可编程控制器应用技术:项目化教程9787122407054

一、可编程控制器的产生和发展

1.可编程控制器的产生

在可编程控制器被广泛应用之前，工业生产自动控制领域中继电接触器控制系统占据着主导地位。继电接触器控制系统具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点，但是，这类控制装置的体积大、动作速度较慢、功能少，尤其是由于它靠硬件接线构成系统，接线繁杂，当生产工艺或控制对象改变时，原有的接线和控制柜就必须进行相应的改变或更换，而且这种变动工作量大、工期长、费用高。可见，继电接触器系统的通用性和灵活性差，只适用于工作模式固定、控制要求较简单的场合。

随着工业生产的迅速发展，市场竞争越来越激烈，工业产品更新换代的周期日趋缩短，新产品不断涌现，传统的继电接触器控制系统，难以满足现代社会小批量、多品种、低成本、高质量生产方式的生产控制要求，因此，迫切需要一种更可靠、通用，以及依靠用户程序实现逻辑控制的新型自动控制装置，来取代继电接触器控制系统。

1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车公司（GM）为了适应汽车型号不断翻新的要求，提出了这样的设想：将计算机的功能完善、通用灵活等优点，与继电接触器控制简单易懂、操作方便、价格低廉等优点结合起来，将继电接触器控制的硬接线逻辑转变为计算机的软件逻辑编程，制造一种新型的通用控制装置，取代生产线上的继电接触器控制系统。为此，GM提出了10条要求，向制造商公开招标。新型的控制装置要达到以下10项指标：

①编程简单，可在现场修改程序；②维修方便，最好是插件式结构；③可靠性高于继电器控制装置；④体积小于继电器控制装置；⑤数据可直接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制装置竞争；⑦输入可为市电；

⑧输出可为市电，负载电流要求2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等负载元件；⑨通用灵活，易于扩展，扩展时原系统只需很小变更；⑩用户程序存储器容量至少能扩展到4K。

1969年，美国数字设备公司（DEC）根据以上设想和要求研制出世界上第一台可编程序控制器，型号为PDP-14，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功。随后，日本、联邦德国、法国等国家相继开发出各自的PLC。我国从1974年开始研制可编程控制器，1977年开始工业应用。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能，此时的控制装置为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，所以将该控制装置称之为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC。

随着微电子技术和大规模集成电路的发展，20世纪70年代后期，微处理器被应用到PLC中，从而极大扩展了其功能，不仅能进行开关量逻辑控制，还具有模拟量控制、数据处理、网络通信等多种功能，并且体积大大缩小，PLC成了真正具有计算机特征的工业控制装置，并步入了实用化发展阶段。这种采用了微处理器技术的PLC，于1980年由美国电气制造商协会正式将其命名为可编程控制器（Programmable Controller)，简称PC。国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义做了多次修改，于1987年2月颁布了第三稿并将其定义为：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、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、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统连成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

由于可编程控制器的缩写PC容易与个人计算机（Personal Computer）的简称PC相混淆，故人们通常仍把可编程控制器简称为PLC。