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Y X SH 现代电气自动控制技术 5.1 可编程序控制器概述 5 可编程序控制器控制技术 可编程序控制器（Programmable Controller）是由国际电工委员会（IEC）命名的工业专用的计算机系统。 可编程控制器是集计算机技术、自动控制技术、和通信技术（3C）于一体的工业自动化控制装置。在冶金、能源、化工、交通、电力等领域的生产控制中得到广泛的应用，现已跃居现代工业自动化三大支柱（可编程序控制器、机器人和计算机辅助设计/计算机辅助制造）的主导地位。 5.1 可编程序控制器概述 5.1.1 PLC的产生 在早期的工业控制中，程序控制多采用由机械电器式器件作为控制元件的硬件布线逻辑控制系统，来实现各种机械设备所特有的程序控制。这种固定接线方式的程序实现是与具体的机械动作相对应的。 这种系统有着十分明显的缺点： 体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高； 对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，造成时间和资金的严重浪费。 PLC的产生 20世纪60年代中期，采用集成电路的小型计算机被应用到在线过程控制领域，自动控制技术、通信技术也日趋完善，这些先进的科学技术逐步进入到工业控制领域。但是由于半导体技术在集成规模上未能取得突破性进展，尤其是半导体存储器未能实现工业化生产，使得计算机在结构上复杂而庞大，编程也不方便，价格也令工业界难以接受。 60年代末期，西方工业国家经济出现大萧条，作为工业龙头的汽车工业受到沉重打击。1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM）为了摆脱萧条的困境，制定了多品种，小批量，不断翻新汽车型号来吸引顾客的战略，以求在激烈的竞争中占有优势，这就要求对成千上万台生产专机和装配线的控制系统进行改造，需要随着工对象的不同而不断的变化。原来的控制系统是由继电器组成的，也就是由无数根导线、触头、和线圈组成的逻辑布线系统。要不断地改变这种逻辑系统，其工作烦琐、复杂，要花费大量人力、物力、财力和时间。 通用公司为了改造汽车生产设备的传统控制方式，提出了研制新型的控制装置以取代继电器控制装置，为此，特定十项公开招标的技术要求，即 ① 编程简单方便，可在现场修改程序； ② 硬件维护方便，最好是插件式结构； ③ 可靠性要高于继电器控制系统； ④ 体积小于继电器控制系统； ⑤ 可将数据直接送入管理计算机； ⑥ 在成本上可与继电器控制系统竞争； ⑦ 输入可以是交流115V； ⑧ 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀； ⑨ 在扩展时，原有系统只做很小改动； ⑩ 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。 第二年，美国数字公司（DEC）就研制出世界上第一台可编程序控制器，并应用在通用公司自动装配线上，一举获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程序控制器由此而迅速发展起来。 在这一时期，可编程序控制器虽然采用了计算机的设计思想，但实际上只能完成顺序控制，仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能,所以人们将这一时期的可编程序控制器又称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logical Controller）。在可编程序控制器的发展历程中，因不同时期和不同功能，还有过几个不同的名称，如可编程序顺序控制器（Programmable Sequence Controller）、可编程序矩阵控制器（Programmable Matrix Controller）、可编程序二进制系统（Programmable Binary System）。 80年代后，随着超大规模集成电路技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化可编程序控制器得到了惊人的发展，使其在概念上、设计上、性能价格比等方面有了重大的突破。可编程序控制器具有了高速计数、中断技术、PID控制等功能，而且联网通信能力也得到了加强，这些都使得可编程序控制器的应用范围和领域不断扩大。各代PLC的不同特点与应用范围见表5-1。 目前国内对可编程序控制器的简称用英文缩写表示有两种：一是PC，二是PLC。因为个人计算机的简称也是PC（Personal Computer），有时为了避免混淆，人们习惯上仍将可编程序控制器简称为PLC。本书采用PLC的简称。 5.1.2 PLC的特点 PLC出现后就受到普遍重视，其应用发展也十分迅速，原因在于与现有的各种控制方式相比，它有一系列受用户欢迎的特点，主要是： （1）可靠性高，抗干扰能力强 PLC是专为工业控制而设计，由于采取了一系列措施，使PLC控制系统的平均无故障间隔时间一般能达到4~5万小时，远远超过传统继电器控制和计算机控制系统。 （2）编程简单，易于掌握 常用梯形图编程方式，它与继电器控制原理图类似，具有直