PLC1-歷史發(fā)展解析

可編程序限制器原理與應(yīng)用福州高校機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院吳亦鋒第一章可編程序限制器概述依次限制系統(tǒng)概述第一節(jié)PLC的定義與發(fā)展趨勢(shì)其次節(jié)PLC的特點(diǎn)和應(yīng)用第三節(jié)PLC與其他工業(yè)限制系統(tǒng)的比較依次限制系統(tǒng)概述可編程序限制器是依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程依次邏輯限制的須要而逐步發(fā)展起來(lái)的，因此，有必要了解一下依次限制系統(tǒng)的基本狀況一、依次限制系統(tǒng)的組成自動(dòng)限制系統(tǒng)按被控變量的時(shí)間特性可分為連續(xù)量限制系統(tǒng)和斷續(xù)量限制系統(tǒng)連續(xù)量限制系統(tǒng)（以反饋限制為主）定值限制系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)斷續(xù)量限制系統(tǒng)（以依次限制為主）時(shí)間依次限制系統(tǒng)邏輯依次限制系統(tǒng)條件依次限制系統(tǒng)1.時(shí)間依次限制系統(tǒng)時(shí)間依次限制系統(tǒng)是固定時(shí)間程序的限制系統(tǒng)。它以執(zhí)行時(shí)間為依據(jù)，每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行或停止與時(shí)間有關(guān)。例如多級(jí)輸送帶輸送系統(tǒng)交通信號(hào)燈限制系統(tǒng)時(shí)間依次限制系統(tǒng)的特點(diǎn)是各設(shè)備運(yùn)行時(shí)間是事先確定的，一旦依次執(zhí)行，將按預(yù)定的時(shí)間執(zhí)行操作叮囑2.邏輯依次限制系統(tǒng)邏輯依次限制系統(tǒng)依據(jù)邏輯的先后依次執(zhí)行操作叮囑，它與執(zhí)行的時(shí)間無(wú)嚴(yán)格關(guān)系液體混合裝置在邏輯依次限制系統(tǒng)中，執(zhí)行操作叮囑的邏輯依次關(guān)系不變3.條件依次限制系統(tǒng)條件依次限制系統(tǒng)是以執(zhí)行操作叮囑的條件是否滿足為依據(jù)條件滿足時(shí)，相應(yīng)的操作被執(zhí)行不滿足時(shí)，將執(zhí)行另外的操作例如電梯限制系統(tǒng)電梯依據(jù)條件運(yùn)行，可以向上也可以向下運(yùn)行，所停的樓層也可依據(jù)乘客的所需而定4.依次限制系統(tǒng)的一般組成限制器接收輸入信號(hào)，按確定的限制算法運(yùn)算后，輸出限制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入接口實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換輸出接口實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換檢測(cè)裝置檢測(cè)被控對(duì)象的狀態(tài)信息顯示報(bào)警裝置顯示系統(tǒng)的狀態(tài)和報(bào)警信息，便于了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及對(duì)設(shè)備的操作、調(diào)試和故障處理等依次限制系統(tǒng)組成框圖顯示報(bào)警裝置輸入接口控制器輸出接口執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象檢測(cè)裝置輸入信號(hào)反饋信號(hào)二、依次限制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)依次限制系統(tǒng)在工業(yè)限制領(lǐng)域中應(yīng)用很多，實(shí)現(xiàn)依次限制系統(tǒng)的方案有多種繼電器邏輯限制系統(tǒng)晶體管無(wú)觸點(diǎn)邏輯限制系統(tǒng)可編程限制器限制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)1.繼電器邏輯限制系統(tǒng)接受繼電器的常開常閉觸點(diǎn)、延時(shí)通斷觸點(diǎn)和時(shí)間繼電器、接觸器等執(zhí)行裝置完成所需依次邏輯功能電動(dòng)機(jī)起停限制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)限制受繼電器觸點(diǎn)牢靠性影響和運(yùn)用壽命的限制，這類限制系統(tǒng)運(yùn)用故障較多，運(yùn)用壽命不長(zhǎng)，而且更改不便利，維護(hù)困難2.晶體管無(wú)觸點(diǎn)邏輯限制系統(tǒng)晶體管組成的無(wú)觸點(diǎn)依次邏輯限制系統(tǒng)因削減了觸點(diǎn)的可動(dòng)部件，牢靠性提高，運(yùn)用壽命長(zhǎng)由于接受硬件組成邏輯關(guān)系，更改也不便利3.可編程限制器邏輯限制系統(tǒng)可編程序限制器接受軟件完成依次邏輯功能，用指令實(shí)施操作和限制，因此依次邏輯功能的更改特殊便利可編程序限制器還接受了各種軟硬件抗干擾措施，使其具有高牢靠性，因而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用4.計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)組成的限制系統(tǒng)具有信息處理實(shí)力強(qiáng)的特點(diǎn)，能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施有效的管理，必要時(shí)可把信息傳送到上一級(jí)決策處理機(jī)或下送現(xiàn)場(chǎng)限制器第一節(jié)PLC的定義與發(fā)展趨勢(shì)在可編程序限制器誕生之前，繼電器限制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)繼電器限制系統(tǒng)通常可以看成是由檢測(cè)電路、限制電路、執(zhí)行部件和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)四個(gè)部分組成繼電器限制系統(tǒng)觸點(diǎn)多牢靠性差限制不剛好接線固定，不能適應(yīng)生產(chǎn)工藝變更的要求檢測(cè)電路繼電器控制電路執(zhí)行部件生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)美國(guó)通用汽車公司（GM）于1968年提出研制新型工業(yè)限制器的10條設(shè)想編程簡(jiǎn)潔，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序維護(hù)便利，最好是插件式牢靠性高于繼電器限制裝置體積小于繼電器限制裝置數(shù)據(jù)可送到管理計(jì)算機(jī)成本上可與繼電器限制競(jìng)爭(zhēng)輸入信號(hào)可以是溝通電壓AC110～220V輸出電流可達(dá)2A,可干脆驅(qū)動(dòng)電磁閥在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)變更較小用戶程序存儲(chǔ)器的容量能擴(kuò)展其次年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)領(lǐng)先研制出了滿足GM10條要求的可編程序限制器，引起工業(yè)界的矚目當(dāng)時(shí)，人們將這種可編程序限制器稱為PLC(ProgrammableLogicalController)，即可編程序邏輯限制器一、可編程序限制器的命名與定義隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，1975年后，可編程序限制器增加了很多功能，不僅可進(jìn)行邏輯限制，而且還可對(duì)模擬量進(jìn)行限制美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)（NEMA）將它正式命名為PC(ProgrammableController)為避開與個(gè)人計(jì)算機(jī)名稱相混淆，人們習(xí)慣上仍將可編程序限制器稱為PLC國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC下的定義可編程序限制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)，它接受可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、依次限制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作叮囑，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，限制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蛳拗破骷捌溆嘘P(guān)的設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)限制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)工業(yè)環(huán)境：電場(chǎng)、磁場(chǎng)干擾，溫度、振動(dòng)等可編程序：修改程序便利，可適應(yīng)工藝變更的須要PLC限制系統(tǒng)由于PLC限制系統(tǒng)與繼電器限制系統(tǒng)相比具有無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此，在今后的限制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器限制系統(tǒng)被PLC限制系統(tǒng)所替代是大勢(shì)所趨檢測(cè)電路可編程序控制器執(zhí)行部件生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)二、PLC的發(fā)展趨勢(shì)小型化網(wǎng)絡(luò)化近年來(lái)，加強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)實(shí)力成為PLC的發(fā)展趨勢(shì)。PLC和計(jì)算機(jī)等可以構(gòu)成多級(jí)分布式網(wǎng)絡(luò)限制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化（FA）網(wǎng)絡(luò)化的分布式系統(tǒng)使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的執(zhí)行、車間限制層的監(jiān)控、工廠管理層的信息調(diào)度連成一個(gè)整體，進(jìn)而創(chuàng)建出更高的經(jīng)濟(jì)效益HUB中央控制室光纖適配器CS1DControllerLink光纖冗余環(huán)網(wǎng)DeviceNetCS1CS1CS1S……工廠自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理層控制層設(shè)備層Ethernet100M光纖以太環(huán)網(wǎng)

模擬屏NTProfibus……兼容性隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，今后將更加留意PLC與其他智能限制系統(tǒng)的兼容性，如PLC與工業(yè)限制計(jì)算機(jī)、集散限制系統(tǒng)、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線等的滲透與結(jié)合，不斷拓寬PLC的應(yīng)用范圍SYSMACBUSPCLinkEthernetHostLinkCompoBus/SControllerLinkInformationNetworkControllerNetworkComponentsNetworkSNTME-NETOMRON專有的開放的SLKCompoBus/DDeviceNetProfibus標(biāo)準(zhǔn)化各公司生產(chǎn)的PLC自成體系，不同公司的產(chǎn)品無(wú)法通用，相互間不能通信聯(lián)網(wǎng)，造成用戶在運(yùn)用上的不便利。因此，制定PLC的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是今后發(fā)展的趨勢(shì)其次節(jié)PLC的特點(diǎn)和應(yīng)用通用性強(qiáng)，運(yùn)用便利PLC產(chǎn)品系列化、模塊化，用戶可便利地配置出滿足不同限制規(guī)模的系統(tǒng)

一、PLC的主要特點(diǎn)可編程序限制器的主要特點(diǎn)有哪些？功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、依次限制，模擬量輸入/輸出等功能，既可限制開關(guān)量，也可限制模擬量可進(jìn)行單機(jī)限制、生產(chǎn)線限制、生產(chǎn)過(guò)程限制以及聯(lián)網(wǎng)限制抗干擾實(shí)力強(qiáng)，牢靠性高硬件上接受光耦隔離設(shè)置多種濾波電路內(nèi)部接受電磁屏蔽接受開關(guān)穩(wěn)壓電源軟件上故障自診斷功能軟件狗(WatchingDog)技術(shù)可便利地構(gòu)成雙機(jī)冗余熱備系統(tǒng)制造商為提高PLC的牢靠性接受了那些措施？OMRON的CS1D雙機(jī)冗余系統(tǒng)DuplicationofCPU,PSandCLKunit編程語(yǔ)言簡(jiǎn)潔易學(xué)PLC接受梯形圖語(yǔ)言，與繼電器線路相像安裝調(diào)試簡(jiǎn)潔，修理便利PLC內(nèi)部不需接線，安裝工作量小I/O配有LED指示燈，調(diào)試修理便利模塊更換便利體積小、重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化PLC體積小，適應(yīng)環(huán)境實(shí)力強(qiáng)，因此很簡(jiǎn)潔安裝在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是機(jī)電一體化設(shè)備中較為志向的限制裝置二、PLC的應(yīng)用范圍開關(guān)量的邏輯限制PLC限制開關(guān)量的實(shí)力很強(qiáng)，所限制的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)從幾十點(diǎn)到幾千點(diǎn)所限制的邏輯可以是：組合的、時(shí)序的、延時(shí)的、計(jì)數(shù)的，都可以限制PLC的應(yīng)用范圍主要有哪些？運(yùn)動(dòng)限制通過(guò)PLC的運(yùn)動(dòng)限制模塊可限制伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的精確限制回路控制模塊CS1W-LCU001Ｉ／Ｏ模塊CPU電源閉環(huán)過(guò)程限制PLC可對(duì)連續(xù)過(guò)程回路進(jìn)行限制，實(shí)現(xiàn)很高的限制精度數(shù)據(jù)處理PLC能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)顯示等。中大型PLC還具有浮點(diǎn)運(yùn)算、開方、函數(shù)運(yùn)算等功能通信網(wǎng)絡(luò)限制PLC與PLC之間PLC與可編程終端PLC與計(jì)算機(jī)之間PLC與其他智能設(shè)備PLC2-2PLC2-3PLC2-4工程師站Modem光環(huán)快速以太網(wǎng)100M天津咸陽(yáng)路污水處理廠自控系統(tǒng)操作站OS操作站OSPLC3PLC1-1ModemPLC1-3PLC1-2PLC2-5ModemControllerLink(2M)RS2公共電話網(wǎng)ControllerLink(2M)PLC2-15.7寸觸摸屏10.4寸觸摸屏多屏幕顯示器多屏投影服務(wù)器Web服務(wù)器初沉泵房201－3第三分控站回流泵房106－5初沉泵房201－2初沉泵房201－1回流泵房106－4回流泵房106－3回流泵房106－2回流泵房106－1RS2PLC4CS1雨水泵房第四分控站出水泵房RS2PLC1第一分控站進(jìn)水泵房沉砂池計(jì)量槽第一分變電站加藥間濃縮池濃縮泵房?jī)?chǔ)氣罐燃燒器PLC2RS2第二分控站鼓風(fēng)機(jī)房加氯間中央控制室PLC-M密云路泵站PLC-X咸陽(yáng)路泵站污泥消化系統(tǒng)污泥干化系統(tǒng)電站自動(dòng)化系統(tǒng)RS2第三節(jié)PLC與其他工業(yè)限制系統(tǒng)的比較組成的器件不同繼電器系統(tǒng)中運(yùn)用的是硬件繼電器PLC內(nèi)部是“軟繼電器”，實(shí)質(zhì)上是IC觸發(fā)器觸點(diǎn)的數(shù)量不同硬件繼電器觸點(diǎn)少，一般僅4個(gè)觸點(diǎn)軟繼電器的觸點(diǎn)在編程中可無(wú)限運(yùn)用一、PLC限制系統(tǒng)與繼電器限制系統(tǒng)的比較限制方法不同硬件繼電器靠觸點(diǎn)的接線邏輯實(shí)現(xiàn)限制功能PLC是通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)限制功能，修改便利工作方式不同繼電器限制系統(tǒng)中，繼電器觸點(diǎn)間存在“競(jìng)爭(zhēng)”PLC接受循環(huán)掃描工作方式，限制更加牢靠PLC限制系統(tǒng)與繼電器限制系統(tǒng)的比較與繼電器限制系統(tǒng)比較，PLC限制系統(tǒng)有什么優(yōu)點(diǎn)？二、PLC限制系統(tǒng)與工業(yè)計(jì)算機(jī)

限制系統(tǒng)的比較工業(yè)計(jì)算機(jī)總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高、品種兼容性強(qiáng)、軟件資源豐富、有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)支持，在要求快速、實(shí)時(shí)性高、模型困難的工業(yè)限制中占有優(yōu)勢(shì)但工業(yè)計(jì)算機(jī)尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，此外還要求操作人員具有確定的計(jì)算機(jī)學(xué)問(wèn)，因此不如PLC那樣簡(jiǎn)潔維護(hù)PLC限制系統(tǒng)與工業(yè)計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)的比較隨著PLC更多地接受計(jì)算機(jī)技術(shù)，同時(shí)工業(yè)計(jì)算機(jī)向提高牢靠性的方向發(fā)展，兩者間相互滲透，差異越來(lái)越小。他們將接著共存，在一個(gè)限制系統(tǒng)中，使PLC集中在功能限制上，工業(yè)計(jì)算機(jī)集中在信息處理上，各顯神通預(yù)習(xí)其次章思索題PLC主要由哪幾個(gè)部分組成？各部分的主要作