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 1. 可編程控制器的定義

    可編程控制器，簡(jiǎn)稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的*工業(yè)控制裝置,。在1987年電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：

    “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置,。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算,、順序運(yùn)算,、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì),。"

    2. PLC的特點(diǎn)

    2.1可靠性高，抗干擾能力

    高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造,，內(nèi)部電路采取了*的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性,。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均*時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí),。一些使用冗余CPU的PLC的平均*工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說,，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng),，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一,，故障也就大大降低,。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能,，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息,。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序,，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù),。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有*的可靠性也就不奇怪了,。

    PLC發(fā)展到今天,，已經(jīng)形成了大、中,、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品,。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合,。除了邏輯處理功能以外,，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域,。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn),，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制,、CNC等各種工業(yè)控制中,。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易,。

    2.3易學(xué)易用,，深受工程技術(shù)人員歡

    PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備,。它接口容易,，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能,。為不熟悉電子電路,、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。

    2.4系統(tǒng)的設(shè)計(jì),、建造工作量小,，維護(hù)方便，容易改造

  PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯,，大大減少了控制設(shè)備外部的接線,，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來,。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能,。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合,。

    2.5體積小,，重量輕，能耗低

    以超小型PLC為例,，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦,。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

    3. PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前,，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油,、化工,、電力、建材,、機(jī)械制造,、汽車、輕紡,、交通運(yùn)輸,、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類,。

    3.1開關(guān)量的邏輯控制

    這是PLC基本,、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,，實(shí)現(xiàn)邏輯控制,、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線,。如注塑機(jī),、印刷機(jī)、訂書機(jī)械,、組合機(jī)床,、磨床、包裝生產(chǎn)線,、電鍍流水線等,。

    3.2模擬量控制

   在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量,，如溫度,、壓力、流量,、液位和速度等都是模擬量,。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換,。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊,，使可編程控制器用于模擬量控制。

    3.3運(yùn)動(dòng)控

    PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制,。從控制機(jī)構(gòu)配置來說,，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用的運(yùn)動(dòng)控制模塊,。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,。**上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械,、機(jī)床,、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合,。

    3.4過程控制

    過程控制是指對(duì)溫度,、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制,。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī),，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制,。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法,。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊,。PID處理一般是運(yùn)行的PID子程序,。過程控制在冶金,、化工、熱處理,、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用,。

    3.5數(shù)據(jù)處理

    現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算,、邏輯運(yùn)算）,、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,、排序,、查表、位操作等功能,，可以完成數(shù)據(jù)的采集,、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較,，完成一定的控制操作,，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng),，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng),，如造紙,、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)

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西門子PLC的選擇主要應(yīng)從PLC 的機(jī)型、容量,、I/O模塊,、電源模塊、特殊功能模塊,、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮,。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭(zhēng)的性能價(jià)格比,。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素,。

一、合理的結(jié)構(gòu)型式
PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式,。
整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜,且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中,；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例,、I/O模塊的種類等方面選擇余地大,且維修方便,一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng),。

二、安裝方式的選擇
PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式,、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式,。
集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快,、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng),系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣,遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近,連線短,但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源,；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制,又要相互的場(chǎng)合,可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊,。

三、相應(yīng)的功能要求
一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算,、定時(shí),、計(jì)數(shù)等功能,對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。
對(duì)于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元,具有加減算術(shù)運(yùn)算,、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC,。對(duì)于控制較復(fù)雜,要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算 、閉環(huán)控制,、通信聯(lián)網(wǎng)等功能,可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度,選用中檔或高檔PLC,。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴,一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合,。

四,、響應(yīng)速度要求
PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器,不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC,或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí),則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度,可選用具有高速I/O處理功能的PLC,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等,。

五,、系統(tǒng)可靠性的要求
對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng),。

六,、機(jī)型盡量統(tǒng)一
一個(gè)企業(yè),應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：
1)機(jī)型統(tǒng)一,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購(gòu)和管理,。
2)機(jī)型統(tǒng)一,其功能和使用方法類似,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高,。
3)機(jī)型統(tǒng)一,其外部設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)