可編程序控制器(PLC)是近幾十年才發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)用控制裝置。它可以取代傳統(tǒng)的“繼電器-接觸器”控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等各種功能，中大型高檔PLC還能像微型計(jì)算機(jī)(PC)那樣進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)以及聯(lián)網(wǎng)通信等。它具有通用性強(qiáng)、可靠性高、指令系統(tǒng)簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)便易學(xué)、易于掌握、體積小、維修工作量少、現(xiàn)場(chǎng)連接方便等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、機(jī)床、冶金、采礦、建材、石油、化工、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、環(huán)境保護(hù)等各行各業(yè)，尤其在工程設(shè)計(jì)中的開發(fā)應(yīng)用更是越來(lái)越廣泛。在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，PLC與數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、CAD/CAM并稱為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的四大支柱并躍居第一位，已成為改造和研發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品的首選控制器;其應(yīng)用的深度和廣度也代表著一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的先進(jìn)程度。要快速打開PLC技術(shù)領(lǐng)域的大門，就應(yīng)該首先從戰(zhàn)略高度整體上認(rèn)識(shí)和掌握有關(guān)這種新型工業(yè)控制器的誕生與發(fā)展、結(jié)構(gòu)組成、功能特點(diǎn)、工作原理、編程語(yǔ)言及其工程應(yīng)用等技術(shù)知識(shí)。

  PLC概述

  PLC的誕生與迅猛發(fā)展

  PLC的誕生

  可編程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的需要而誕生、發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置。

  PLC是在“繼電器-接觸器控制”的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。從1969年問世以來(lái)，雖然至今才50年，但由于其具有通用靈活的控制性能、可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性與簡(jiǎn)單方便

  才50年，但由于其具有通用靈活的控制性能、可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性與簡(jiǎn)單方便的使用性能，在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。

  ①“繼電器-接觸器控制系統(tǒng)”存在的問題 眾所周知，制造業(yè)中使用的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程的控制，一般都需要通過(guò)工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、原動(dòng)機(jī)以及控制系統(tǒng)等部分實(shí)現(xiàn)。特別是當(dāng)原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)時(shí)，還需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟/制動(dòng)、正/反轉(zhuǎn)、調(diào)速與定位等動(dòng)作進(jìn)行控制。生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程的電氣操作與控制部分，稱為電氣自動(dòng)控制裝置或電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。

  最初的電氣自動(dòng)控制裝置(包括目前使用的一些簡(jiǎn)單機(jī)械)只是一些簡(jiǎn)單的手動(dòng)電器(如刀開關(guān)、正反轉(zhuǎn)開關(guān)等)。這些電器只適合于電機(jī)容量小、控制要求簡(jiǎn)單、動(dòng)作單一的場(chǎng)合。

  隨著科學(xué)的迅猛發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電氣自動(dòng)控制也提出了越來(lái)越高的要求，電氣自動(dòng)控制裝置也逐步發(fā)展成了各種形式的現(xiàn)代電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)。

  作為常用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種，人們習(xí)慣于把以繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等為主要器件所組成的邏輯控制系統(tǒng)稱為“繼電器-接觸器控制系統(tǒng)”。

  繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障檢修直觀方便、適用范圍廣。它不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，還可以滿足大容量、遠(yuǎn)距離、集中控制的要求。因此，直到今天繼電器-接觸器控制系統(tǒng)仍是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域最基本的控制系統(tǒng)之一。

  但是，由于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的控制元件(繼電器、接觸器)均為獨(dú)立元件，它決定了系統(tǒng)的“邏輯控制”與“順序控制”功能只能通過(guò)控制元件間的不同連接實(shí)現(xiàn)。因此，它不可避免地存在以下不足：

  a.可靠性差，使用壽命較短，排除故障困難。由于繼電器、接觸器控制系統(tǒng)采用的是“有觸點(diǎn)控制”形式，額定工作頻率低，工作電流大，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用易損壞觸點(diǎn)或產(chǎn)生接觸不良等故障，直接影響到系統(tǒng)工作的可靠性。如果其中一個(gè)繼電器損壞，甚至某一對(duì)觸點(diǎn)接觸不良，都會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。查找和排除故障往往是非常困難的，有時(shí)可能會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間。

  b. 通用性、靈活性差，總體成本較高。繼電器本身并不貴，但是控制柜內(nèi)部的安裝、接線工作量極大，因此整個(gè)控制柜的價(jià)格是相當(dāng)高的。當(dāng)生產(chǎn)流程或工藝發(fā)生變化，需要更改控制要求時(shí)，控制柜內(nèi)的元件和接線也需要作相應(yīng)的變動(dòng)，通常必須通過(guò)更改接線或增減控制器件才能實(shí)現(xiàn)。但是，這種改造的工期長(zhǎng)、費(fèi)用高，以至于有的用戶寧愿放棄舊的控制柜的改造，另外再制作一臺(tái)新的控制柜;有時(shí)甚至需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，因此難以滿足多品種、小批量生產(chǎn)的要求。

  c.體積大，材料消耗多。繼電器接觸器控制系統(tǒng)的邏輯控制需要通過(guò)控制電器與電器間的連接實(shí)現(xiàn)，安裝電器需要大量的空間，連接電器需要大量的導(dǎo)線，控制系統(tǒng)的體積大，材料消耗多。

  d.運(yùn)行費(fèi)用高，噪聲大。由于繼電器、接觸器均為電磁器件，在系統(tǒng)工作時(shí)，需要消耗較多的電能，同時(shí)，多個(gè)繼電器、接觸器的同時(shí)通/斷，會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，對(duì)工作環(huán)境造成不利的影響。

  e.功能局限性大。由于繼電器-接觸器控制系統(tǒng)在精確定時(shí)、計(jì)數(shù)等方面的功能不完善，影響了系統(tǒng)的整體性能，它只能用于定時(shí)要求不高、計(jì)數(shù)簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。

  F.不具備現(xiàn)代工業(yè)控制所需要的數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)控制等功能。

  正因?yàn)槿绱耍^電器-接觸器控制系統(tǒng)已難以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)復(fù)雜多變的生產(chǎn)控制要求與生產(chǎn)過(guò)程控制集成化、網(wǎng)絡(luò)化需要。