文献综述可编程控制器PLC.doc

文献综述【摘要】本文论述了在工业控制领域占主要地位的工业可编程序控制器(PLC)的产生、现状和发展趋势，简单介绍了国际、国内PLC的主要厂家及产品。【关键词】工业可编程序控制器（PLC） 现状 发展趋势 产品介绍一、可编程控制器的产生和发展可编程逻辑控制器PLC（programmable logic controllet）于70年代产生于美国。1969年，美国数字设备公司（DEC公司）研制出了第一台可编程控制器PDP14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，并取得了满意的效果，可编程控制器自此产生。可编程控制器自问世以来，发展极为迅速。1971年，日本开始生产可编程控制器。1973年，欧洲开始生产可编程控制器。到现在世界各国的一些著名的电气工厂几乎都在生产可编程控制器装置。可编程控制器已作为一个独立的工业设备被列入生产中，成为当代电控装置的主导。早期的可编程控制器主要由分立元件和中小规模集成电路组成，它采用了一些计算机技术，但简化了计算机的内部电路，对工业现场环境适应性较好，指令系统简单，一般只具有逻辑运算的功能。随着微电子技术和集成电路的发展，特别是微处理器和微计算机的迅速发展，在20世纪70年代中期，美、日、德等国的一些厂家在可编程控制器中开始更多地引入微机技术，微处理器及其它大规模集成电路芯片成为其核心部件，使可编程控制器的性能价格比产生了新的突破。现在的可编程控制器都采用了微处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机处理器（RAM）或是单片机作为其核心。近来，可编程控制器的发展更为迅速，更新换代周期大约为3年左右，其结构不断改进，功能日益增强，性能价格比越来越高。展望未来，可编程控制器在规模和功能上将向两大方向发展，一方面大型可编程控制器不断高速、大容量和高功能方向发展。另一方面，发展简易经济的超小型可编程控制器，以适应单机控制、小型自动化的需要。二、我国工业可编程控制器的发展我国研制与应用PLC起步较晚，1973年开始应用，20世纪80年代初期以前发展较慢，20世纪80年代随着成套设备或专用设备引进了不少PLC，例如宝钢一期工程整个生产线上就使用了数百台的PLC，二期工程将使用更多的PLC。近几年来国外PLC产品大量进入我国市场，我国已有许多单位在消化吸收引进PLC的技术的基础上，仿制或研制了PLC产品。20世纪80年代中后期，我国开发应用PLC技术发展迅速，例如资料介绍东风汽车公司装备系统从1986年起，全面采用PLC对老设备进行更新改造，至1991年止一共改造设备1000多台，并取得了明显的经济效益。1995年广州第二电梯厂，已把PLC成功的应用于技术要求复杂的高层电梯控制上，并已投入批量生产。广东佛山市中联自动控制工程公司，近几年来已为多个厂家设计制造了PLC控制装置既是套，成功应用于陶瓷窑炉、瓷砖输送线和其他自动控制生产设备上。从近几年召开的学术会议及有关文献介绍可见，我国研制尤其是应用PLC技术日益广泛，更加成熟。目前PLC发展方向主要是朝着小型化、廉价化、标准化、系列化、智能化、高速化、大容量化、网络化方向发展，这将使PLC功能更强，可靠性更高，使用更方便，适用更广。三、工业可编程序控制器(PLC)发展趋势PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。预计到2000年，销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：1.微型、小型PLC功能明显增强很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。2.集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。3.向开放性转变PLC存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了IEC1131-3可编程序控制器的编程软件标准，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。四、PLC主要厂家及产品介绍在全球PLC制造商中，根据美国Automation Research Corp(ARC)调查，世界PLC领导厂家的五霸分别为Siemens(西门子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。他们的产品分别有：西门子S7系列PLC、AB Micro Logix 1500 PLC、施耐德TSX Neza PLC和Modicon TSX Momentum PLC、三菱FX系列PLC、欧姆龙C系列PLC等等。从西门子公司的SIMATIC S7-400的性能可对PLC窥见一斑：SIMATIC S7-400是匣式封装模块，可卡在导轨上安装，由I/O总线和通信总线建立电气连接，模块可在工作或加电时替换或插、拔，可快速安装维护，修改方便，其主要性能为：CPU存储器容量64K字节，可扩展到1.6M字节；位和字处理速度80ns至200ns；最高系统计算能力可以有4个CPU同时计算；一个中央框(CR)可扩展直到21个扩展框；每个CPU上多点接口(MPI)能力，如可同时连接文字显示或操作员以及编程器件；CPU上的SINEC-L2-DP附加有分散I/O的集成性能；提供与计算机和其它Siemens产品或系统的连接接口；高可靠性，完善的自诊断和清除故障功能。 我国的PLC生产目前也有一定的发展，小型PLC已批量生产；中型PLC已有产品；大型PLC已开始研制。国内PLC形成产品化的生产企业约30多家，国内产品市场占有率不超过10%，主要生产单位有：苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、上海兰星电气有限公司、天津市自动化仪表厂、杭州通灵控制电脑公司、北京机械工业自动化所和江苏嘉华实业有限公司等。国内产品在价格上占有明显的优势。 江苏嘉华实业有限公司生产的JH 120系列产品主要性能有：输入输出从20点到120点任意配置；内置32个定时器、31个计数器、几百个中间继电器和数据寄存器，可方便地完成逻辑控制、定时、计数控制、高速计数、数据处理、模拟量控制等功能；编程简便，108条指令功能齐全；DIN标准卡槽安装，可拆端子排接线；高可靠性，强抗干扰，用于各种工业环境。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异，各种产品竞争激烈，新产品不断涌现。PLC也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与DCS、PID调节器、工业PC等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。近几年PLC在工农业上的应用越来越广泛。温度是工业对象中主要的被控参数之一，温度控制是生产过程自动化中的一项主要任务。因此，选择温度控制这一课题是有一定的实际意义的。这个课题涉及了PID模块控制，应用组态软件进行监控和报警系统，使整个系统实现了自动控制技术。参考文献1、陈立定、吴玉香、苏开才编 电气控制与可编程控制器 广州：华南理工大学出版社，20012