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第1章 可编程序控制器概述 1.1 可编程序控制器的产生 一、可编程序控制器的定义 可编程序控制器——Programmable Controller——PC——Personal Computer——个人电脑 为了区分，将可编程序控制器写为——Progremmable Logic Controller——PLC PLC是工控机家族的成员之一。 工控机——工业控制计算机(简称工控机)是以计算机技术为基础的新型工业控制装置目前已成为工业控制的标准设备被广泛地应用于各行各业工控机是实现生产自动化的最佳配套产品目前，在工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。 总之，PLC是一台计算机，是专为工业环境应用而设计制造的计算机。 它是用于实现开关量控制和模拟量控制的最先进的自动化工具之一。 二、PLC的产生 PLC起源于开关量控制，它取代了早期的继-接控制。 为了更好地了解PLC，我们认识一下继接控制。 1．继－接控制回顾 （1）继电器结构、原理 继电器是用弱电控制强电的装置。其结构如图： 主要由电磁线圈、铁芯、触点及复位弹簧等部件组成。其中，与控制信号直接有关的部件是线圈和触点。 触点分为常（通常状态）开、常闭两种。符号如图： 触点受线圈控制： 线圈失电——常开触点断开、常闭触点闭合 线圈得电——常开触点闭合、常闭触点断开 （2）继-接控制举例 以用接触器控制一台三相异步电动机启、停为例： 解释梯形图，简述其工作原理。 上例就是用传统的接触器实现的自动控制。由于它简单易懂，使用方便，价格低廉，在一定范围内能满足控制要求。因而在工业控制领域中得到了广泛的应用，并曾占主导地位。 （3）继-接控制的缺点 尽管如此，在长期实践中人们还是意识到它有许多不足之处： （1）硬连接（固定接线）——灵活性差 （2）硬逻辑（固定方案）——通用性差：不利于产品的更新换代 （3）体积大：想象 （4）能耗大：因继电器的激励（吸合）是依靠通过线圈的电流产生的磁场驱动的。每个继电器吸合时的能耗为几百毫瓦到几瓦特（设一次吸合为100mW，500个继电器1小时动作100次：500×100mW×100=5KW时=5度）。所以，一个安装有成百上千个继电器的控制柜，其能耗是相当可观的。 （5）可靠性差： a．电磁式继电器的动作是机械动作，易损坏； b．继电器接点的通断必然产生电火花： 一来：对炼油、化工企业的安全构成威胁，不能用于危险场所； 二来：易使接点的导电性变坏，一个继电器的平均无故障动作的次数是很有限的，而继电器的控制柜包含大量的继电器，因此故障率很高。 （6）响应速度慢：继电器的吸合、释放动作时间为几十到几百ms，而逻辑运算过程往往是好多个继电器的依次动作过程，所以时间更长，造成控制响应滞后很大。 （7）不易与上位系统进行通讯，不便实现集中监控，更不能适应现代的大规模的先进的控制与管理。 （8）有噪声。 继接控制的不足，迫使人们去寻找新的途径。 于是，便产生了利用二、三极管、集成电路组成的无触点逻辑控制系统。这尽管提高了系统的可靠性，但并未解决灵活性、通用性等问题。 之后，又产生了二极管矩阵式顺序控制器，它可达到灵活通用的要求，但因受到矩阵板本身结构的限制，使之只适用于小规模的顺序控制。 2．PLC的产生 随着工业生产中愈来愈多的柔性制造系统（FMS——softness make system）的出现，人们在设想，能否寻求一种通用性好、采用基本相同的硬件，只是软件不同，而软件的改变方法又非常简便的顺序控制器呢？1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，也提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了该装置的研制指标要求，即10项招标技术指标。其主要内容如下： （1）用程序软连接代替硬接线，且编程简单，可在现场修改程序； （2）维护方便，最好是模块式或插件式结构； （3）可靠性高于继电器控制柜； （4）体积小于继电器控制柜； （5）成本低于继电器控制柜； （6）有数据通讯功能，可将数据直接送入管理计算机； （7）输入可以是115VAC（美国标准市电），输出为115V，2A（AC）以上，能直接驱动电磁阀； （8）可在恶劣环境下工作； （9）扩展时，原系统变更要少； （10）用户程序存储容量可扩展到4K 这是PLC的雏形。 1969年美国数字设备公司DEC公司根据上述要求，研制出世界上第一台可编程控制器（PDP-14），并在GM公司汽车生产线上应用成