[工学]《可编程控制器》新讲稿2～4章.doc

第二章可编程序控制器的组成与工作原理 第一节可编程序控制器楷述 一、 可编程控制器的产生 世界上第一台可编程控制器是1969年美国设备数字公司（DEC）研制成功的。最初，美国通用汽车公司（GM）根据生产的需要提出设想，能否将计算机的功能完善、灵活性、通用性等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，做成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方法加以简化，用面向控制过程、面向问题的“自然”语言编程，使不熟悉计算机的人也能方便使用。这样，使用人员不必在编程上花费大量的精力，而是集中力量去考虑如何发挥该装置的功能和作用。希望用这种电子化控制装置替代继电器控制柜，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制柜的成本和时间。于是，通用汽车公司从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，并立即引起了开发热潮。这十大条件是：见书23页 编程简单，可在现场修改程序； 维修方便，最好是插件式； 可靠性高于继电器控制柜； 体积小于继电器控制柜； 可将数据直接送入管理计算机（能与计算机通讯）； 成本上可与继电器控制柜竞争； 可直接用115V交流输入； 输出采用115V，2A以上，能直接驱动电磁阀； 通用性强，扩展是很方便； 程序要能存储，存储器容量可以扩展到4K字节以上。 1969年，美国数字设备公司首先研制成功第一台可编程控制器，型号为：PDP－14，用它代替传统的继电器控制系统，在美国通用汽车公司的汽车自动装配线上试用成功。从此，这项新技术迅速发展起来。 1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本的第一台可编程控制器，型号为DSC—8。1973年，西欧国家（主要指西德和法国） 研制出他们的第一台可编程控制器。我国从1974年开始研制，当时是仿制美国的第一代产品，水平不高，直到1977年底美国摩托罗拉（MOTOROLA）公司研制成一位微处理器MC14500芯片后，国内以一位微处理器MC14500为核心的可编程控制器才发展起来，并开始工业应用。 近几年来，PLC技术发展相当快。据不完全统计，美国、日本、西德等国家生产PLC厂家达150多家，产品有数百种。由于厂家的竞争激烈，导致PLC产品更新换代很快，周期一般是5年，但是国内PLC技术与国外比较，其差距还是很大的。 二、PLC的发展楷况（可参看书26－28页） 当初生产PLC主要是取代继电器控制系统，主要用于逻辑控制。PLC初期，由于其价格高于继电器控制装置，使其应用受到限制，但最近几年来，随着CPU以及有关元件价格大大下降，以及PLC功能大大增强，PLC的应用日益增大。 PLC功能增强主要表现在一下几个方面： 控制规模不断扩大，单台PLC可控制成千上万点，多台PLC进行同位链接可控制几万点。 指令不断增多，使之能更多的具备计算机处理功能，能进行逻辑运算、计时、计数、算术运算、PID运算、数值转换、ASCII码处理，高档PLC还能处理中断，调用子程序等。 CPU位数不断增多，由1位处理器逐步发展到8位、16位甚至32位CPU。 处理速度不断提高，每个点的平均处理时间从10uS左右提高到1uS左右。 编程容量不断增大，从几K字节提高到几十K、甚至上百K字节。 编程语言多样化。大多数使用梯形图和语句表，有的使用流程图或高级编程语言。 增加通讯与联网功能。远程I/O能与CPU通讯，PLC与PLC之间能相互通讯，相互交换数据。PLC还可以与上位机通讯，接受计算机的命令，并将执行结果告诉计算机，通讯接口多采用RS-232-C,RS422等标准接口，也有的采用光纤通讯。由于PC具有通讯和联网的功能，使工业自动化朝着控制分散化，管理化的集散系统发展。 各种智能I/O模块相继开发，如温度控制模块、位置控制模块等使PLC够完成更加复杂的控制功能。还有自带CPU模块，它可以脱离PLC而独立工作，在工业控制应用上增加了适应性。 三 、可编程控制器的特点 1、可编程控制器的定义 可编程控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐开发成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。可编程控制出现以后，名称很不一致。早期由于其只能进行逻辑控制，因此称为PLC(Progammable Logic Controller)，随着技术的发展，可编程控制器的功能已发展，不再是进行逻辑控制，而能对模拟量进行控制，因此后来又将可编程控制器命令为PC，但又与我们个人计算机易混淆，所以现在又恢复成PLC。但已不再是当初的PLC含义了。国际电工委员会（IEC）颁布的可编程控制标准草案中对可编程控制器作如下定义：见书24页（P1）可编程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设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部