PLC的概述及发展应用

田 海刘膨于/.内蒙古科技大学信息工程学院 .包头轻工职业技术学院



PLC的概述及发展应用

田 海1刘膨于2/1.内蒙古科技大学信息工程学院 2.包头轻工职业技术学院

【摘 要】本文主要介绍了PLC的结构、特点，进而阐述了PLC的发展、应用。

【关键词】PLC（可编程序控制器）；发展；应用

1985年，国际电工委员会IEC对可编程序控制器做出了规定：可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为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、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式模块式的输入与输出，控制各种类型的机械或生产过程。为区别个人计算机PC（Personal Compter），人们仍习惯地称可编程序控制器PC（Programmable Controller）为PLC。

作为工业环境中一种能够被直接使用的数据装置设备，PLC可以将微处理软件作为各项工作的基础软件，在对计算机技术自动控制装置以及通信装备进行综合对比分析以后，可以采取面相用户的控制原则、对使用者的“自然语言”进行有效的调控的一种现代化的高控制工艺，具有一定的时效性、准确性、自动化特点。

作为一种专业化程度很高的控制工作，PLC这种计算机在工作中所使用的原理其实和普通类型的计算机是一样的。它通过周期性循环扫描的方法，即“顺序扫描，不断循环”来提高整个工作的效率。

PLC的种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。用可编程序控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业场合设计，采用了典型的计算机结构，主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。

1.中央处理单元（CPU）

CPU一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与存储单元、输入输出接口电路相连接。用户程序和数据事先存入存储器，当PLC处于运行方式时，CPU按扫描方式工作，从用户程序第一条指令开始，直到用户程序的最后一条指令，不停地周期性扫描，每扫描完成一次，用户程序就执行一次。

2.存储器

存储器是具有记忆功能的半导体电路，用来存储系统程序、用户程序、逻辑变量、系统组态和其他一些信息。

3.输入输出单元

可编程序控制器的输入和输出信号类型可以是开关量、模拟量和数字量。输入输出单元从广义上包含两部分，一是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。输入单元接受来自用户设备的各种控制信号，通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，并将处理结果放到输出映像寄存器。输入输出映像寄存器由输入输出点相对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、显示灯等被控设备的执行原件。

现在你市场上的PLC产品种类繁多，大致可有下面两种分类方法：从结构上可编程序控制器从结构上可分为整体式和模块式。从规模上，按PLC的输入输出点数可分为小型、中型和大型。

可编程序控制器诞生后不久即显示了在工业控制中的重要地位，日本、德国、法国等国家相继研制成各自的PLC。PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由一位机发展为8位机。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成现代意义上的PC。之后的PLC产品已使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多道处理。通信技术使PLC的应用得到进一步发展。如今，可编程序控制技术已比较成熟。目前，世界上有200多个厂家生产可编程序控制器产品，比较著名的厂家如美国的A-B，通用GE，日本的三菱、欧姆龙、松下电器，德国的西门子，法国的TE，许多亚洲国家如韩国的三星、LG等发展也十分迅速。我国自20世纪70年代改革开放以来，先是引进技术，后来是合作开发，现在是自行设计开发。

可编程序控制器的总发展趋势是高集成度、小体积、大大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面：

（1）与计算机联系密切

从功能上，PLC不仅能完成逻辑运算，计算机的复杂运算功能在PLC中也进一步得到利用；从结构上，计算机的硬件和技术越来越多地应用到PLC；从语言上，PLC已不再是单纯用梯形图语言，而且可用多种语言编程，如类似计算机汇编语言的语句表，甚至可直接用计算机高级语言编程；在通信方面，PLC与计算机可直接相连进行信息传递。

（2）发展多样化

可编程控制器发展的多样化体现在3个方面：产品类型、编程语言和应用领域。

（3）模块化

PLC的扩展模块发展迅速。针对具体场合开发的可扩展模块，功能明确化专用化的复杂功能由专门模块来完成，主机仅仅通过通信设备向模块发布命令和测试状态，这使得PLC的系统功能进一步增强，控制系统设计进一步简化。

（4）网络与通信能力增强

计算机与PLC之间及各个PLC之间的联网和通信能力不断增强。工业网络可以有效地节省资源、降低成本、提高系统可靠性和灵活性，这方面的应用也进一步推广。目前，工业普遍采用生产金字塔结构的多级工业网络。

（5）多样化和标准化

生产PLC产品的各厂家都在大力度地开发自己的新产品，以求占据市场的更大份额，因此产品向多样化方向发展，出现了欧、美、日多种流派。与此同时，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：如对各种类型的产品作一定的归纳或定义，或对PLC未来的发展制定一种方向或框架。

（6）工业软件发展迅速

与可编程序控制器硬件技术的发展相适应，工业软件的发展非常迅速，它使系统的应用更加简单易行，大大方便了PLC系统的开发人员和操作使用人员。

现在所说的可编程序控制器PC（Programmable Controller）是1980年以来，美、日、德等国由先前的可编程序控制器PLC进一步发展而来。它采用中央处理单元CPU（Central Processing Unit），不但继承了PLC原有的功能，而且具有更为强大的功能，指令系统丰富，程序结构灵活，通用性和适应性强，可以用来实现复杂的控制。它是目前工业自动化应用最广的控制设备。

参考文献：

[1]台方.可编程序控制器应用教程.北京：中国水利水电出版社，2004.

[2]胡晓林 廖世海.电气控制与PLC应用技术。北京：北京理工大学出版社，2010.

注：

本文系基金项目：内蒙古自然科学基金项目,项目编号：2013MS0921。