wǎng)
由于PLC有上述幾個(gè)方面的應(yīng)用,而且,PLC的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)使其控制的規(guī)模又可大、 可小,所以,PLC已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,如冶金、機(jī)械、化工、輕工、食品、建材等等。不僅如此,PLC同樣也應(yīng)用于一些非工業(yè)過程,如樓宇自動(dòng)化、電梯控制以及農(nóng)業(yè)的大棚環(huán)境參數(shù)調(diào)控等。PLC能有如此范圍廣泛的應(yīng)用,是PLC自身特點(diǎn)決定的,也是PLC技術(shù)不斷完善的結(jié)果。
三、 PLC的發(fā)展
早期的PLC 限于元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平,主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成,可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20 世紀(jì)70 年代初出現(xiàn)的微處理器,使PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能,成為了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用,可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖語言作為主要編程語言,并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC 為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。上世紀(jì)80年代至90年代中期,是PLC發(fā)展最快的時(shí)期,年增長率一直保持為30~40%。在這時(shí)期,PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、 人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高,最終使早期的PLC 從最初的邏輯控制、順序控制,發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID 回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域,在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS(集散控制系統(tǒng))系統(tǒng)。這期間, 隨著微電子技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)以及微處理器的飛速發(fā)展,PLC產(chǎn)品也向小型和超小型化方面進(jìn)行了一次飛躍。伴隨時(shí)代發(fā)展,在21 世紀(jì)嶄新工業(yè)控制領(lǐng)域中,PLC 仍然能夠引導(dǎo)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展,隨著電子事業(yè)的飛速進(jìn)步,PLC已經(jīng)可以在各個(gè)領(lǐng)域適應(yīng)不同的客戶要求,這正是PLC潛力所在。