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可编程控制器PLC技术发展
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。
可编程序控制器PLC现状与发展产品介绍 一、可编程控制器的产生和发展 可编程逻辑控制器PLCprogrammable 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
3.1 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58mm×89mm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。
3.2 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。
3.3.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。
