PLC全攻略--概念、定義、特點 、存儲空間的分配等

PLC的基本概念 - PLC的由來　
可編程控製器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業控製應用而設計製造的。早期的可編程控製器稱作可編程邏輯控製器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控製。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控製的範圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控製器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控製器簡稱PLC。
一. PLC的由來
在60年代，汽車生產流水線的自動控製係統基本上都是由繼電器控製裝置構成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控製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，繼電器控製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，要求用新的控製裝置取代繼電器控製裝置，並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、可靠性高於繼電器控製裝置；4、體積小於繼電器控製裝置；5、數據可直接送入管理計算機；6、成本可與繼電器控製裝置競爭；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，原係統隻要很小變更；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）研製出第一台PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業控製裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一係列優點，很快地在美國其他工業領域推廣應用。到1971年，已經成功地應用於食品，飲料，冶金，造紙等工業。這一新型工業控製裝置的出現，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，很快研製出了日本第一台PLC。1973年，西歐國家也研製出它們的第一台PLC。我國從1974年開始研製。於1977年開始工業應用。

PLC的基本概念 - PLC的定義
二. PLC的定義
PLC問世以來，盡管時間不長，但發展迅速。為了使其生產和發展標準化，美國電氣製造商協會NEMA（National Electrical Manufactory Association）經過四年的調查工作，於1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），並給PC作了如下定義：
“PC是一個數字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執行諸如邏輯，順序，計時，計數與演算等功能，並通過數字或類似的輸入/輸出模塊，以控製各種機械或工作程序。一部數字電子計算機若是從事執行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控製器。”
以後國際欧宝体育在线链接 委員會(IEC)又先後頒布了PLC標準的草案第一稿，第二稿,並在1987年2月通過了對它的定義：
“可編程控製器是一種數字運算操作的電子係統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算,順序控製，定時，計數與算術操作等麵向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控製各種類型的機械或生產過程。可編程控製器及其有關外部設備，都按易於與工業控製係統聯成一個整體，易於擴充其功能的原則設計。”
總之，可編程控製器是一台計算機，它是專為工業環境應用而設計製造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，並且具有較強的驅動能力。但可編程控製器產品並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，其軟件需根據控製要求進行設計編製。

三. PLC的特點
PLC的主要特點
1、高可靠性（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數一般為10~20ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射幹擾。（4）采用性能優良的開關電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗餘係統或有三CPU構成表決係統,使可靠性更進一步提高。
2、豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業現場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈衝或電位；強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業現場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控製閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。
3、采用模塊化結構為了適應各種工業控製需要，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，係統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。
4、編程簡單易學PLC的編程大多采用類似於繼電器控製線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。
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。使用時隻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，便於用戶了解運行情況和查找故障。由於采用模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使係統迅速恢複運行。
PLC的功能
1、邏輯控製
2、定時控製
3、計數控製
4、步進(順序)控製
5、PID控製
6、數據控製：PLC具有數據處理能力。
7、通信和聯網
8、其它：PLC還有許多特殊功能模塊，適用於各種特殊控製的要求，如：定位控製模塊，CRT模塊。

四、PLC的發展階段

雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現，大規模，超大規模集成電路技術的迅速發展和數據通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發展，其發展過程大致可分三個階段：
1、早期的PLC（60年代末—70年代中期）早期的PLC一般稱為可編程邏輯控製器。這時的PLC多少有點繼電器控製裝置的替代物的含義，其主要功能隻是執行原先由繼電器完成的順序控製，定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現，在I/O接口電路上作了改進以適應工業控製現場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗幹擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控製線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優於繼電器控製裝置，其優點包括簡單易懂，便於安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重複使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。