PLC的由來

  在PLC問世之前，繼電器控制系統(tǒng)在工控領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。但它的缺點十分明顯，如體積大、耗電多、壽命短、可靠性差、運行速度慢、適應(yīng)性差等，尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，必須重新設(shè)計與安裝，造成時間和資金上的嚴(yán)重浪費。1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(GM)，為了適應(yīng)汽車型號不斷更新的需求，在激烈競爭的汽車工業(yè)中保持優(yōu)勢，并從用戶的角度，提出了新一代工業(yè)控制裝置的技術(shù)要求:

  (1)編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序;

  (2)硬件維護方便，最好是插件式結(jié)構(gòu);

  (3)可靠性要高于繼電器控制裝置;

  (4)體積小于繼電器控制裝置;

  (5)可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機;

  (6)成本上可與繼電器柜競爭;

  (7)輸入可以是交流115V:

  (8)輸出為交流115V、2A以上，能直接驅(qū)動接觸器等;

  (9)擴展時原有系統(tǒng)改動量最少;

  (10)用戶程序存儲器容量大于 4KB。

  1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺PLC(PDP-14 型)，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功。從此，PLC這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來。

  PLC的定義

  在PLC的發(fā)展過程中，美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)經(jīng)過4年的調(diào)查，于1980年對PLC給出如下定義:“PLC是一種數(shù)字式的電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，并實現(xiàn)邏輯運算、順序控制、計數(shù)、計時和算術(shù)運算功能，用來對各種機械或生產(chǎn)過程進行控制?！?

  1982年11月，國際電工委員會(EC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿;1985年1月，又發(fā)表了草案第二稿;1987 年 2月，頒布了草案第三稿。該草案中 PLC的定義是:“PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令。并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。”定義強調(diào)了PLC直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力、廣泛地適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍，這是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。

  PLC 的分類

  PLC一般可按控制規(guī)模和結(jié)構(gòu)形式分類。

  1.按控制規(guī)模分類

  按PLC的控制規(guī)模分類，PLC可分為小型機、中型機和大型機。通常小型機的控制點數(shù)小于256點，用戶程序存儲器的容量小于8K字。小型機常用于單機控制和小型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作從站。例如，西門子公司的S7-200PLC就屬于小型機。小型機中，控制點數(shù)小于64點的為超小型機或微型PLC。中型機的控制點數(shù)一般為256點~2048點，用戶程序存儲器的容量小于50K字。中型機控制點數(shù)較多、控制功能強，常用于中型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中可作主站也可作從站。例如，西門子公司的S7-300PLC就屬于中型機。大型機的控制點數(shù)都在2048點以上，用戶程序存儲器的容量達50K字以上。大型機控制點數(shù)多、功能很強、運算速度很快，常用于大型控制場合，在通信網(wǎng)絡(luò)中常作主站。例如，西門子公司的S7-400PLC就屬于大型機。以上分類沒有十分嚴(yán)格的界限，隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，這些界限會發(fā)生變更。

  2.按結(jié)構(gòu)形式分類

  PLC按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、模塊式和疊裝式三類。

  (1) 整體式PLC整體式PLC是將電源、中央處理器(CPU)、I/O部件都集中在一個機箱內(nèi)，又稱單元式或箱體式，整體式S7-200CPU模塊外形如圖1-2所示。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低。一般小型 PLC采用這種結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元和擴展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O和電源。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源。整體式PLC一般配備有特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使PLC的功能得以擴展。

  圖1-2整體式S7-200CPU模塊外形圖

  (2)模塊式PLC模塊式結(jié)構(gòu)是將 PLC各部分分成若干個單獨的模塊，例如，電源模塊、CPU模塊、I/O模塊和各種功能模塊。模塊式PLC由機架和各種模塊組成，如圖1-3所示。模塊插在機架內(nèi)的插座上。模塊式PLC的優(yōu)點是配置靈活、裝配方便、便于擴展和維修。一般大、中型PLC宜采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如，西門子公司的 S7-30OPLC、S7-400PLC就是采用模塊式結(jié)構(gòu)。有的小型 PLC也采用這種結(jié)構(gòu)。

  (3)疊裝式PLC將整體式和模塊式結(jié)合起來，稱為疊裝式PLC。它除了基本單元外還有擴展模塊和特殊功能模塊，配置比較方便。疊裝式PLC集整體式PLC與模塊式PLC優(yōu)點于一身，即結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、配置靈活、安裝方便。例如，西門子公司的S7-200PLC就是疊裝式結(jié)構(gòu)形式。