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PAGE  PAGE 115 下篇 PLC控制技术 3 可编程序控制器基础 3.1 概述 诞生于1969年的可编程序控制器是以继电器控制为基础，随着自动化技术、计算机技术、微电子技术的发展而产生并发展起来的，面向生产过程的，以开关量控制为主的通用性的工业自动控制装置。 早期的可编程序控制器由于只能进行逻辑控制，被称为Programmable Logic Controller(可编程序逻辑控制器)简称PLC。随着大规模集成电路的发展，可编程序控制器增强了控制器的功能，由逻辑开关量控制发展到可以对模拟量进行控制，因此又被称为Programmable Controller，可编程序控制器，缩写为PC。因为个人计算机(Personal Computer)的缩写也是PC，为了和个人计算机相区别，现在通称为PLC。用PLC代表可编程序控制器。 在工业控制过程中，实际上存在着模拟量控制、开关量控制、数字量控制三个方面相互区别又有机联系的控制领域。这里开关量指一位二值逻辑量，或说成一位二值数字量，而数字量则是指多位、多值数字量。模拟量控制，如电压、电流的大小，时间的长短，行程的远近，温度的高低，声音的强弱等。开关量控制，如开关的通断，信号的有无等。数字量控制是把模拟量离散为有限位的数字后进行处理。多个开关量按一定方式组合在一起进行处理也是数字量控制。一个工业控制过程中一定存在着开关量控制的环节，有时，,开关量控制环节还相当多。在很多情况下，模拟量的控制是转化为开关量进行的，行程开关是最典型的例子。 在PLC出现以前，开关量控制的任务主要由开关、导线、继电器组成的继电器控制电路承担。只由各类开关组成的电路是典型的二值逻辑的组合逻辑电路，不能使用脉冲式信号，不能适应自动控制的要求。为了实现自动控制，需要把开关状态存储起来，继电器就是存储元件。继电器线圈能够储存磁能，储存的磁能可转化为可储存的开关状态。当把继电器的开关状态反馈到控制电路的输入端，就实现了控制线路状态的存储。继电器是现代控制系统中发挥着重要作用的元件。它的重要性就在于它有储存开关状态的功能。由它构成的基本起停控制线路与数字电路中的触发器有着同样的功能和地位。同时由于继电器的开关和线圈是电隔离的，有弱电信号控制强电信号的功能，这是它的重要性在另一个方面的体现。 在工业生产领域，继电器控制系统得到了广泛的应用，为工业自动化的发展做出了重要贡献。但是继电器控制系统存在着不可避免的缺点。一是继电器控制线路是接线开关电路，实现控制的程序就在线路接法的本身，线路一旦确定，难以调整和更改，不能适应当前快速的技术进步和产品更新的要求。二是输出响应时间长，不能适应生产自动化程度不断提高的要求。三是控制要求复杂时,继电器控制系统将变得十分庞大笨重，难以实现。因此随着科学技术的发展，人们在不断探求着实现开关量控制的新途径。 随着半导体开关元器件和半导体存储器件的出现和发展，人们一度开发了由半导体器件组成的矩阵式顺序控制器，用在开关量顺序逻辑控制较复杂的场合。这种装置的优点是体积小，无触点，可靠性相对较高，动作顺序变更较方便。但是由于使用的元件存在集成度不高、控制规模较小、程序编制不够灵活、抗干扰性不强等不足之处，已逐渐被可编程序控制器取代。 可编程序控制器是着眼于开关量的控制，并为取代继电器控制系统而开发的，目的是解决继电器控制系统中存在的问题。解决问题的方向主要有两个，一是灵活性高，二是体积小。而微电子技术和计算机技术的发展为PLC的开发提供了可能性。 1969年美国DEC公司(数字设备公司)研制出世界上第一台可编程序控制器，并成功地应用于美国GM公司(通用汽车公司)的生产线上。它是基于计算机的设计思想设计的。70年代中后期，PLC采用了微处理器做CPU，采用半导体存储芯片做存储器，PLC技术迅速发展起来，PLC不仅可以取代传统的继电器控制系统，而且从深度上和广度上大大地超过了继电器控制系统的功能，并且随着PLC产品不断升级换代，功能越来越强。 PLC，按国际电工委员会〈IEC〉于1985年给出的定义是“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械或生产过程”；按美国电气制造协会1987年给出的定义是“可编程序控制器是一种带有指令存储器、数字或模拟I/O接口，以位运算为主，能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运行功能，用于控制机器或生产过程的自动控制装置”。 上述定义说明，可编程序控制器是一个专门用于控制领域的专用计算机。可编程序控制器是用微处理器做CPU，或是用单片机芯片做CPU，加上RAM、EPROM、译码、锁存，输