可編程控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC或PC，在現(xiàn)代工業(yè)控制中占有重要地位。本文對(duì)其基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行簡要介紹。
　　 一、PLC的起源
　　 PLC是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自1836年繼電器問世，人們就開始用導(dǎo)線將它同開關(guān)器件巧妙地連接，構(gòu)成用途各異的邏輯控制或順序控制。上世紀(jì)60年代末，它不斷吸收微計(jì)算機(jī)技術(shù)使之功能不斷增強(qiáng)，逐漸適合復(fù)雜的控制任務(wù) 。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的飛速發(fā)展、微處理器的出現(xiàn)，以及流程加工行業(yè)（如汽車制造業(yè)）對(duì)生產(chǎn)流程迅速、頻繁變更的需求，PLC技術(shù)出現(xiàn)并快速發(fā)展。
　　 目前，PLC在小型化、大型化、大容量、強(qiáng)功能等方面有了質(zhì)的飛躍，使早期的PLC從最初的邏輯控制、順序控制，發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。但是，仍然沿用著順序掃描、程序控制等基本模式及CPU+通信+I/O的基本結(jié)構(gòu)。
　　 PLC之所以有生命力，在于它更加適合工業(yè)現(xiàn)場和市場的要求：高可靠性、強(qiáng)抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價(jià)格長壽命。它的輸入輸出端更接近現(xiàn)場設(shè)備，不需添加太多的中間部件或需要更多的接口，這樣節(jié)省了用戶時(shí)間和成本。PLC的下端(輸入端)為繼電器、晶體管和晶閘管等控制部件，而上端一般是面向用戶的微型計(jì)算機(jī)。人們?cè)趹?yīng)用它時(shí)，可以不必進(jìn)行計(jì)算機(jī)方面的專門培訓(xùn)，就能對(duì)可編程控制器進(jìn)行操作及編程。
　　
　　 二、PLC的功能
　　 1、數(shù)據(jù)采集與輸出。
　　 2、控制功能?！“樞蚩刂?、邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等。
　　 3、數(shù)據(jù)處理功能。包括基本數(shù)學(xué)運(yùn)算、比較、對(duì)字節(jié)的運(yùn)算、PID運(yùn)算、濾波等。
　　 4、輸入/輸出接口調(diào)理功能?！【哂蠥/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，通過I/O模塊完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)，具有溫度、運(yùn)動(dòng)等測量接口。
　　 5、通信、聯(lián)網(wǎng)功能?！‖F(xiàn)代PLC大多數(shù)都采用了通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有RS232或RS485接口，可進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái) PLC可彼此間聯(lián)網(wǎng)、通信，外部器件與一臺(tái)或多臺(tái)可編程控制器的信號(hào)處理單元之間，實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)交換，如程序轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)文檔轉(zhuǎn)移、監(jiān)視和診斷。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)PLC構(gòu)成"集中管理、分散控制"的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。通常所說的SCADA系統(tǒng)，現(xiàn)場端和遠(yuǎn)程端也可以采用PLC作現(xiàn)場機(jī)。
　　 6、支持人機(jī)界面功能。提供操作者以監(jiān)視機(jī)器/過程工作必需的信息。允許操作者和PC系統(tǒng)與其應(yīng)用程序相互作用，以便作決策和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)的分散和集中操作與監(jiān)視系統(tǒng)。
　　 7、編程、調(diào)試等，并且大部分支持在線編程。
　　
　　 三、PLC的主要特點(diǎn)
　　　　 1、可靠性高。PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10~20萬h，且均有完善的自診斷功能。
　　　　 2、結(jié)構(gòu)形式多樣，模塊化組合靈活。有固定式適于小型系統(tǒng)或機(jī)床，組合式適于集控制系統(tǒng)。最少的PLC只有6點(diǎn)，而AB的ControlLogix系統(tǒng)的容量達(dá)128000點(diǎn)。
　　　　 3、功能強(qiáng)大。
　　　　 4、編程方便?？刂凭哂袠O大靈活性。
　　　　 5、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。適應(yīng)高溫、振動(dòng)、沖擊和粉塵等惡劣環(huán)境以及電磁干擾環(huán)境。
　　　　 6、安裝、維修簡單
　　　　 7、與DCS相比，價(jià)格低。
　　　　 8、當(dāng)前PLC產(chǎn)品緊跟現(xiàn)場總線的發(fā)展潮流。

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　　 四、PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信
　　 PLC的通信包括PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間以及PLC與其他智能設(shè)備間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成"集中管理、分散控制"的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要，各PLC系統(tǒng)或遠(yuǎn)程I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
　　 目前各廠商都主推各自的總線標(biāo)準(zhǔn)，如西門子Profibus、A-B ControlNet及DeviceNet、莫迪康Modbus等等。但其構(gòu)成的"集中管理、分散控制"分布式控制方式是十分類似的。如ROCKWELL（A-B）推出了"全方位自動(dòng)化"的理念，推薦三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即1）設(shè)備層（DeviceNet為代表）；2）控制層（ControlNet為代表）；3）管理層（EtheNet）。
　　
　　 五、PLC的發(fā)展
　　 1、與DCS的差別。
　　 集散系統(tǒng)DCS從工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為中心的集散系統(tǒng)，所以其在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有一定優(yōu)勢，初期主要用在連續(xù)過程控制，側(cè)重回路調(diào)節(jié)功能，滿足快速大量數(shù)據(jù)處理要求。硬件結(jié)構(gòu)方面，總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模型復(fù)雜和計(jì)算工作量大的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢。
　　 PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來，主要用在離散制造、工序控制，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側(cè)重于開關(guān)量順序控制方面。PLC在自身發(fā)展同時(shí)，也在吸收DCS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。PLC在過程控制的發(fā)展將是與現(xiàn)場總線技術(shù)結(jié)合，發(fā)展向下拓展功能，開放總線。
　　 2、市場占有率
　　 1987年世界PLC的銷售額為25億美元，此后每年以20%左右的速度遞增。進(jìn)入90年代以來，世界PLC的年平均銷售額在55億美元以上，其中我國約占1%。當(dāng)前，PLC在國際市場上已成為最受歡迎的工業(yè)控制暢銷產(chǎn)品，用PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為世界潮流。圖1為PLC產(chǎn)品、PID調(diào)節(jié)裝置、DCS系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等銷售額（美元）的對(duì)比，圖2為市場增長率的對(duì)比。

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