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1、...............第1章PLC基礎(chǔ)知識1.1PLC簡介1.1.1PLC的定義PLC(ProgrammableLogicController)是一種以計(jì)算機(jī)(微處理器)為核心的通用工業(yè)控制裝置,專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子學(xué)系統(tǒng)。目前已經(jīng)廣泛地`應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。早期的可編程序控制器只能用于開關(guān)量的邏輯控制,被稱為可編程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController),簡稱PC?,F(xiàn)代可編程序控制器采用微處理(Microprocessor)作為中央處理單元,其功能大大增強(qiáng),它不僅具
2、有邏輯控制功能,還具有算術(shù)運(yùn)算、模擬量處理和通信聯(lián)網(wǎng)等功能。PLC的高可靠性到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備可以達(dá)到,PLC對環(huán)境的要求較低,與其它裝置的外部連線和電平轉(zhuǎn)換極少,可直接接各種不同類型的接觸器或電磁閥等。這樣看來,PC這一名稱已經(jīng)不能準(zhǔn)確反映它的特性,于是,人們將其稱為可編程序控制器(ProgrammableController),簡稱PLC。但是近年來個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)也簡稱PLC,為了避免混淆,可編程序控制器常被稱為PLC。1.1.2PLC的產(chǎn)生和發(fā)展在PLC出現(xiàn)之前,機(jī)械控制及工業(yè)生產(chǎn)控制
3、是用工業(yè)繼電器實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)中,可能要使用成千上百個(gè)各式各樣的繼電器,接線、安裝的工作量很大。如果控制工藝及要求發(fā)生變化,控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的改動,但是這種改造往往費(fèi)用高、工期長。在一個(gè)復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中,如果有一個(gè)繼電器損壞、甚至某一個(gè)繼電器的某一點(diǎn)接觸點(diǎn)不良,都會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作不正常,由于元件多、線路復(fù)雜,查找和排除故障往往很困難。繼電器控制的這些固有缺點(diǎn),各日新月異的工業(yè)生產(chǎn)帶來了不可逾越的障礙。由此,人們產(chǎn)生了一種尋求新型控制裝置的想法。1968年,美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM公司)為了
4、適應(yīng)汽車型號不斷翻新的要求,提出如下設(shè)想:能否把計(jì)算機(jī)功能完備、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來,做成一種通用控制裝置,并把計(jì)算機(jī)的編程方法合成程序輸入方式加以簡化,用面向過程、面向問題的“自然語言”編程,使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也可以方便使用。這樣,使用人員不必在編程上花費(fèi)大量的精力,而是集中力量去考慮如何發(fā)揮該裝置的功能和作用。這一設(shè)想提出之后,美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC公司)首先響應(yīng),于1969年研制出了世界上第一臺PLC。此后,這項(xiàng)新技術(shù)就迅速發(fā)展起來。PLC的發(fā)展過程大致如下:第一代:從第一
5、臺可編程序控制器誕生到70年代初期。其特點(diǎn)是:CPU有中小型規(guī)模集成電路組成,存儲器為磁芯存儲器;功能簡單,主要能完成條件、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制;機(jī)種單一,沒有形成系列;可靠性略高于繼電接觸器系統(tǒng);沒有成型的編程語言。技術(shù)資料學(xué)習(xí)必備...............第二代:70年代初期到70年代末期。其特點(diǎn)是:CPU采用微處理器,存儲器采用EPROM,使PLC的技術(shù)得到了較大的發(fā)展:PLC具有了邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)接口和模擬量控制等功能:軟件上開發(fā)出自診斷程序,可靠性進(jìn)一步提高;系統(tǒng)開始向標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化發(fā)展;結(jié)構(gòu)上開始
6、有整體式和模塊式的區(qū)分,整體功能從專用向通用過渡。第三代:70年代末期到80年代中期。單片計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)、半導(dǎo)體存儲器進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)及大規(guī)模集成電路的使用,推進(jìn)了PLC的進(jìn)一步發(fā)展,使其演變成專用的工業(yè)化計(jì)算機(jī)。其特點(diǎn)是:CPU采用8位和16位微處理器,使PLC的功能和處理速度大大增強(qiáng);具有通信功能遠(yuǎn)程I/O能力;增加了多種特殊功能;自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速;軟件方面開發(fā)了面向過程的梯形圖語言及其變相的語句表(也稱邏輯符號);PLC的體積進(jìn)一步縮小,可靠性大大提高,成本大型化、低成本。第四代:80年代中期到90年代中期。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)
7、的飛速發(fā)展,促進(jìn)PLC完全計(jì)算機(jī)化。PLC全面使用8位、16位微處理芯片的位片式芯片,處理速度也達(dá)到1微秒/步。功能上具有高速計(jì)數(shù)、中斷、A/D、D/A、PID等,已能滿足過程控制的要求,同時(shí)加強(qiáng)了聯(lián)網(wǎng)的能力。第五代:90年代中期至今。RISC(簡稱指令系統(tǒng)CPU)芯片在計(jì)算機(jī)行業(yè)大量使用,表面貼裝技術(shù)和工藝已成熟,使PLC整機(jī)的體積大大縮小,PLC使用16位和32位的微處理器芯片。CPU芯片也向?qū)S没l(fā)展。具有強(qiáng)大的數(shù)值運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算和大批量數(shù)據(jù)處理能力;已開發(fā)出各種智能化模塊;以LCD微現(xiàn)實(shí)的人機(jī)智能接口普遍使用,高級的已發(fā)展到觸摸式
8、屏幕;除手持式編程器外,大量使用了筆記本電腦和功能強(qiáng)大的編程軟件。目前,為了適應(yīng)大中型小企業(yè)的不同需要,進(jìn)一步擴(kuò)大PLC在工業(yè)自動化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,PLC正朝著以下兩個(gè)方向發(fā)展:其一:小型PL