BAS功能与实现之PLC技术.pdf

BAS系统功能与实现之PLC技术

一、PLC概述

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC），主

要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控

制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器（ProgrammableController），简称PC，

但为了避免与个人计算机（PersonalComputer，PC）的简称混淆，所以人们仍将可编程控制

器称为PLC。

国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）在1987年2月表决通

过了PLC标准IEC61131，其中对PLC的定义是：“可编程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。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与

工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。PLC系统（PLC-System）的定义

是：“PLC系统是用户配置的，包括自动化系统所必须的PLC和附属外围设备。它包含了内

部用电缆或接插件连接的永久设施和用电缆或其他方式连接的便携设备和可移动外围设备”。

如通过网络将PLC的CPU、IO模块、通信模块以及其他模块和人机交互接口组成的系统，

实现离散控制、过程控制和运动控制等。目前，PLC技术正在由封闭走向开放，大量采用IT

技术，硬件通用化、软件标准化等。

二、PLC发展背景

PLC从出现至今，随着半导体及信息技术的进步，其技术应用和发展基本上经历了4个

阶段。

第一阶段：20世纪60年代末至70年代初期。PLC的功能简单，主要是完成逻辑运算、

定时、计数等。当时的PLC机种单一，没有系列，较之继电器控制，其可靠性有一定提高，

CPU是由中小规模的集成电路组成。

第二阶段：20世纪70年代中期到80年代初。由于大规模集成电路的出现，特别是微

处理器的问世，使PLC控制技术产生了飞跃，功能得以增加。在逻辑运算功能基础上，增加

了数值运算、闭环控制、脉宽调制等功能，提高了处理器运算速度和I0规模，PLC产品初步

形成系列，可靠性提高。另外，具有通信功能的PLC出现在1973年前后。

第三阶段：20世纪80年代至90年代中后期。80年代，PLC向大规模、高速度和小型

化方向发展，出现了多品牌系列化产品，不同品牌的PLC之间不具备兼容性。在这个时期，。

面向工程技术人员的编程语言发展成熟，出现了可供工艺人员使用的图形编程语言。PLC计

算机编程方式，逐渐取代专用编程器和手持编程器。有关机构开始尝试着规范PLC的通信标

准，如MAP（ManufacturingAutomationProtocol，制造自动化协议，通用汽车倡导的协议）

协议。进入90年代，PLC通信功能进一步提高，陆续出现了多种PLC现场总线协议，网络

和总线技术的发展，使得PLC具备构建分布式系统的能力，系统规模可达到工厂级的应用水

平。在这一时期，PLC在各工业控制领域中，得到极大的普及和应用。IEC组织制定并颁布

了IEC61131-3标准，用五种标准编程语言来规范PLC的编程。

第四阶段：20世纪90年代中后期至今。现代PLC多采用当前微处理器中的高档芯片或

专用芯片，一方面使得PLC的处理速度进一步增加，将每千基本指令处理时间缩小到0.1ms

以内；另一方面，使得PLC的处理能力增强，处理点数可达到数十万物理点之多。另外，存

储技术的发展，使得PLC的存储容量更大，而且可以根据需要进行扩展，从原来的千级字节

存储容量升级至数十兆字节，为大容量的数据处理和文件操作提供可能。PLC指令更加丰富，

可提供许多高级指令或文件操作指令，有些PLC产品，还集成了Internet技术，进一步拓展

了PLC产品的应用功能。

PLC自诞生以来以其可靠、使用方便、经济等特点已成功并广泛地应用于各种需要程序

控制的场合，几乎涉及了所有工业领域，特别是离散制造业：如机械制造、汽车、烟草、能

源、冶金、环保、交通、轻工与建材等，比较典型的应用是具有流水作业性质的