PLC起源于二十世纪六十年代,当时的美国通用汽车公司,为解决生产线调整时出现的控制系统电路修改耗时,维护检修繁琐的问题,于1968年面向社会公开招标,要求设计出新系统替代原有的继电器系统,并提出著名的“通用十条”标准(详见附录I),美国数字设备公司(DEC)依据该标准于1969年生产出第一台PDP-14控制器,并在汽车自动装配线上获得成功。此后几年,日本,欧洲,中国分别研发出自己的PLC推向市场。1971年,日本推出DCS-8,1973年西门子研发出型号为SIMATIC S4的PLC,为欧洲第一台PLC,中国于1974年研发出自己的PLC,于1977年工业应用。

国际电工委员会(IEC)在其标准中对可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)的定义:可编程逻辑控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。著名的PLC生产厂家有西门子,三菱,松下,欧姆龙,施耐德,AB(罗克韦尔),富士以及GE(通用电气)等各种品牌。

PLC的发展历程:PLC自从产生之后,其在发展历程中经历了四个阶段:1.1970-1980年代,结构定型阶段,在此阶段以微处理器为核心的现有PLC结构形式得到了市场的认可,并迅速发展,PLC的原理,软硬件趋向统一成熟,应用领域逐渐的向生产线领域以及机床拓展。2.1980-1990年代,普及与系列化阶段,在此阶段,各个厂家的PLC开始形成系列,相继推出固定I/O点型,基本单元加扩展型和模块化型的三种基本结构,应用领域开始遍及顺序控制的全部领域。3.1990-2000年,高性能与小型化阶段,随着微电子技术的发展,芯片处理速度的增强以及存储容量的扩大,使得PLC的功能日益增强,从单一的顺序控制箱现场控制领域延伸,由于电子元器件的缩小,PLC的体积也大幅缩小。4.2000年至今,高性能与网络化阶段,PLC随着技术的日益发展,其功能不断完善,开发出过程控制,运动控制的特殊功能和模块,应用范围扩展到工业自动化全部领域,随着现场总线以及以太网技术的发展,PLC的通信功能得到了加强,其不但能连接I/0设备以及传统的编程,更可以通过现场总线和工业以太网构成网络系统,为工业自动化奠定基础。

PLC的发展趋势:PLC从控制规模上来讲,向小型化和大型化两个方向发展,大型化主要用于满足大规模高性能控制系统,可带I/O点数可达到上万,小型化就是在保持甚至减少现有PLC的体积的情况下,最大程度的提高PLC的性能。PLC的性能分为CPU性能和I/O性能两个方面,而CPU性能又可以分为基本性能,逻辑运算能力和数据处理能力三个方面。而I/O性能有分为过程I/O,功能模块与系统接口三个部分,我们主要介绍I/O性能中的功能模块和系统接口。

功能模块体现的是PLC的功能扩展能力,功能模块是为满足各种不同控制要求的智能PLC控制模块,常见的智能模块有温度测量,温度调节,位置控制,通信模块,模糊逻辑控制模块,高速计数等功能模块,其以微处理器为核心,与PLC的CPU并行工作。而系统接口反映了PLC的集中控制与网络连接能力,表示的是与其他PLC或者计算机以及其他数字设备的通信能力,一般PLC都具备其自己的专有通信接口(比如西门子的PPI通信接口),还有就是通用的自由通信接口(比如RS-485通信接口以及以太网通信接口)。

综合来讲,PLC的发展趋势有四个方向:1,发展智能模块,上文所述,针对不同控制要求开发出各种智能模块,与PLC的CPU并行工作。2,高可靠性,现在PLC发展冗余容错技术以及模块的热插拔技术,采用自诊断技术,及时向客户提供故障分析的信息方便维护,保证PLC能够长时间无差错运行。3.编程软件标准化,PLC厂家各自为战,相互封闭,软硬件相互之间不兼容,客户在使用上非常不方便,IEC制定出IEC1131标准,引导PLC向标准化发展,大多数厂家都退出了符合IEC 1131-3标准的软件系统。4.网络化,随着现场总线技术的应用,多个PLC之间通信以及人机界面,编程设相互连接的网络,与工业计算机以及工业以太网构成工业自动化控制系统,PLC的控制网络主要有I/O网,设备内部网以及系统网,I/O网是PLC与远程I/O模块之间的联网,实质上是PLC的I/O连接范围的扩展和延伸,可以节省大量的连接线缆及导线,又称之为“省配线网”(大多I/O网的连接是采用现场总线技术,比如RS-485总线),在此有点类似于控制系统中的现场设备层,设备内部网是指PLC与变频器,现场控制设备,伺服驱动器以及温湿度控制装置之间的连接网络都属于设备内部网,在此其有点类似于控制系统中的过程监控层,(设备内部网的连接采用现场总线以及工业以太网作为通信线路)。系统网指的是现场多台设备,多个控制装置的互联,通过通信手段对现场的多个独立的设备以及控制装置(包括PLC)进行集中统一管理,构成FMC(柔性制造单元),FMS(柔性制造系统),CIMS(计算机现代集成制造系统)等工厂自动化控制系统。

附录I:通用十条标准   该标准奠定了PLC的各方面特点,以后的PLC基本上都是遵循以下特点设计生产:1. 编程方便,现场可修改程序。2.维修方便,采用模块化结构,最好是插件式。3.可靠性高于继电器控制装置。4.体积小于继电器控制装置。5.数据可直接送入计算机。6.成本可与继电器控制装置竞争。7.在扩展时,原系统只要很小变更。8.用户程序存储器容量能扩展,至少要扩展至4KB。9.输入可以是交流115V。10.输出驱动能力为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等。

 

 

 

 

PLC数字量输入输出模块电路构成
组态软件的历史发展以及应用
PLC技术概述以及发展应用
热电阻/热电偶信号异同及应用场合
从传统集散控制系统到现场总线
模拟量信号简介以及分类

 

 

 

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