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簡要介紹PLC的定義以及發(fā)展歷程
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作者:ryweld
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發(fā)布時間: 2017-12-19
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可編程控制器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)境應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏緝運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字、模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程
1985年，國際電工委員會(IEC)對PLC作出如下定義：
可編程控制器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)境應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏緝運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字、模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程；可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備的設(shè)計，都要按照“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充功能的原則”進行。
由該定義可知：PLC是一種由“事先存貯的程序”來確定控制功能的工控類計算機。
20世紀60年代，汽車生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)基本上由繼電器控制裝置構(gòu)成。當時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期變短，因而繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，這不僅費時、費工、費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，希望用新的控制裝置來取代繼電器控制裝置，并提出了以下10項招標指標：
(1)編程方便，現(xiàn)場可修改程序；
(2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；
(3)可靠性高于繼電器控制裝置；
(4)體積小于繼電器控制裝置；
(5)數(shù)據(jù)可直接送入起管理作用的(上位)計算機；
(6)成本可與繼電器控制裝置竟爭；
(7)輸入可以是交流115V(注：我們中國是AC220V)；
(8)輸出為(交流115V，2A以上)，能直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等；
(9)在擴展時，原系統(tǒng)只需要進行很小的變更；
(10)用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB。
1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出第一臺PLC，并在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長、簡單易懂、操作維護方便等一系列優(yōu)點，很快就在美國的許多行業(yè)里得到推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造紙等行業(yè)。
這一新型的工控裝置的出現(xiàn)，受到世界上許多國家的高度重視。1971年，日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了他們的第1臺PLC。1973年，西歐國家也研制出他們的第1臺PLC。我國從1974年始研制，到1977年開始應(yīng)用于工控領(lǐng)域。
早期的PLC，一般稱為“可編程邏輯控制器”(Programmable Logic Controller)。這時的PLC基本上是(硬)繼電器控制裝置的替代物，主要用于實現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時、計數(shù)等功能。它在硬件上以“準計算機”的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進以適應(yīng)工控現(xiàn)場要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，并采用磁芯存儲器。另外，還采取了一些措施，以提高抗干擾能力。在軟件編程上，采用類似于電氣工程師所熟悉的繼電器控制線路的方式——梯形圖(Ladder)語言。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點是簡單易懂、便于安裝、體積小、能耗低、有故障顯示、能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言——梯形圖語言一直沿用至今。
20世紀70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨變。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的CPU(中央處理單元)，這樣使PLC的功能大大增強。在軟件方面，除了保持原有的邏緝運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊，并擴大了存儲器的容量，而且還提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。
到了20世紀80年，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。早期的PLC一般采用8位的CPU，現(xiàn)在的PLC一般采用16位或32位的CPU。另外，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠還紛紛研制開發(fā)出專用的邏輯處理芯片，這就使得PLC的軟、硬件功能有了巨變。
目前，世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠商，其中，美國的Rockwell、GE，德國的西門子(Siemens)，法國的施耐德(Schneider)，日本的三菱、歐姆龍(Omron)，他們掌控著全世界80%以上的PLC市場份額，他們的系列產(chǎn)品從只有幾十個點(I/O總點數(shù))的微型PLC到有上萬個點的巨型PLC，應(yīng)有盡有。
經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家，但尚未形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力，國內(nèi)PLC應(yīng)用市場仍然以國外產(chǎn)品為主，如：Siemens的S7-200小系列、S7-300中系列、S7-400大系列，三菱的FX小系列、Q中大系列，0mron的CPM小系列、C200H中大系列等。
值得一提的是，湖北黃石的科威自控公司(www.kwzk.com)的創(chuàng)新產(chǎn)品——“嵌入式PLC”。小系統(tǒng)用戶希望在數(shù)據(jù)處理上像DCS、可靠性上像PLC、價格上像單片機嵌入系統(tǒng)。嵌入式PLC正好滿足用戶的這些愿望。嵌入式PLC是指“將支持PLC(梯形圖)編程語言的內(nèi)核EasyCore以小板芯的形式”嵌入到特定的控制裝置中，使該裝置除了具有自身的專用功能之外，還具有PLC的基本功能；開發(fā)人員能夠在該PLC編程語言平臺上，輕而易舉地設(shè)計出通用型PLC、客戶型PLC、以及各種特型控制板。嵌入式PLC是科威公司立足原有的自動化儀表技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和10多年的自動化工程項目經(jīng)驗，在華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)的協(xié)作下，經(jīng)過3年多的努力攻關(guān)，首創(chuàng)成功的。由于嵌入式PLC的社會及經(jīng)濟價值十分巨大，2005年被列為國家攻關(guān)計劃。迄今為止，科威公司的嵌入式PLC產(chǎn)品——通用型PLC、(按照客戶要求定制的)客戶型PLC、特型控制板，已在紡織機械、工業(yè)窯爐、塑料機械、印刷包裝機械、食品機械、數(shù)控機床、恒壓供水設(shè)備、環(huán)保設(shè)備等行業(yè)中成功應(yīng)用，并且在窯爐自動化系統(tǒng)的應(yīng)用中占有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
可編程控制器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)境應(yīng)用而設(shè)計；它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏緝運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字、模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程；可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備的設(shè)計，都要按照“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充功能的原則”進行。
由該定義可知：PLC是一種由“事先存貯的程序”來確定控制功能的工控類計算機。
20世紀60年代，汽車生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)基本上由繼電器控制裝置構(gòu)成。當時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期變短，因而繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，這不僅費時、費工、費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，希望用新的控制裝置來取代繼電器控制裝置，并提出了以下10項招標指標：
(1)編程方便，現(xiàn)場可修改程序；
(2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；
(3)可靠性高于繼電器控制裝置；
(4)體積小于繼電器控制裝置；
(5)數(shù)據(jù)可直接送入起管理作用的(上位)計算機；
(6)成本可與繼電器控制裝置竟爭；
(7)輸入可以是交流115V(注：我們中國是AC220V)；
(8)輸出為(交流115V，2A以上)，能直接驅(qū)動電磁閥、接觸器等；
(9)在擴展時，原系統(tǒng)只需要進行很小的變更；
(10)用戶程序存儲器容量至少能擴展到4KB。
1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出第一臺PLC，并在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工控裝置，以其體積小、可變性好、可靠性高、使用壽命長、簡單易懂、操作維護方便等一系列優(yōu)點，很快就在美國的許多行業(yè)里得到推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品、飲料、冶金、造紙等行業(yè)。
這一新型的工控裝置的出現(xiàn)，受到世界上許多國家的高度重視。1971年，日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了他們的第1臺PLC。1973年，西歐國家也研制出他們的第1臺PLC。我國從1974年始研制，到1977年開始應(yīng)用于工控領(lǐng)域。
早期的PLC，一般稱為“可編程邏輯控制器”(Programmable Logic Controller)。這時的PLC基本上是(硬)繼電器控制裝置的替代物，主要用于實現(xiàn)原先由繼電器完成的順序控制、定時、計數(shù)等功能。它在硬件上以“準計算機”的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上做了改進以適應(yīng)工控現(xiàn)場要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，并采用磁芯存儲器。另外，還采取了一些措施，以提高抗干擾能力。在軟件編程上，采用類似于電氣工程師所熟悉的繼電器控制線路的方式——梯形圖(Ladder)語言。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點是簡單易懂、便于安裝、體積小、能耗低、有故障顯示、能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言——梯形圖語言一直沿用至今。
20世紀70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨變。美國、日本、德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的CPU(中央處理單元)，這樣使PLC的功能大大增強。在軟件方面，除了保持原有的邏緝運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊，并擴大了存儲器的容量，而且還提供一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。
到了20世紀80年，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。早期的PLC一般采用8位的CPU，現(xiàn)在的PLC一般采用16位或32位的CPU。另外，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠還紛紛研制開發(fā)出專用的邏輯處理芯片，這就使得PLC的軟、硬件功能有了巨變。
目前，世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠商，其中，美國的Rockwell、GE，德國的西門子(Siemens)，法國的施耐德(Schneider)，日本的三菱、歐姆龍(Omron)，他們掌控著全世界80%以上的PLC市場份額，他們的系列產(chǎn)品從只有幾十個點(I/O總點數(shù))的微型PLC到有上萬個點的巨型PLC，應(yīng)有盡有。
經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家，但尚未形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力，國內(nèi)PLC應(yīng)用市場仍然以國外產(chǎn)品為主，如：Siemens的S7-200小系列、S7-300中系列、S7-400大系列，三菱的FX小系列、Q中大系列，0mron的CPM小系列、C200H中大系列等。
值得一提的是，湖北黃石的科威自控公司(www.kwzk.com)的創(chuàng)新產(chǎn)品——“嵌入式PLC”。小系統(tǒng)用戶希望在數(shù)據(jù)處理上像DCS、可靠性上像PLC、價格上像單片機嵌入系統(tǒng)。嵌入式PLC正好滿足用戶的這些愿望。嵌入式PLC是指“將支持PLC(梯形圖)編程語言的內(nèi)核EasyCore以小板芯的形式”嵌入到特定的控制裝置中，使該裝置除了具有自身的專用功能之外，還具有PLC的基本功能；開發(fā)人員能夠在該PLC編程語言平臺上，輕而易舉地設(shè)計出通用型PLC、客戶型PLC、以及各種特型控制板。嵌入式PLC是科威公司立足原有的自動化儀表技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和10多年的自動化工程項目經(jīng)驗，在華中科技大學(xué)、武漢理工大學(xué)的協(xié)作下，經(jīng)過3年多的努力攻關(guān)，首創(chuàng)成功的。由于嵌入式PLC的社會及經(jīng)濟價值十分巨大，2005年被列為國家攻關(guān)計劃。迄今為止，科威公司的嵌入式PLC產(chǎn)品——通用型PLC、(按照客戶要求定制的)客戶型PLC、特型控制板，已在紡織機械、工業(yè)窯爐、塑料機械、印刷包裝機械、食品機械、數(shù)控機床、恒壓供水設(shè)備、環(huán)保設(shè)備等行業(yè)中成功應(yīng)用，并且在窯爐自動化系統(tǒng)的應(yīng)用中占有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
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