《PLC應(yīng)用技術(shù)》課件第1章

第1

章緒論1.1可編程控制器的由來1.2PLC的定義1.3可編程控制器的主要功能1.4可編程控制器的主要特點(diǎn)1.5PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟1.6PLC的通信及聯(lián)網(wǎng)1.7PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)和集散控制系統(tǒng)(DCS)的比較1.8PLC的綜合經(jīng)濟(jì)分析1.9常見可編程控制器1.10PLC最新發(fā)展?fàn)顟B(tài)及趨勢(shì)習(xí)題一本章知識(shí)點(diǎn)：

可編程控制器的定義；

可編程控制器的特點(diǎn)和功能；

可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)?？删幊炭刂破?ProgrammableLogicController)，簡稱PLC或PC，是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。在發(fā)展過程中，它不斷吸收微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，功能不斷增強(qiáng)，越來越適合復(fù)雜控制任務(wù)的要求。

PLC之所以具有生命力，在于它更加符合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程安裝使用簡便、價(jià)格低、壽命長。與單片機(jī)相比，PLC的輸入/輸出端不需添加太多的中間部件或更多的接口，更接近現(xiàn)場設(shè)備，節(jié)省了用戶的時(shí)間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。人們?cè)趹?yīng)用它時(shí)，不需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)，就能對(duì)可編程控制器進(jìn)行操作及編程，從而完成各種不同復(fù)雜程度的工業(yè)控制任務(wù)。自1836年繼電器問世以來，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接起來，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。至今，在PLC的編程語言——梯形圖中，還可以看到這些布線的影子。直到20世紀(jì)60年代末、70年代初，可編程控制器問世，隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，以及微處理器的出現(xiàn)，PLC產(chǎn)品朝小型和超小型化方面進(jìn)行了一次飛躍，最終使早期的PLC從邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。1.1可編程控制器的由來

PLC是在20世紀(jì)60年代后期問世的，開始主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)。當(dāng)時(shí)，汽車制造業(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)是由繼電器系統(tǒng)構(gòu)成的，汽車每次改型都要將生產(chǎn)線中的繼電器控制系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)和安裝。為了減少重新設(shè)計(jì)和安裝繼電器控制系統(tǒng)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間，1968年，美國通用汽車公司首先提出研制新的控制系統(tǒng)以取代繼電器控制系統(tǒng)，并公開招標(biāo)。同時(shí)，提出10項(xiàng)指標(biāo)：

編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；

維護(hù)方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)；

可靠性要高于繼電器控制系統(tǒng)；

體積小于繼電器控制系統(tǒng)；

可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；

在成本上可與繼電器控制系統(tǒng)競爭；

輸入可以是AC115V；

輸出為AC115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；

在擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只做很小改動(dòng)；

用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可擴(kuò)展到4KB。

1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司生產(chǎn)線上應(yīng)用并獲得成功。此后這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來，并推動(dòng)了歐洲各國、日本及我國可編程控制器技術(shù)的發(fā)展。1971年，日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)新技術(shù)，研制出日本第一臺(tái)可編程控制器。1973～1974年，德國和法國開始研制可編程控制器。我國是在1974年開始研制可編程控制器的。1980年，美國電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)正式命名“可編程控制器(ProgrammableController，簡稱PC)”。自PLC問世以來，經(jīng)過30年的發(fā)展，已經(jīng)成為國際市場上最受歡迎的工業(yè)控制產(chǎn)品，用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為潮流。1.2PLC的定義

PLC的定義有許多種，國際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC的定義是：“可編程控制器是一種數(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)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?/p>

IEC對(duì)PLC的定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)該直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。它還強(qiáng)調(diào)了PLC是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，它也是一種計(jì)算機(jī)；它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)；這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程十分方便；它能夠完成邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作；它還具有“數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出”能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體”，易于“擴(kuò)充”。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，PLC與以往的鼓式、機(jī)械式的順序控制器在“可編程”方面有著本質(zhì)的區(qū)別。由于PLC引入了微處理機(jī)及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等新一代電子器件，并用規(guī)定的指令進(jìn)行編程，因此能夠靈活地修改程序，即它是用軟件方式來實(shí)現(xiàn)“可編程”的目的。1.3可編程控制器的主要功能

PLC的功能不僅僅是替代傳統(tǒng)的繼電器邏輯，其應(yīng)用面很廣，是發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠自動(dòng)化(FA)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)中占有重要地位。PLC系統(tǒng)一般具有以下基本功能。

1.控制功能

(1)邏輯控制。PLC具有與、或、非、異或和觸發(fā)器等邏輯運(yùn)算功能，可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)量控制。

(2)定時(shí)控制。它為用戶提供了若干個(gè)電子定時(shí)器，用戶可自行設(shè)定接通延時(shí)、關(guān)斷延時(shí)和定時(shí)脈沖等方式。

(3)計(jì)數(shù)控制。用脈沖控制可以實(shí)現(xiàn)加、減計(jì)數(shù)模式，可以連接碼盤進(jìn)行位置檢測。

(4)順序控制。在前道工序完成之后，就轉(zhuǎn)入下一道工序，使一臺(tái)PLC可作為多部步進(jìn)控制器使用。

2.數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能

(1)數(shù)學(xué)運(yùn)算：包括加、減、乘、除的基本算術(shù)運(yùn)算和平方根、三角函數(shù)和浮點(diǎn)的擴(kuò)展算術(shù)運(yùn)算。

(2)比較：大于、小于和等于。

(3)數(shù)據(jù)處理：選擇、組織、規(guī)格化、移動(dòng)和先入先出。

(4)模擬數(shù)據(jù)處理：PID、積分和濾波。

3.輸入/輸出接口處理功能

(1)具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)，位數(shù)和精度可以根據(jù)用戶要求選擇。

(2)具有溫度測量接口，直接連接各種電阻或電偶。

4.通信、聯(lián)網(wǎng)功能現(xiàn)在的大多數(shù)PLC都有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間可實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。通信接口或通信處理器按標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口或?qū)Ｓ械耐ㄐ艆f(xié)議完成程序和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移，如西門子S7-200的Profibus現(xiàn)場總線口，其通信速率可以達(dá)到12Mb/s。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說的SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)場端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場機(jī)。

5.人機(jī)界面功能

PLC的人機(jī)界面功能可給操作者以監(jiān)視機(jī)器/過程工作所必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作出決策和調(diào)整。

6.編程、調(diào)試等使用復(fù)雜程度不同的手持、便攜和桌面式編程器、工作站和操作屏，可進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)視、試驗(yàn)和記錄，并通過打印機(jī)打印出程序文件。1.4可編程控制器的主要特點(diǎn)可編程控制器的主要特點(diǎn)如下：

(1)可靠性高。PLC的MTBF(平均無故障工作時(shí)間)一般在40000～50000小時(shí)以上，西門子、ABB、松下等微小型PLC可達(dá)10萬小時(shí)以上，而且均有完善的自診斷功能，判斷故障迅速，便于維護(hù)。

(2)模塊化組合靈活。可編程控制器是系列化產(chǎn)品，通常采用模塊結(jié)構(gòu)來完成不同的任務(wù)組合。I/O從8～8192點(diǎn)，有多種機(jī)型、多種功能模板，可靈活組合，結(jié)構(gòu)形式多樣。

(3)功能強(qiáng)。PLC按功能可分為簡單型、基本型和復(fù)雜型，簡單型具有邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能?；拘驮诤唵涡偷幕A(chǔ)上增加了模擬I/O、基本算術(shù)運(yùn)算、通信等能力。復(fù)雜型除了具有基本型的功能外，還具有擴(kuò)展的計(jì)算能力、多級(jí)終端機(jī)制、智能I/O、PID調(diào)節(jié)、過程監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信能力、遠(yuǎn)程I/O、多處理器和高速數(shù)據(jù)處理能力。

(4)編程方便?？刹捎冕槍?duì)工業(yè)控制的梯形圖、功能塊圖、指令表和順序功能表圖(SFC)對(duì)PLC編程，不需要太多的計(jì)算機(jī)編程知識(shí)。新的編程工作站配有綜合的軟件工具包，并可在任何兼容的個(gè)人計(jì)算機(jī)上編程。

(5)適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。PLC一般能在高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境下工作，并且在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下也能可靠地工作。

(6)安裝、維修簡單。與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC安裝不需要特殊的機(jī)房和嚴(yán)格的屏蔽，使用時(shí)只要各種器件連接無誤系統(tǒng)便可工作。各個(gè)模塊上設(shè)有運(yùn)行和故障的指示裝置，使用戶可以在最短的時(shí)間內(nèi)查出并排除故障，最大限度地壓縮故障停機(jī)時(shí)間，使生產(chǎn)迅速恢復(fù)。一些PLC的結(jié)構(gòu)簡單，外殼由合金組成，上面帶有散熱槽，在高溫下不易變形，還可以抗電磁干擾和防火等。

(7)運(yùn)行速度快。隨著微處理器的應(yīng)用，使PLC的運(yùn)行速度加快，能更好地處理高度復(fù)雜的控制任務(wù)，它與微型計(jì)算機(jī)之間的差別不是很明顯。

(8)總價(jià)格低。PLC的重量、體積、功耗和硬件價(jià)格一直都在降低，雖然軟件價(jià)格占的比重有所增加，但是各廠商為了競爭也相應(yīng)地降低了價(jià)格。另外，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。1.5PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

在用PLC組成應(yīng)用系統(tǒng)之前，首先需要明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則與內(nèi)容，以及設(shè)計(jì)的一般步驟，對(duì)此下面分別予以介紹。

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控制對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要求，以便提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，應(yīng)按以下基本原則設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)：

(1)最大限度地滿足被控制對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并與相關(guān)的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。

(2)在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。

(3)保證控制系統(tǒng)安全可靠。

(4)考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：

(1)?PLC可以構(gòu)成形式各異的控制系統(tǒng)，如單機(jī)控制系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)等。在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要確定系統(tǒng)的構(gòu)成形式。

(2)系統(tǒng)運(yùn)行方式與控制方式。

(3)選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟

PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟如圖1.1所示。圖1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

(1)根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動(dòng)作(動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必須的保護(hù)和連鎖等)、操作方式(手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步等)。

(2)根據(jù)控制系統(tǒng)要求確定系統(tǒng)控制方案。

(3)根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成方案和工藝要求確定系統(tǒng)運(yùn)行方式。

(4)根據(jù)控制系統(tǒng)要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。

(5)選擇PLC的型號(hào)。

(6)分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。(這一步驟也可以結(jié)合第(2)步進(jìn)行。)

(7)進(jìn)行PLC的程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可以進(jìn)行控制臺(tái)(柜)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。

(8)聯(lián)機(jī)調(diào)試。如果不滿足要求，再返回修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。

(9)編制技術(shù)文件。

(10)交付使用?？傊?，一項(xiàng)PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)兩部分。其中，硬件設(shè)計(jì)主要是選型設(shè)計(jì)和外圍電路的常規(guī)設(shè)計(jì)；應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是依據(jù)控制系統(tǒng)要求和PLC指令系統(tǒng)來進(jìn)行的，這些內(nèi)容將在后續(xù)章節(jié)中介紹。1.6PLC的通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間以及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要，各PLC系統(tǒng)或遠(yuǎn)程I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。以西門子公司的SIMATICNET為例，在其提出的全集成自動(dòng)化(TIA)的系統(tǒng)概念中，核心內(nèi)容包括組態(tài)和編程的集成、數(shù)據(jù)管理的集成以及通信的集成。通信網(wǎng)絡(luò)是這個(gè)系統(tǒng)重要的、關(guān)鍵的組件，提供了部件和網(wǎng)絡(luò)間完善的工業(yè)通信。

SIMATICNET包含了三個(gè)主要層次：

AS-I網(wǎng)——傳感器和執(zhí)行器通信的國際標(biāo)準(zhǔn)，掃描時(shí)間為5ms，傳輸媒體為未屏蔽的雙絞線，線路長度為300m，最多為31個(gè)從站。

PROFIBUS——?工業(yè)現(xiàn)場總線，用于車間級(jí)和現(xiàn)場級(jí)的國際標(biāo)準(zhǔn)，傳輸率最大為12Mb/s，傳輸媒體為屏蔽雙線電纜(最長9.6km)或光纜(最長90km)，最多可接127個(gè)從站。工業(yè)以太網(wǎng)——用于區(qū)域和單元聯(lián)網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？蛇_(dá)1024站1.5km(電氣網(wǎng)絡(luò))或200km(光學(xué)網(wǎng)絡(luò))。在這一網(wǎng)絡(luò)體系中，尤其值得一提的是PROFIBUS現(xiàn)場總線，PROFIBUS是目前最成功的現(xiàn)場總線之一，已得到廣泛的應(yīng)用。它是不依賴生產(chǎn)廠家的、開放式的現(xiàn)場總線，各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備均可通過同樣的接口交換信息。為數(shù)眾多的生產(chǎn)廠家提供了優(yōu)質(zhì)的PROFIBUS產(chǎn)品，用戶可以自由地選擇最合適的產(chǎn)品。PROFIBUS已經(jīng)成為德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN50170，并在世界上擁有最多的用戶。1.7

PLC與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)和

集散控制系統(tǒng)(DCS)的比較

1.各自技術(shù)發(fā)展的起源計(jì)算機(jī)主要用于快速處理大量數(shù)據(jù)。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，兼容性強(qiáng)；軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜和計(jì)算工作量大的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。集散控制系統(tǒng)是從工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢(shì)，初期主要用在連續(xù)過程控制，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能。

PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來的，主要用在離散制造和工序控制，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側(cè)重于開關(guān)量順序控制方面。近年來，隨著微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等的發(fā)展，PLC在技術(shù)和功能上發(fā)生了飛躍，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)在初期邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)調(diào)節(jié)等功能，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；

(2)運(yùn)算速度不斷提高，其CPU的能力趕上了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；

(3)通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò)(LAN)，因而也可構(gòu)成一個(gè)集散系統(tǒng)；

(4)個(gè)人計(jì)算機(jī)也被吸收到了PLC系統(tǒng)中。PLC在過程控制的發(fā)展方向上，將是一智能變送器和現(xiàn)場總線，暨向下拓展功能，開放總線。

2.相同點(diǎn)在微電子技術(shù)發(fā)展的背景下，從硬件的角度來看，PLC、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)(DCS)之間的差別正在縮小，都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和I/O模件組成，編程方面也有很多相同點(diǎn)。

3.區(qū)別點(diǎn)由于PLC和計(jì)算機(jī)屬于兩類產(chǎn)品，經(jīng)過幾十年的發(fā)展都各自形成了自身的裝置特點(diǎn)和軟件工具。

PLC用編程器或計(jì)算機(jī)編程，編程語言是梯形圖、功能塊圖、順序功能表圖和指令表等。集散控制系統(tǒng)是靠自身或用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)形成組態(tài)，構(gòu)成開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境。

PLC與STD總線工控機(jī)相比，雖然在維修、安裝和模件功能上都很相似，但是PLC更適用于黑模式下運(yùn)行。在線運(yùn)行時(shí)若要進(jìn)行較大的程序修改，PLC的能力略遜于STD工控機(jī)。從開關(guān)量控制而言，PLC的性能優(yōu)于STD工控機(jī)?？偟膩碚f，在選擇控制器時(shí)，首先要從工程要求、現(xiàn)場環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮。沒有什么控制器絕對(duì)完善，也沒有哪種產(chǎn)品絕對(duì)差，只能說選擇更適合的產(chǎn)品。

4.增長趨勢(shì)比較

PLC、PID、DCS個(gè)人計(jì)算機(jī)和控制軟件的增長趨勢(shì)見表1.1。表1.11995年五類控制產(chǎn)品的初步統(tǒng)計(jì)自PLC問世以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，在美國、歐洲、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要產(chǎn)業(yè)。1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進(jìn)入90年代以來，世界PLC的年平均銷售額在55億美元以上，其中我國約占1%。當(dāng)前，PLC在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為世界潮流。1.8PLC的綜合經(jīng)濟(jì)分析綜上所述，在惡劣環(huán)境中，使用PLC控制機(jī)構(gòu)設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程將越來越廣泛。但是，這種新型控制裝置在推廣使用中尚有一些問題困擾著用戶，主要集中在兩個(gè)方面：一是可靠性問題，二是經(jīng)濟(jì)問題。當(dāng)然，用新型控制裝置實(shí)現(xiàn)老設(shè)備改造與生產(chǎn)過程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善企業(yè)管理，這是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的必要措施，但如何正確處理這種關(guān)系，本書提供一些數(shù)據(jù)資料供用戶參考。

1.可靠性問題據(jù)有關(guān)資料提供的數(shù)據(jù)表明：國外一般中小型PLC，如日立、西門子、IBM，平均無故障時(shí)間高達(dá)10萬小時(shí)，即使大型PLC平均無故障時(shí)間也在4～5萬小時(shí)之間。因此，制造廠商認(rèn)為，其可靠性已不存在問題。所以，對(duì)于日立、西門子、IBM等產(chǎn)品的資料中，可靠性不再是一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。就這一優(yōu)勢(shì)而言，繼電接觸器是望塵莫及的。

2.經(jīng)濟(jì)問題對(duì)PLC的經(jīng)濟(jì)分析，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

(1)從影響成本的各個(gè)因素綜合考慮。目前的生產(chǎn)設(shè)備控制裝置有三種類型：繼電器控制、半導(dǎo)體器件控制和PLC控制，不同控制裝置，其成本不同。

(2)從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長短考慮。不論是老設(shè)備改造，還是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，毫無疑問，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品的更新?lián)Q代和生產(chǎn)工藝改造，不需改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。這無疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果要實(shí)現(xiàn)這些要求，繼電器或半導(dǎo)體都做不到，而PLC則完全可以達(dá)到。這是因?yàn)槿粲肞LC不必改動(dòng)外部設(shè)備接線，只要在軟件上作文章就可以了。也就是說，只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這樣，既經(jīng)濟(jì)，又簡捷，并且可以達(dá)到事半功倍的目的。

(3)眾所周知，目前我國75%的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備都是采用繼電器控制，除了可靠性差外，設(shè)計(jì)程序也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì)，圖面的工作量也很大，這勢(shì)必造成設(shè)計(jì)周期長。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。1.9常見可編程控制器

PLC的種類及生產(chǎn)廠家很多，每個(gè)廠家都有自己的系列產(chǎn)品。國產(chǎn)PLC以小型機(jī)為主。常用的國外PLC主要機(jī)型有西門子系列、AB公司系列、莫迪康(MODICON)系列、歐姆龍系列等。

1.西門子系列西門子(SIEMENS)公司是很早進(jìn)入中國市場的大公司之一，有S5、S7等幾個(gè)系列的產(chǎn)品。例如，SIMATICS7本身就是一個(gè)完整的系列，它包括微型PLCS7-200，小規(guī)模范圍使用的S7-300、M7-300和C7-620，中高性能的S7-400和M7-400。西門子公司的PLC有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信能力。

2.?AB公司系列美國艾倫布拉德利(AlleyBradley)公司的PLC在國際市場上占有很大的份額。PLC-5是AB公司的代表性產(chǎn)品之一。AB公司的PLC具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通信能力。

3.莫迪康系列美國莫迪康(MODICON)是進(jìn)入我國最早的廠家之一。20世紀(jì)90年代后期，莫迪康公司變遷為AEG施耐德自動(dòng)化公司后又推出新型號(hào)QUANTUM系列。