可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC或PC，在現(xiàn)代工業(yè)控制中占有重要地位。本文對其基礎知識進行簡要介紹。
一、PLC的起源
PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導線將它同開關器件巧妙地連接，構成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀60年代末，它不斷吸收微計算機技術使之功能不斷增強，逐漸適合復雜的控制任務 。隨著微電子技術、計算機技術和數(shù)據(jù)通信技術的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對生產流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術出現(xiàn)并快速發(fā)展。
目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強功能等方面有了質的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網通信及PID回路調節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結構。
PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計算機。人們在應用它時，可以不必進行計算機方面的專門培訓，就能對可編程控制器進行操作及編程。
二、PLC的功能
1、數(shù)據(jù)采集與輸出。
2、控制功能�！“樞蚩刂�、邏輯控制、定時、計數(shù)等。
3、數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學運算、比較、對字節(jié)的運算、PID運算、濾波等。
4、輸入/輸出接口調理功能�！【哂蠥/D、D/A轉換功能，通過I/O模塊完成對模擬量的控制和調節(jié)，具有溫度、運動等測量接口。
5、通信、聯(lián)網功能�！‖F(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網絡技術，有RS232或RS485接口，可進行遠程I/O控制，多臺 PLC可彼此間聯(lián)網、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉移、數(shù)據(jù)文檔轉移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構成時，可由一臺計算機與多臺PLC構成"集中管理、分散控制"的分布式控制網絡，以便完成較大規(guī)模的復雜控制。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠程端也可以采用PLC作現(xiàn)場機。
6、支持人機界面功能。提供操作者以監(jiān)視機器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應用程序相互作用，以便作決策和調整，實現(xiàn)工業(yè)計算機的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。
7、編程、調試等，并且大部分支持在線編程。
三、PLC的主要特點
1、可靠性高。PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10~20萬h，且均有完善的自診斷功能。
2、結構形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機床，組合式適于集控制系統(tǒng)。最少的PLC只有6點，而AB的ControlLogix系統(tǒng)的容量達128000點。
3、功能強大。
4、編程方便。控制具有極大靈活性。
5、適應工業(yè)環(huán)境。適應高溫、振動、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。
6、安裝、維修簡單
7、與DCS相比，價格低。
8、當前PLC產品緊跟現(xiàn)場總線的發(fā)展潮流。
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四、PLC的聯(lián)網與通信
PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位計算機之間以及PLC與其他智能設備間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉接器相連構成網絡，以實現(xiàn)信息的交換，并可構成"集中管理、分散控制"的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要，各PLC系統(tǒng)或遠程I/O模塊按功能各自放置在生產現(xiàn)場分散控制，然后采用網絡連接構成集中管理的分布式網絡系統(tǒng)。
目前各廠商都主推各自的總線標準，如西門子Profibus、A-B ControlNet及DeviceNet、莫迪康Modbus等等。但其構成的"集中管理、分散控制"分布式控制方式是十分類似的。如ROCKWELL（A-B）推出了"全方位自動化"的理念，推薦三層網絡結構，即1）設備層（DeviceNet為代表）；2）控制層（ControlNet為代表）；3）管理層（EtheNet）。
五、PLC的發(fā)展
1、與DCS的差別。
集散系統(tǒng)DCS從工業(yè)自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計算機為中心的集散系統(tǒng)，所以其在模擬量處理、回路調節(jié)方面具有一定優(yōu)勢，初期主要用在連續(xù)過程控制，側重回路調節(jié)功能，滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求。硬件結構方面，總線標準化程度高，兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速、實時性強、模型復雜和計算工作量大的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。
PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來，主要用在離散制造、工序控制，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側重于開關量順序控制方面。PLC在自身發(fā)展同時，也在吸收DCS系統(tǒng)的優(yōu)點。PLC在過程控制的發(fā)展將是與現(xiàn)場總線技術結合，發(fā)展向下拓展功能，開放總線。
2、市場占有率
1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進入90年代以來，世界PLC的年平均銷售額在55億美元以上，其中我國約占1%。當前，PLC在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產品，用PLC設計自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。圖1為PLC產品、PID調節(jié)裝置、DCS系統(tǒng)、個人計算機等銷售額（美元）的對比，圖2為市場增長率的對比。
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