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种先进的自动控制装置。于是,1968年美国通用汽车公司(GM)便提出一种设想:把计算机的功能完善、通用、灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种通用控制装置。这种通用控制装置把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,采用面向控制过程、面向对象的语言编程。
1969年,美国数字设备公司(Digital Equipment Corporation,DEC)根据这一设想,研制成功了世界上第一台可编程序控制器PDP-14,并在汽车自动装配线上成功试用。该设备用计算机作为核心设备,其控制功能是通过存储在计算机中的程序来实现的,这就是人们常说的存储程序控制。由于当时主要用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器
这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等优点,很快在美国其他工业领域得到推广应用。到1971年,它已经成功地应用于食品、饮料、冶金、造纸等工业领域。
PLC的出现,受到了其他国家的高度重视。1971年,日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了第一台PLC(DSC-8)。1973年,西欧国家也研制出了PLC。
1.1.2 PLC的发展历史
从PLC的控制功能来分,PLC的发展经历了以下四个阶段。
第一阶段,第一台PLC问世到20世纪70年代中期,是PLC的初创阶
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用于逻辑运算、定时和计数,它的CPU由中小规模的数字集成电路组成,它的控制功能比较简单。该阶段的代表产品有莫迪康(Modicon)公司(现在属于施耐德电气旗下的一个品牌)的084、艾伦-布拉德利
第二阶段,20世纪70年代中期到末期,是PLC的实用化发展阶段。
该时期PLC产品的主要控制功能得到了较大的发展。随着多种8位微处理器的相继问世,PLC技术产生了飞跃发展。在逻辑运算功能的基础上,增加了数值运算、闭环调节功能,提高了运算速度,扩大了输入/输出规模。该阶段的代表产品有Modicon公司的184、284、384,西门子公司的SYMATIC S3系列,富士电机公司的SC系列等。
第三阶段,20世纪70年代末期到20世纪80年代中期,是PLC通信功能的实现阶段。
与计算机通信的发展相联系,PLC也在通信方面有了很大的发展,初步形成了分布式的通信网络体系。但是,由于生产厂家各自为政,通信系统自成系统,因此随着控制技术的发展,PLC的结构和功能得到了不断改进,各生产厂家不断推出功能更强的PLC产品,平均3~5年更新换代一次。PLC的发展可归纳为以下几个方面。1.小型化、专用化、低成本
随着微电子技术的发展,新型电子器件的广泛应用,PLC的功能大幅度地提高,而成本大幅度地降低。PLC的功能不断加强,将原来大、中型PLC才有的功能移植到小型PLC上。PLC结构更加紧凑、小巧,体积更小,安装和操作使用十分简便。由于PLC价格不断下降,使其真正成为继电器控制系统的替代产品。2.系列化、标准化、模块化
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己的系列产品,同一系列的产品指令及使用向上兼容,以满足新机型的推广和使用。为了推动技术标准化的进程,一些国际性组织,如国际电工委员会(IEC),不断为PLC的发展制定一些新的标准,对各种类型的产品做一定的归纳或定义,对PLC未来的发展制定一种方向(或框架)。模块式结构使系统的构成更加灵活、方便;功能明确化、专用化的复杂功能由专门模块来完成。一般的PLC可分为主模块、扩展模块、I/O模块及各种高性能模块等,每种模块的体积都较小,相互连接方便,使用更简单,通用性更强。主机仅通过通信设备向模块发布命令和测试状态,这样使得PLC的系统功能进一步增强,控制系统设计进一步简化。3.高速化、大容量化和高性能化PLC发展至今已经有多种形式,其功能也不尽相同。分类时,一般按以下原则进行。1.按结构形式分
按结构形式可以将PLC分为两类。
1)紧凑型PLC
这种PLC的特点是电源、CPU、I/O接口都集成在一个机壳内。例如,西门子公司的S7-1200、S7-200等系列,欧姆龙(OMRON)公司的CP1系列,三菱公司的MELSEC FX3U、MELSEC IQ-FX5U系列,松下公司的FP-X、FP0H系列和AB公司的Micro800®系列、MicroLogix™系列。
2)模块式PLC
这种PLC的特点是电源模块、CPU模块、开关量I/O模块、模拟量I/O模块等在结构上是
固定的机架(或导轨)上,构成一个完整的PLC系统。例如,西门子公司的S7-300/400和S7-1500系列,欧姆龙公司的C200H系列,三菱公司的MELSEC-Q系列、MELSEC iQ-R系列,AB公司的CompactLogix™和Compact GuardLogix®控制器系列,松下电工的FP7系列。2.按I/O点数及内存容量分
按I/O点数及内存容量可将PLC分为以下几类。
1)小型PLC
小型PLC的I/O点数一般在256点以下,内存容量在4KB以下,一般采用紧凑型结构,以开关量控制为主,还可以连接模拟量I/O和其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网及各种应用指令,适合单机控制或小型系统的控制。例如,西门子公司的S7-200系列PLC,存储器容量*大为4KB,*大数字量I/O点数为256点,*大模拟量I/O为64路。
2)中型PLC
中型PLC的I/O点数一般不大于2048点,内存容量为2~8KB,采用模块化结构。其I/O处理方式除采用一般PLC通用的扫描处理方式外,还能采用直接处理方式,即在扫描用户程序的过程中,直接读输入,刷新输出。它能连接各种特殊功能模块,通信联网功能更强,指令系统更丰富,扫描速度更快,可用于对设备进行直接控制,还可对多个下一级的可编程序控制器进行监控,比较适合中型或大型控制系统的控制。例如,西门子公司的S7-300系列PLC,存储器容量为2KB,数字量I/