可編程序控制器原理及應用第1章 概述課件

可編程序控制器原理及應用

可編程序控制器原理及應用第1章概述第1章概述1.1可編程序控制器的由來1.2可編程序控制器的定義、分類及特點1.3可編程序控制器的功能和應用1.4可編程序控制器與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較1.5可編程序控制器的發(fā)展趨勢思考與練習題可編程序控制器原理及應用第1章概述1.1可編程序控制器的由來

在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領域中是以繼電器控制占主導地位的。這種由繼電器構成的控制系統(tǒng)有著明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度不高，尤其是對生產工藝多變的系統(tǒng)適應性更差，一旦生產任務和工藝發(fā)生變化，就必須重新設計，并改變硬件結構，這造成了時間和資金的嚴重浪費。

1968年，美國通用汽車公司(GM公司)為了在每次汽車改型或改變工藝流程時不改動原有繼電器柜內的接線，以便降低生產成本，縮短新產品的開發(fā)周期，而提出了研制新型邏輯順序控制裝置，并提出了該裝置的研制指標要求，即10項招標技術指標。其主要內容如下：可編程序控制器原理及應用第1章概述(1)在使用者的工廠里，能以最短的中斷服務時間，迅速方便地對其控制的硬件和設備進行編程，并重新進行程序設計。

(2)所有系統(tǒng)單元必須能在工廠內無特殊支持的設備、硬件及環(huán)境條件下運行。

(3)系統(tǒng)的維修必須簡單易行。在系統(tǒng)中應設計有狀態(tài)指示器和插入式模塊，以便在最短的停車時間內使維修和故障診斷變得簡單易行。

(4)裝置的體積應小于原有繼電器控制柜的體積，它的能耗也應比較少。可編程序控制器原理及應用第1章概述(5)必須能與中央數(shù)據(jù)收集處理系統(tǒng)進行通信，以便監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運行情況。

(6)輸入開關量可以是已有的標準控制系統(tǒng)的按鈕和限位開關的交流115V電壓信號。

(7)輸出的驅動信號必須能驅動以交流運行的電動機啟動器和電磁閥線圈，每個輸出量將設計為可開停和連續(xù)操縱具有115V、2A以下容量的電磁閥等負載設備。

(8)具有靈活的擴展能力。在擴展時必須能以系統(tǒng)最小的變動及最短的更換和停機時間，使原有裝置從系統(tǒng)的最小配置擴展到系統(tǒng)的最大配置?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述(9)在購買和安裝費用上，應有與原有繼電器控制和固態(tài)邏輯控制系統(tǒng)的競爭力，即具有較高的性能價格比。

(10)用戶存儲器容量至少在4KB以上(根據(jù)當時的汽車裝配過程的要求提出)。可編程序控制器原理及應用第1章概述

從上述10項指標可以看出，它實際上就是當今可編程序控制器最基本的功能。將它們歸納一下，其核心為以下四點：

(1)用計算機代替繼電器控制盤。

(2)用程序代替硬件接線。

(3)輸入/輸出電平可與外部裝置直接連接。

(4)結構易于擴展。可編程序控制器原理及應用第1章概述

1.可編程序控制器(PLC)發(fā)展的幾個階段可編程序控制器的發(fā)展與計算機技術、半導體集成技術、控制技術、數(shù)字技術、通信網絡技術等高新技術的發(fā)展息息相關。這些高新技術的發(fā)展推動了可編程序控制器的發(fā)展，而可編程序控制器的發(fā)展又對這些高新技術提出了更高、更新的要求，促進了它們的發(fā)展。從控制功能來分，可編程序控制器的發(fā)展經歷了下列四個階段：第一階段，從第一臺可編程序控制器問世到20世紀70年代中期，是可編程序控制器的初創(chuàng)階段。這一階段的產品主要用于邏輯運算和定時、計數(shù)，它的CPU由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，它的控制功能比較簡單。這一階段的典型產品有MODICON公司的084、ALLEN-BRADLEY(AB)公司的PDQII、DEC的PDP-14、日立公司的SCY-022等。可編程序控制器原理及應用第1章概述

第二階段，從20世紀70年代中期到末期，是可編程序控制器的擴展階段。這一階段產品的主要控制功能得到了較大的發(fā)展。它的發(fā)展主要來自兩方面，一是從可編程序控制器發(fā)展而來的控制器，它的主要功能是邏輯運算，同時擴展了其他運算功能；二是從模擬儀表發(fā)展而來的控制器，其主要功能是模擬運算，同時擴展了邏輯運算功能。這一階段的產品有MODICON公司的184、284、384，西門子公司的SYMATICS3系列，富士電機公司的SC系列等。可編程序控制器原理及應用第1章概述

第三階段，從20世紀70年代末期到80年代中期，是PLC通信功能的實現(xiàn)階段。與計算機通信的發(fā)展相聯(lián)系，PLC也在通信方面有了很大的發(fā)展，初步形成了分布式的通信網絡體系，但是，由于制造企業(yè)各自為政，通信系統(tǒng)自成系統(tǒng)，因此，各產品互相通信是較困難的。在該階段，由于生產過程控制的需要，對PLC的需求大大增加，產品的功能也得到了發(fā)展，數(shù)學運算的功能得到了較大的擴充，產品的可靠性進一步提高。這一階段的產品有西門子公司的SYMATICS6系列、富士電機公司的MI-CREX和德州儀器公司的TI530等?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

第四階段，從20世紀80年代中期開始，是PLC的開放階段。由于開放系統(tǒng)的提出，使PLC也得到了較大的發(fā)展。主要表現(xiàn)為通信系統(tǒng)的開放，使各制造企業(yè)的產品可以互相通信，通信協(xié)議的標準化使用戶得到了好處。在這一階段，產品的規(guī)模增大，功能不斷完善，大中型產品多數(shù)有CRT屏幕的顯示功能，產品的擴展也因通信功能的改善而變得方便，此外，還采用了標準的軟件系統(tǒng)，增加了高級編程語言等。這一階段的產品有西門子公司的SYMATICS5和S7系列、AB公司的PLC-5等。可編程序控制器原理及應用第1章概述

2.我國PLC的發(fā)展

1974年我國開始仿制美國的第二代PLC產品，但因元器件質量和技術問題等原因未能推廣。直到1977年，我國才研制出第一臺具有實用價值的PLC，并開始批量生產和應用于工業(yè)過程的控制。由于使用單片1位處理器，因此，應用的規(guī)模較小，主要的控制方式是開關量控制?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

隨著我國改革開放政策的貫徹和落實，從1982年開始，先后有天津、廈門、無錫、大連、上海、北京等地的儀表廠、無線電廠和研究所等單位與美國、德國、日本等PLC的制造企業(yè)進行了合資或引進技術、生產流水線等，使我國PLC的應用有了較大的發(fā)展。一些大中型的工程項目采用PLC以后，取得了明顯的經濟效益，也反過來促進了PLC的發(fā)展。這一階段的主要特點是以產品的引進、技術的消化、應用的普及為目標。應用的產品以8位處理器為主，應用的規(guī)模在1000點以下?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

近年來，為了促進我國PLC的發(fā)展，相關部門組織進行了工業(yè)控制計算機機型的優(yōu)選工作。參照國際上IEC的有關標準，評選出了若干個首選的我國PLC產品。這些產品在硬件和軟件上與國外的產品兼容，從而為這些產品的應用提供了廣闊的前景。另外，由于各級領導的重視，以及人們對科學是生產力的認識不斷深化，我國PLC的應用也取得了可喜的成果。在機電、冶金、輕工、紡織、化工、醫(yī)藥、交通等行業(yè)的成功應用經驗表明，PLC是大有發(fā)展前途的工業(yè)控制裝置，它與監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SupervisoryControlandDataAcquisition，SCADA)和集散控制系統(tǒng)(DistributionControlSystem，DCS)相互集成、相互補充、綜合應用，將對我國的工業(yè)過程控制領域產生巨大的影響?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

3.PLC發(fā)展的特征

PLC的發(fā)展與其他高新技術的發(fā)展是分不開的。PLC發(fā)展的特征表現(xiàn)在下列幾方面：

(1)功能的發(fā)展。PLC從簡單的邏輯運算功能，發(fā)展到數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)運算，直到通信功能，功能的不斷發(fā)展使PLC能適應各種工業(yè)生產過程控制的要求，從而在工業(yè)生產過程控制領域中成為主流產品之一。功能的發(fā)展與PLC在硬件上的更新發(fā)展有關，PLC從1位處理器發(fā)展到8位，直到16位、32位，存儲容量也有相應的擴展，適應了過程控制的需求。通信功能的自成封閉到系統(tǒng)的開放是產品走向世界的基礎。因此，從PLC的發(fā)展可以看到，國產PLC要占領市場，必須不斷發(fā)展，適應工業(yè)生產過程控制的需求，正如前述的PLC10項招標技術指標中所要求的——要能適應發(fā)展的需求?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述(2)適應控制要求。PLC的發(fā)展適應了工業(yè)生產過程控制的要求。在初創(chuàng)期，產品的目標是按10項招標技術指標開發(fā)的。隨著控制要求的提高，對控制的精度和功能的要求也有了提高，采用簡單的邏輯運算已不能滿足過程控制的要求，從而開發(fā)了運算功能較強的數(shù)字運算等功能。隨著對運算速度的要求提高，對處理器的運算速度和存儲器容量也提出了更高的要求，推動了計算機技術的發(fā)展，同時又得益于計算機技術的發(fā)展，使PLC上了一個臺階。它的發(fā)展是高新科學技術發(fā)展的產物，同時，也推動了其他科學技術的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述(3)適應工業(yè)環(huán)境的要求。計算機是一種通用的數(shù)字電子設備。為了適應工業(yè)生產的要求，尤其是惡劣工業(yè)環(huán)境的要求，對通用的計算機必須進行更可靠的設計。美國電氣制造商協(xié)會(NationalElectricManufacturerAssociation,NEMA)提出了對設備環(huán)境的一些標準，即NEMA標準。PLC與通用計算機的一個重要的區(qū)別就是PLC能應用在惡劣的工業(yè)環(huán)境中。也正是由于它的環(huán)境適應性強，使得它在工業(yè)中得到了廣泛的應用?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述1.2可編程序控制器的定義、分類及特點1.2.1可編程序控制器的定義由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對它進行確切的定義是比較困難的。美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)經過四年的調查工作，于1980年正式將可編程序控制器命名為PC(ProgrammableController)，并給PC作了如下定義：

PC是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體來存儲指令，用以執(zhí)行諸如邏輯、順序、定時、計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模件來控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是用來執(zhí)行PC的功能，亦被視同為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述1982年，國際電工委員會(InternationalElectricalCommittee，IEC)頒布了PLC標準草案，1985年提交了第2版，并在1987年的第3版中對PLC作了如下的定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的進行數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體和易于擴展其功能的原則而設計。上述的定義表明，PLC是一種能直接應用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎，結合計算機技術、自動控制技術和通信技術，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程的一種簡單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。可編程序控制器原理及應用第1章概述1.2.2可編程序控制器的分類

1.按硬件的結構類型分類可編程序控制器發(fā)展很快，目前，全世界有幾百家工廠正在生產幾千種不同型號的PLC。為了便于在工業(yè)現(xiàn)場安裝，便于擴展，方便接線，其結構與普通計算機有很大區(qū)別。通常從組成結構形式上將這些PLC分為兩類：一類是一體化整體式PLC，另一類是結構化模塊式PLC?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述1)整體式結構從結構上看，早期的可編程序控制器是把CPU、RAM、ROM、I/O接口及與編程器或EPROM寫入器相連的接口、輸入/輸出端子、電源、指示燈等都裝配在一起的整體裝置。一個箱體就是一個完整的PLC。它的特點是結構緊湊，體積小，成本低，安裝方便，缺點是輸入/輸出點數(shù)是固定的，不一定能適合具體的控制現(xiàn)場的需要。這類產品有OMRON公司的C20P、C40P、C60P，三菱公司的Fl系列，東芝公司的EX20/40系列等?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述2)模塊式結構模塊式結構又叫積木式。這種結構形式的特點是把PLC的每個工作單元都制成獨立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通信模塊等。另外，機器上有一塊帶有插槽的母板，實質上就是計算機總線。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后，都插到母板上，就構成了一個完整的PLC。這種結構的PLC的特點是系統(tǒng)構成非常靈活，安裝、擴展、維修都很方便，缺點是體積比較大。常見產品有OMRON公司的C200H、C1000H、C2000H，西門子公司的S5-115U、S7-300、S7-400系列等?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

2.按應用規(guī)模及功能分類為了適應不同工業(yè)生產過程的應用要求，可編程序控制器能夠處理的輸入/輸出信號數(shù)是不一樣的。一般將一路信號叫做一個點，將輸入點數(shù)和輸出點數(shù)的總和稱為機器的點。按照點數(shù)的多少，可將PLC分為超小(微)、小、中、大、超大等五種類型。

(1)超小型PLC：I/O點數(shù)小于64點，內存容量為256B～1KB。

(2)小型PLC：I/O點數(shù)為65～128點，內存容量為1～3.6KB。小型及超小型PLC在結構上一般是一體化整體式的，主要用于中等容量的開關量控制，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制、通信等功能?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述(3)中型PLC：I/O點數(shù)范圍為129～512點，內存容量為3.6～13KB。中型PLC除具有小型、超小型PLC的功能外，還增加了數(shù)據(jù)處理能力，適用于小規(guī)模的綜合控制系統(tǒng)。

(4)大型PLC：I/O點數(shù)范圍為513～896點，內存容量為13KB以上。

(5)超大型PLC：I/O點數(shù)為896點以上，內存容量為13KB以上。上述劃分方式并不十分嚴格，也不是一成不變的。隨著PLC的不斷發(fā)展，劃分標準已有過多次的修改?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

可編程序控制器還可以按功能分為低檔機、中檔機和高檔機。低檔機以邏輯運算為主，具有定時、計數(shù)、移位等功能。中檔機一般有整數(shù)及浮點運算、數(shù)制轉換、PID調節(jié)、中斷控制及聯(lián)網功能，可用于復雜的邏輯運算及閉環(huán)控制場合。高檔機具有更強的數(shù)字處理能力，可進行矩陣運算、函數(shù)運算，完成數(shù)據(jù)管理工作，有更強的通信能力，可以和其他計算機構成分布式生產過程綜合控制管理系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯陌垂δ軇澐旨鞍袋c數(shù)規(guī)模劃分是有一定聯(lián)系的。一般來說，大型機、超大型機都是高檔機。機型和機器的結構形式及內部存儲器的容量一般也有一定的聯(lián)系，大型機一般都是模塊式機，都有很大的內存容量?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述1.2.3可編程序控制器的特點

PLC能如此迅速發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，還有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)控制領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經濟等問題。其主要特點如下：

1.編程方法簡單易學梯形圖是可編程序控制器使用最多的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。梯形圖語言實際上是一種面向用戶的高級語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖程序時，應先用解釋程序將它“翻譯”成匯編語言后再去執(zhí)行?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

2.功能強，性能價格比高一臺小型可編程序控制器內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，它具有很高的性能價格比?？删幊绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網，實現(xiàn)分散控制與集中管理?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強可編程序控制器產品已經標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯陌惭b接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線?？删幊绦蚩刂破饔休^強的帶負載能力，可以直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

4.可靠性高，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障?？删幊绦蚩刂破饔密浖娲罅康闹虚g繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10～1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。可編程序控制器采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產現(xiàn)場?？删幊绦蚩刂破饕驯粡V大用戶公認為是最可靠的工業(yè)控制設備之一。可編程序控制器原理及應用第1章概述

5.系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少?？删幊绦蚩刂破鞯奶菪螆D程序一般采用順序控制設計法。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比繼電器系統(tǒng)電路圖的設計時間要少得多?？删幊绦蚩刂破鞯挠脩舫绦蚩梢栽趯嶒炇夷M調試，輸入信號用小開關來模擬，通過可編程序控制器上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調試時間比繼電器系統(tǒng)要少得多?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

6.維修工作量小，維修方便可編程序控制器的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能?？删幊绦蚩刂破骰蛲獠康妮斎胙b置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù)可編程序控制器上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明產生故障的原因，用更換模塊的方法迅速地排除故障?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

7.體積小，能耗低對于復雜的控制系統(tǒng)，使用可編程序控制器后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型可編程序控制器的體積僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關柜的體積縮小到原來的1/2～1/10。可編程序控制器的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，加上開關柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費用。可編程序控制器原理及應用第1章概述1.3可編程序控制器的功能和應用

1.開關邏輯和順序控制這是PLC應用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或十分復雜的控制要求。可編程序控制器原理及應用第1章概述

2.模擬控制在工業(yè)生產過程中，許多連續(xù)變化的需要進行控制的物理量，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實現(xiàn)工業(yè)領域對模擬量控制的廣泛要求，目前大部分PLC產品都具備處理這類模擬量的功能。特別是當系統(tǒng)中模擬量控制點數(shù)不多，同時混有較多的開關量時，PLC具有其他控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢。另外，某些PLC產品還提供了典型控制策略模塊，如PID模塊，從而可實現(xiàn)對系統(tǒng)的PID等反饋或其他模擬量的控制運算?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

3.定時控制

PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時器與計數(shù)器。對于定時器，其定時間隔可以由用戶加以設定。對于計數(shù)器，如果需要對頻率較高的信號進行計數(shù)，則可以選擇高速計數(shù)器。

4.數(shù)據(jù)處理新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進行算術運算、數(shù)據(jù)傳送，而且還能進行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些PLC還可以進行浮點運算和函數(shù)運算?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

5.信號聯(lián)鎖系統(tǒng)

信號聯(lián)鎖是安全生產所必需的。在信號聯(lián)鎖系統(tǒng)中，采用高可靠性的PLC是安全生產的要求。對安全要求高的系統(tǒng)還可采用多重的檢出元件和聯(lián)鎖系統(tǒng)，而對其中的邏輯運算等，可采用冗余的PLC實現(xiàn)。

6.通信聯(lián)網把PLC作為下位機，與上位機或同級的可編程序控制器進行通信，可完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產過程的信息控制和管理，因此PLC是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述1.4可編程序控制器與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較

1.PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC所取代已是必然趨勢。繼電器控制柜是針對一定的生產機械、固定的生產工藝設計的，采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的邏輯控制、定時、計數(shù)等功能，一旦生產工藝過程改變，則控制柜必須重新設計、重新配線。而PLC由于應用了微電子技術和計算機技術，各種控制功能都是通過軟件來實現(xiàn)的，因此只要改變程序并改動少量的接線端子，就可適應生產工藝的改變。從適應性、可靠性、方便性及設計、安裝、維護等各方面進行比較，PLC都有顯著的優(yōu)勢。因此在用微電子技術改造傳統(tǒng)產業(yè)的過程中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)大多數(shù)將被PLC所取代?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

2.PLC與工業(yè)控制計算機的比較工業(yè)控制計算機是通用微型計算機適應工業(yè)生產控制要求發(fā)展起來的一種控制設備。硬件結構方面總線標準化程度高、兼容性強，并且軟件資源豐富，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、計算工作量大的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)控制機控制生產工藝過程，要求開發(fā)人員具有較高的計算機專業(yè)知識和微機軟件編程的能力。

PLC最初是針對工業(yè)順序控制應用發(fā)展而來的，硬件結構專用性強，通用性差，很多優(yōu)秀的微機軟件也不能直接使用，必須經過二次開發(fā)。但是，PLC采用了工廠技術人員熟悉的梯形圖語言編程，易學易懂，便于推廣應用?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

從可靠性方面看，PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場應用而設計的，結構上采用整體密封或插件組合型，并采取了一系列抗干擾措施，具有很高的可靠性。而工控機雖然也能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境下可靠運行，但畢竟是由通用機發(fā)展而來的，在整體結構上要完全適應現(xiàn)場生產環(huán)境，還要做不少工作。另一方面，PLC用戶程序是在PLC監(jiān)控程序的基礎上運行的，軟件方面的抗干擾措施在監(jiān)控程序里已經考慮得很周全，而工控機用戶程序則必須考慮抗干擾問題，一般的編程人員很難考慮周全。這也是工控機應用系統(tǒng)比PLC應用系統(tǒng)可靠性低的原因。盡管現(xiàn)代PLC在模擬量信號處理、數(shù)值運算、實時控制等方面有了很大提高，但在模型復雜、計算量大且較難、實時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機則更能發(fā)揮其專長。可編程序控制器原理及應用第1章概述

3.PLC與集散控制系統(tǒng)的比較集散控制系統(tǒng)又稱分散控制系統(tǒng)，它是專門為工業(yè)過程控制設計的過程控制裝置。它的主要應用場合是連續(xù)量的模擬控制，而PLC的主要應用場合是開關量的邏輯控制。因此，它們在設計思想上是有一定區(qū)別的。可編程序控制器原理及應用第1章概述PLC是按掃描方式工作的，而集散控制系統(tǒng)是按用戶的程序指令工作的。因此，PLC對每個采樣點的采樣速度是相同的；而在集散控制系統(tǒng)中，可根據(jù)被檢測對象的特性采用不同的采樣速度，例如，對流量點的采樣周期是1s，對溫度點的采樣周期是20s等。此外，在集散控制系統(tǒng)中，可有多級優(yōu)先級中斷的設置，而PLC通常不采用中斷方式。在存儲器的容量上，由于PLC所需的運算大多是邏輯運算，因此，所需的存儲器容量較小，而集散控制系統(tǒng)需進行大量的數(shù)學運算，所以存儲器容量較大。在運算速度方面，模擬量的運算速度可較低，而開關量的運算需要有較高的速度?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述

除了部分分散過程控制裝置安裝在現(xiàn)場，需要按現(xiàn)場的工作環(huán)境設計外，集散控制系統(tǒng)是按照安裝在控制室設計的，而PLC是按照現(xiàn)場工作環(huán)境的要求設計的，對元器件的可靠性方面有專門的考慮，在可靠性方面兩者都有較高的要求?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述1.5可編程序控制器的發(fā)展趨勢

在短短的20多年中，PLC得到了如此飛速的發(fā)展，并在各行各業(yè)得到了廣泛的應用，這些事實說明，PLC具有強大的生命力。PLC將在工業(yè)控制領域發(fā)揮越來越大的作用，并將成為工業(yè)控制領域的主要控制設備。

PLC將向兩個方面發(fā)展：一方面向著大型化的方向發(fā)展，另一方面則向著小型化的方向發(fā)展?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述PLC向大型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在下列幾個方面：

(1)與DCS、SCADA相互滲透，出現(xiàn)你中有我、我中有你的情況。為了在工業(yè)過程控制領域中有較大的應用市場，各制造企業(yè)紛紛學習其他企業(yè)產品的優(yōu)點，取長補短，從而使產品的適用范圍擴大，應用的規(guī)模從幾十點擴展到成百上千點，功能也從單一的邏輯運算擴展到幾乎能滿足所有的用戶需求。此外，采用通信和開放的策略，使優(yōu)化、計劃、調度等功能也能夠在PLC內實現(xiàn)，不同產品通信的實施也使應用的范圍趨向多元化?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述(2)向CIMS、CIPS發(fā)展，成為它們的一個分支。制造業(yè)的發(fā)展離不開PLC的發(fā)展，CIMS和CIPS、機器人和FMS等的實施也離不開PLC的發(fā)展。因此，對PLC提出了功能、速度、通信、管理等方面的要求，這為PLC向大型化方向發(fā)展提供了用武之地。

(3)向大型化方向發(fā)展的另一標志是產品硬件性能的發(fā)展。PLC產品的處理器已從早期的1位，向8位、16位，甚至向32位、64位發(fā)展。運算速度也大大提高，它的晶振頻率從幾兆赫，向幾十兆赫發(fā)展。隨著計算機技術的發(fā)展，晶振頻率已可達到100MHz到幾百兆赫，并從單CPU的處理向多CPU的并行處理發(fā)展等。模塊化的結構使得產品的適應性得到改善。存儲器的容量也成倍增加，從幾千字節(jié)發(fā)展到幾萬字節(jié)，直到幾兆字節(jié)、幾十兆字節(jié)等?？傊?，由于硬件性能的提高，使PLC向大型化方向有了很大的發(fā)展?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述(4)軟件功能的發(fā)展是PLC向大型化方向發(fā)展的重要標志。一些國外的PLC生產企業(yè)不僅對硬件的制造進行投資，而且，從兩個方面對軟件進行投資，一種方式是收購或兼并軟件廠商，另一種方式是在公司內部成立軟件開發(fā)部。對軟件的大量投資，使用戶在不增加投資費用的前提下能得到更多、更好、更實用的功能。近期推出的PLC產品大多數(shù)已采用Windows98/2000或WindowsNT作為編程和操作的平臺，使用戶可以很方便地學會操作和使用。可編程序控制器原理及應用第1章概述(5)PLC的應用領域越來越廣。PLC的應用早已從機械制造行業(yè)的應用向各行各業(yè)的應用發(fā)展。例如，在食品加工、煉油、化工、冶金、紡織、制漿和造紙、廢水處理、制藥和電子等行業(yè)的應用正如雨后春筍，不斷壯大。根據(jù)國外的估計，PLC目前的年銷售量已超過2億臺?？删幊绦蚩刂破髟砑皯玫?章概述PLC向小型化方向發(fā)展，主要表現(xiàn)在下列幾個方面：

(1)在設備級采用PLC。對一些工業(yè)過程的設備控制，采取化整為零的控制策略，采用配套的PLC，并配備了專用的控制柜、操作臺和監(jiān)視器等。例如，對鍋爐設備而言，它有進水閥、蒸汽閥、燃料閥和空氣閥，以及各種電動機和有關設備，采用配套的PLC可完成啟動和熄火等