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可编程控制器的基础知识介绍
第一课时:讲解PLC的背景,特点,应用及工作原理

20世纪20年代起,人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统,控制各种生产机械,这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统。由于它结构简单、容易掌握、价格便宜,在一定范围内能满足控制要求,因而使用面甚广。在工业控制领域中占主导地位。但是继电接触器控制系统有明显的缺点:设备体积大,可靠性差,动作速度慢,功能少,难于实现较复杂的控制。特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统,连线复杂,当生产工序或对象需要改变时,原有的接线和控制柜就要更换,所以通用性和灵活性较差。
20世纪60年代,由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展,人们曾试图用小型计算机来实现工业控制的要求,但由于价格高,输入输出电路不匹配和编程技术复杂等原因。一直没能得到推广应用。
20世纪60年代末,美国的汽车制造业激烈竞争,各个厂家生产的汽车型号也不断更新,它必然要求生产线的控制系统也随之改变,以及对整个控制系统重新配置。为抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚,适应市场的竞争要求,1968年美国通用汽车公司(GM)公开招标,对汽车流水线控制系统提出具体要求,就是著名的“GM十条”。这些要求实际上提出了将继电接触器控制的简单易懂、使用方便、价格低廉的优点,与计算机的功能完善、灵活性、通用性好的优点结合起来。将继电接触器的硬连线逻辑转变成计算机的软件逻辑变成的设想。1969年美国数据设备公司(DEC)根据上述要求,研制开发出世界上第一台可编程控制器,并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。当时人门把它称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC。它主要用来取代继电接触器逻辑控制,系统功能仅限于执行继电器逻辑,计时,计数等。
随着微电子技术的发展,20世纪70年代中期出现了微处理器和微计算机,人们把微机技术应用到PLC中,使它能够更多的发挥计算机的功能。不仅用逻辑编程取代硬连线逻辑,还增加了运算,数据传送和处理等功能,使它真正成为一种电子计算机工业控制设备。国外工业界在1980年正式命名其为可编程控制器(Programmable Controller) 简称PC。但是为了避免与个人计算机(puter)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC 。

PLC一直在飞速的发展中,因此到现在为止,还未能够对其下一个十分确切的定义。
国际电工委员会(IEC)曾与1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿,1985年1月发表了第二稿,1987年2月颁布了第三稿,该草案对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,专为工业环境而设计。它采用可编程序的存储器,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,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型机械的生产过程。”
PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中的机械触点接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用了微处理器的优点,又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯,特别是PLC的程序编制,不需要专门的计算机编程语言知识,而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式,使用户程序编制形象、直观、方便易学,调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后,只需按说明书的提示,做少量的接线和简易的用户程序的编制工作,就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同。

㈠PLC的特点:
①抗干扰能力强,可靠性高
工业现场的电磁干扰,电源波动,机械振动,温度和湿度的变化。PLC专门为工业环境下应用而设计的,因此人们在设计PLC的时候就从硬件和软件上都采取了抗干扰的措施,提高了其可靠性。
A、硬件措施:
⑴屏蔽:对PLC的电源变压器、内部CPU、编程器等主要部件采用导电、导瓷良好的材料进行屏蔽,以防外界电磁干扰。
⑵滤波:对PLC输入输出线路采用了多种形式的滤波,以消除或抑制高频干涉。
⑶隔离:在PLC内部的微处理器和输入输出之间,采用了光电隔离措施,有效的隔离了输入输出之间电的联系,减少了故障和误动作。
⑷采用模块式结构:这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障,就能够迅速更换,使系统恢复正常工作。
B、软件措施:
⑴故障检测:设计了故障检测软件定期地检测外界环境。如掉电,欠电压,强干扰信号等,以便及时进行处理。
⑵信息保护和恢复:信息保护和恢复软件使PLC偶发性故障条件出现时,