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2021
答辩:
导师:T
工作任务1 PLC的产生、发展与特点 一、PLC的产生 在可编程控制器产生以前,以各种继电器为主要元件的电气控制线路,承担着生产过程自动控制的艰巨任务。可能由成百上千只各种继电器构成的复杂控制系统,需要使用成千上万根导线连接起来,安装这些继电器需要大量的继电器控制柜,且占据庞大的空间。当这些继电器运行时,又会产生很大的噪声,消耗大量的电能。为保证控制系统的正常运行,需安排大量的电气技术人员进行维护,有时某个继电器的损坏,甚至某个继电器的触点接触不良,都将会影响整个系统的正常运行。如果系统出现故障,要进行检查和排除故
障是非常困难的,全靠现场电气技术人员长期积累的经验。尤其是当生产工艺发生变化时,可能需要增加很多的继电器或继电器控制柜,重新接线或改线的工作量极大,甚至可能需要重新设计控制系统。尽管如此,这种控制系统的功能也仅仅局限在能实现具有粗略定时、计数功能的顺序逻辑控制。因此,人们迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电器控制系统,使电气控制系统工作更可靠、更容易维修、更能适应经常变化的生产工作要求。
1968年,美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM)为满足市场需求,适应汽车生产工艺不断更新的需要,将汽车的生产方式由大批量、少品种转变为小批量、多品种。为此要解决因汽车不断改型而重新设计汽车装配线上各种继电器的控制线路问题,要寻求一种比继电器更可靠、响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器,GM公司提出了著名的十条技术指标在社会上招标,要求控制设备制造商为其装配线提供一种新型的通用工业控制器。GM公司提出的十条技术指标如下: (1)编程简单,可在现场方便地编辑及修改程序。 (2)价格便宜,其性价比要高于继电器控制系统。 (3)体积要明显小于继电器控制柜。
(4)可靠性要明显高于继电器控制系统。 (5)具有数据通信功能。 (6)输入可以是115VAC(美国电压标准)。 (7)输出量为115VAC、2A以上,可以直接驱动电磁阀、接触器等。 (8)硬件维护方便,最好采用插件式结构。 (9)当需要扩展时,原有系统只需做很小的改动即可。 (10)用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。 于是可编程控制器应运而生。1969年,美国数字设备公司(DEC)根据上述要求研制出世界上第一台可编程控制器,型号为PDP-14,并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功,取得了显著的经济效益。当时人们把它称为可编程序逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)。
可编程控制器这一新技术的出现,受到工程技术界的极大关注,各大厂商纷纷投入力量进行研制。第一个把PLC商品化的是美国哥德公司(GOULD),日本和德国相继从美国引进了这项新技术,研制出了各自的可编程控制器。我国从1974年开始研制,1977年开始工业应用。 早期的PLC主要由分立式电子元件和小规模集成电路组成,它采用了计算机的相关技术,指令系统简单,一般只具有逻辑运算的功能,但它简化了计算机的内部结构,使之能够很好地适应恶劣的工业现场环境。随着微电子技术的发展,20世纪70年代中期以来,大规模集成电路(LSI)和微处理器在PLC中得到了应用,使PLC的功能不断增强,使其不
仅能执行逻辑控制、顺序控制、计时及计数控制,还增加了算术运算、数据处理、通信等功能,具有处理分支、中断、自诊断的能力,使PLC更多地具有了计算机的功能。目前世界上著名的电气设备制造厂商几乎都生产PLC系列产品。 可编程控制器从产生到现在,尽管只有四十几年的时间,但由于其具有编程简单、可靠性高、使用方便、维护容易、价格适中等优点,因而得到了迅猛的发展,在冶金、机械、石油、化工、纺织、轻工、建筑、运输、电力等领域得到了广泛的应用。
二、PLC的定义 1980年,美国电气制造商协会(NationalElectronicManufactureAssociation,NEMA)〖JP〗将可编程控制器正式命名为ProgrammableController,简称为PLC或PC。 1980年,NEMA将可编程控制器定义为:“可编程控制器是一个带有指令存储器,数字的或模拟的输入/输出接口,以位运算为主,能实现逻辑、顺序、定时、计数和算术运算等功能,用于控制机器或生产过程的自动控制装置。”
1985年1月,国际电工委员会(InternationalElectro-technicalCommission,IEC)在颁布可编程控制器标准草案第二稿时,又对PLC作了明确定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的或模拟的输入和输出接口,控制各种类型的机器设备或生产过程。可编程控制器及其有关设备的设计原则是它应按易于与工业控制系统连成一个整体和具有扩充功能。” 该定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”,它是“专为工业环境下应用而设计”的工业控制计算机。
四、PLC的分类 可编程控制器具有多种分类方式,了解这些分类方式有助于PLC的选型及应用。 PLC的控制规模是以所配置的输入/输出点数来衡量的。PLC的输入/输出点数表明了PLC可从外部接收多少个输入信号和向外部发出多少个输出信号,实际上也就是PLC的输入、输出端子数。根据I/O点数的多少可将PLC分为小型机、中型机和大型机。一般来说,点数多的PLC功能也相应较强。