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一、PLC簡介

1- PLC的定義
PLC即可編程控制器，（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：
　　“PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”
可編程控制器是一臺專為工業環境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但可編程控制器產品并不針對某一具體工業應用，在實際應用時，其硬件需根據實際需要進行選用配置，其軟件需根據控制要求進行設計編制。
PLC、CAD/CAM和機器人技術被稱為現代工業的三大支柱。

2- PLC的特點
1、可靠性高，抗干擾能力強
傳統的繼電器控制系統使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由于觸點接觸不良，容易出現故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，降低了硬件不穩定造成的故障影響。
為了限制故障的發生或者在發生故障時，能很快查出故障發生點，并將故障限制在局部，各PLC的生產廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強的自診斷能力，能及時給出出錯信息，停止運行等待修復外，還使PLC具有了很強的抗干擾能力。PLC平均無故障時間達到數萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業生產現場，已被廣大用戶公認為最可靠的工業控制設備之一。
2、采用模塊化結構，硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強
為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。
PLC產品已經標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可以直接驅動一般的電磁閥和小型交流接觸器。
3、功能強，性能價格比高
一臺小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯網，實現分散控制，集中管理。
功能強，適應面廣現代PLC不僅有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有數字和模擬量的輸入輸出、功率驅動、通信、人機對話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺生產機械、一條生產線，又可控制一個生產過程。
4、編程簡單易學
目前，大多數PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數工廠企業電氣技術人員的讀圖習慣及編程水平，所以對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，很容易被一般工程技術人員所非常容易接受和掌握。PLC在執行梯形圖程序時，用解釋程序將它翻譯成匯編語言然后執行（PLC內部增加了解釋程序）。與直接執行匯編語言編寫的用戶程序相比，執行梯形圖程序的時間要長一些，但對于大多數機電控制設備來說，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。
采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發周期短，現場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。
5、安裝簡單，維修方便
PLC不需要專門的機房，可以在各種工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。
PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執行機構發生故障時，可以根據PLC上的發光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。
6、通用性強，控制程序可變，系統的設計、安裝、調試工作量少
PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統，用戶不必自己再設計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產工藝流程改變或生產設備更新的情況下，不必改變PLC的硬設備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，所以PLC取代繼電器控制，而且具有繼電器所不具備的無可比擬的優點。PLC除應用于單機控制外，在工廠自動化中也被大量采用。
PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法來設計。這種編程方法很有規律，很容易掌握。對于復雜的控制系統，設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器系統電路圖的時間要少得多。
PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，完成了系統的安裝和接線后，在現場的統調過程中發現的問題一般通過修改程序就可以解決，系統的調試時間比繼電器系統少得多。
7、體積小、重量輕、功耗低
PLC是將微電子技術應用于工業設備的產品，其結構緊湊，堅固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強抗干擾能力，易于裝入設備內部，是實現機電一體化的理想控制設備
PLC具備了以上特點，它把微計算機技術與繼電器控制技術很好地融合在一起。最新發展的PLC產品，還把直接數字控制、DDC技術加進去，并具有監控計算機聯網的功能。因而它的應用幾乎覆蓋了所有的工業企業，既能改造傳統機械產品成為機電一體化的新一代產品，又適用于生產過程控制，實現工業生產的優質、高產、節能與降低成本。

3- PLC的功能
目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類。
1、邏輯控制
這是PLC最基本、最廣泛的應用，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。PLC用“能流”的概念替代傳統電路的“電流”，甚至“觸點”和“線圈”這些基本概念也由傳統電路引入。除了類似于傳統中間繼電器一樣的輸出線圈外，定時器、計數器也能在PLC程序中找到元件相對應。
2、模擬量控制
在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。
3、運動控制
PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
4、過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。
5、數據控制
現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。
6、通信和聯網
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。硬件上PLC一般采用RS232、RS485等接口通訊，協議上支持MODBUS等通用協議或根據智能設備的自定義協議自由編寫。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。但從發展趨勢來看，各品牌將加強PLC通訊和網絡標準化，以便于構建更加強大的網絡系統。尤其是越來越多PLC對以太網接口的支持，為通信和網絡的統一化、集成化、開放性提供了便利條件。
7、其它
PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求。

4- PLC的起源
在60年代，汽車生產流水線的自動控制系統基本上都是由繼電器控制裝置構成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產的發展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經常地重新設計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即：
1、編程方便，現場可修改程序；
2、維修方便，采用模塊化結構；
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、數據可直接送入管理計算機；
6、成本可與繼電器控制裝置競爭；
7、輸入可以是交流115V；
8、輸出為交流115V，2A以上，能直接驅動電磁閥，接觸器等；
9、在擴展時，原系統只要很小變更；
10、用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。
1969年，美國數字設備公司（DEC）研制出第一臺PLC：PDP-14，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優點，很快地在美國其他工業領域推廣應用。到1971年，已經成功地應用于食品，飲料，冶金，造紙等工業。
這一新型工業控制裝置的出現，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺PLC：DCS-8。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業應用。

5- PLC的發展
20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發展階段，計算機技術尤其是微處理器已全面引入可編程控制器中，使其功能發生了飛躍。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，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，使各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗干擾設計及極高的性價比奠定了它在現代工業中的地位。
20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業國家中已獲得廣泛應用。世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。
20世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統治地位的DCS系統。
20世紀末期，可編程控制器的發展特點是更加適應于現代工業的需要。這個時期發展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業控制設備的配套更加容易。
PLC總的發展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能、信息化、軟PLC、標準化、與現場總線技術緊密結合等方向發展。

春節期間寫了一點關于PLC的文章，主要設想是針對三菱FX系列PLC做一個系統的介紹。
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希望著一系列的文章能夠得到大家的認可。
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     高手都從事 自動化培訓了？


    

自己寫著玩的，希望能夠持續的寫下去。
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好貼，希望寫到應用（高級）部分，一直力頂著

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