PLC（Programmable Logic Controller）简史（可编程逻辑控制器）.docx

P1.C（Programmable1.ogicController）简史P1.C（Programmable1.ogicController）即可编程序逻辑控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，也是现代工业自动化系统的重要组成部分，那么它是怎么诞生的呢？工业需求催生P1.C诞生二战后，美国凭借汽车、钢铁、飞机等领域的绝对优势成为世界制造业霸主,1948-1966年期间，美国一直是全球最大的贸易顺差国，在强大的制造业驱动下，美国需要更先进的生产工具来推动其制造业的发展。在此背景下，1947年12月23日，美国贝尔实验室正式地成功演示了第一个基于错半导体的具有放大功能的点接触式晶体管，标志着现代半导体产业的诞生和信息时代的开启，为后续的工业自动化控制飞速发展奠定了基础。1968年，美国通用汽车公司在对工厂生产线调整时，发现继电器、接触器控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便以及可靠性差，于是提出“通用十条”招标指标，意在取代继电气控制装置。成立于1957年的DEC公司（美国数字设备公司），一直专注于开发小型计算机系统，看到通用汽车的招标要求后，创始人之一奥尔森接标，最终DEC开发了一套全新的控制系统一一PDP-14,用于控制齿轮磨床，这就是世界上第一台可编程逻辑控制器。PDP-14本质是把DEC最成功的“迷你机”PDP-8增加了工业I/O接口，由一个控制单元和几个外部接口盒组成；控制单元包括一个可变大小的RoM,最多包含4k的12位指令；存储器分为256个字节；通过扩展最多可以处理256个输入输出。但DEC的PDP-14有一个缺陷，就是修改程序需要把产品发回DEe公司，整个处理过程耗时一周，导致它运行至1970年后被替换。PDP-14的诞生，其实只是P1.C出现的开胃菜，与DEC同时竞标的还有信息仪表公司（3-1）和贝德福德协会（BedfordAssociates）,他们也分别推出了相应的产品。信息仪表公司（3-1）为通用交付的设备为PDQ-Il,其最大的优势是能提供高级逻辑运算功能，适用于正离合器生产线的控制。但该产品也存在修改程序不便的缺陷，在GM一直运行到1971年后，被ModiCOn084全面替换。接下来主角诞生了，由DiCkMOrley和GeorgeSchwenk于1964年成立的贝德福德协会（BedfordASSOCiateS）也获得了通用的原型机测试资格。DiCkMOrIey只因厌倦了重复的机床操作员工作，想要发明一个集所有功能于一个编辑器的“神器”，于是写出了自己的梯形图逻辑。1968年Bedford成立了第七家控制公司，取名Modicon（莫迪康），其在DiCkMorIey领导下于1969年成功推出了自己的P1.C产品，基于该产品是ModiCon的第84个项目，产品取名“Modicon084”。084编程相对简单，用户插入编程单元，选择适当的软件模块，然后键入梯形图即可快速进行编程；同时安装在硬质外壳内，提高了安全等级，这是DEC的PDPj4、3-1的PDQ-II所无法比拟的，最终在1971年全面替代另两个竞品。ModiCOn随后又于1973年推出“184”、1975年推出“284”、1979年推出工业通信网络ModbUs、1994年推出QUanmm（中文名“昆腾”）系列P1.C,最终于1997年被施耐德收购并成为施耐德旗下第4个主要品牌。而DickMorley所发明的“Modicon084”可编程控制器及后续产品很快在离散制造业的控制器中占据统治地位，还逐渐扩散到流程工业和间歇制造的批量生产过程，DiCkMOrley由此被誉为“P1.C之父对自己所发明的P1.C产品对工业的贡献，DickMorley曾在采访中如此比喻：IPod卖的是音乐，奔驰卖的是知名度；而P1.C卖的是上市时间，汽车制造商原本要6-9个月的时间才能使新产品上市，用了P1.C后就只需要6-9周，这相当于节省了很大一笔钱！进入快速发展期DiCkMorle基于集成电路和电子技术发展的控制装置使得电气控制功能实现程序化，功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展，这就是第一代可编程序控制器，但当时还不叫P1.C,而是叫做PC（ProgrammableController）o后来随着个人电脑（也叫PO的快速发展，为了反映可编程控制器的功能特点，美国A-B公司将可编程序控制器命名为可编程序逻辑控制器Programmable1.ogicController,即P1.C,并将“P1.C”作为其产品的注册商标。当美国人发明了P1.C之后，其他国家也纷纷跟进，1971年日本成功研制出第一台P1.C产品DCS-8；紧接着1973年德国西门子公司也研制出欧洲第一台型号为SIMATICS4的可编程逻辑控制器。虽然现在的中国在半导体领域很弱，但在上世纪，中国与国际先进国家几乎同步研究半导体、电子技术，因此在欧美研制出P1.C不久后，中国也于1974年研制出第一台可编程逻辑控制器，并于1977年开始在工业上进行应用。从上世纪70年代中后期开始，P1.C进入了实用化发展阶段，计算机技术得以全面引入P1.C中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PlD功能以及极高的性价比，都奠定了其在现代工业中的地位。自上世纪80年代初开始，P1.C在先进工业国家中已获得广泛应用，同时世界上生产P1.C的国家日益增多，产量日益上升，标志着P1.C已经步入成熟应用阶段。至90年代中期，这段时间是P1.C发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%o在这时期P1.C在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力方面也得到了大幅度提高，P1.C逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。到20世纪末期，工业发展大爆发，诞生了各种各样的大型机和超小型机、特殊功能单元、各种人机界面单元、通信单元等产品，为更加适应于现代工业，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套变得更加容易。在多年的生产实践中，P1.C已经与DCS（集散控制系统）、IPC（工业计算机技术）三足鼎立，同时还在其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的市场份额。近年，IPC和FCS（现场总线技术）发展迅速，挤占了一部分P1.C市场，P1.C增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，仍将是无法取代的存在。P1.C的主要分类及应用从上世纪90年代开始，P1.C就根据I/O点数发展出小、中、大型等多种类型产品。小型P1.CI/O点数V256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下；主要代表产品有美国通用电气（GE）公司的GE-I型、美国德洲仪器公司的TlIO0日本三菱电气公司的F/F1/F2、日本立石公司（欧姆龙）的C20/C40、德国西门子公司的S7-200、日本东芝公司的EX20/EX40、中外合资无锡华光电子工业有限公司的SR-20/21等；中型P1.CI/O点数2562048点；双CPU,用户存储器容量28K,代表产品有德国西门子公司的S7-300、无锡华光的SR-400、德国西门子公司的SU-5SU-6、日本立石公司的C-5OO、GE公司的GE-11I等；大型P1.CI/O点数2048点；多CPU,16位、32位处理器，用户存储器容量816K,代表产品有德国西门子公司的S7-400、GE公司的GE-IV、立石公司的C-2000、三菱公司的K3等。目前大型、超大型的P1.C产品也不少，单机支持300回路和65000点I/O设备也日益得到重视。不过整体看，I/O点数64的P1.C销售额占整体P1.C市场总量的47%,64-256点数P1.C占31%,微型、小型P1.C占据市场的绝对主流，而I/O点数大于256的中型、大型、超大型P1.C累计市场容量才22%。P1.C主要应用于纺织、机械、电梯、冶金、电力、石油、市政、化工、楼宇建筑、建材、机床、塑料机械、橡胶机械、电子专用设备等行业，而汽车业是最有潜力的P1.C行业之一。目前全球300多品种P1.e产品中，应用在汽车上的最多，达23%,其后分别为粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。主要品牌中，西门子、施耐德、罗克韦尔（A-B）、OMRON、三菱、GE等少数几家企业是绝对的行业巨头，其中罗克韦尔、施耐德、西门子长期把持中国大型P1.C市场的强三强，西门子独占中型P1.C市场半壁江山。而国内的30家P1.C生产厂家中，都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，我国尚未形成P1.C制造产业化；不过已经可以在小型、微型等P1.C领域与国际品牌同台竞技。可编程逻辑控制器（PrOgrammable1.OgiCCOntroner,P1.C）用途、特点、分类及编程可编程逻辑控制器（PrOgrammable1.OgiCControIler,P1.C）,一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能，所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断地发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等各类功能，名称也改为可编程控制器（ProgrammableCOntroner）,但是由于它的简写PC与个人电脑（PerSOnaICOmPUter）的简写相冲突，加上习惯的原因，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并仍使用P1.C这一缩写。在制造工业中存在大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作和按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的一离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，使P1.C发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。P1.C厂家在原来CPU模板上提逐渐增加了各种通讯接口，现场总线技术及以太网技术也同步发展，使P1.C的应用范围越来越广泛。P1.C具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因。自从1969年第一台P1.C研制成功并应用到汽车制造自动装配生产线上以来，P1.C不断更新换代。特别是近二十年来，可编程序控制器技术发展迅速，功能日益强大，在生产过程中应用十分广泛，作为工业自动化技术三大支柱之一在经济领域中发挥着越来越重要的作用。P1.C是以传统顺序控制器为基础，综合了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术而形成的新型通用工业自动控制装置，是现代工业控制的重要支柱。本文主要介绍P1.C的用途、特点、分类及性能指标。一、P1.C发展历史1969年，美国数字化设备公司研制出第一台可编程控制器(PDP-14),在通用汽车公司的生产线上试用后，效果显著；1971年，日本研制出第一台可编程控制器(DCS-8)；1973年，德国研制出第一台可编程控制器；1974年，我国开始研制可编程控制器：1977年，我国在工业应用领域推广P1.C。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是P1.C发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，P1.C在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，P1.C逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。二、P1.C基本用途最近十几年来，随着微处理芯片及有关元件的价格大幅度下降，P1.C的价格也随之下降，而功能却大大增强，能解决复杂的计算和通信问题，因而P1.C的应用面越来越广。目前，P1.C在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。P1.C的应用范围通常可分成以下5类。(1)顺序控制顺序控制是P1.C应用最广泛的领域,也是最适合P1.C发挥特长的领域。P1.C顺序控制用来取代传统的继电器顺序控制。P1.C应用于单机控制、多级群控、生产自动线控制等场景，例如注塑机械、印刷机械、订书机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。(2)运动控制P1.C制造商目前已提供了步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。在多数情况下，P1.C把描述目标位置的数据发送给控制模块，其输出移动i轴或数轴以达到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。相对来说,位置控制模块比计算机数字控制(ComPUterNUmberControl,CNC)装置体积更小，价格更低，速度更快，操作更方便。(3)过程控制P1.C还能监控大量的物理参数，例如温度、压力、流量、液位和速度等。比例-积分-微分(ProPOrtiOnIntegratiOnDifferentiation,PID)模块使P1.C具有闭环控制的功能，即一个具有PID控制能力的P1.C可用于过程控制。当过程控制中某个变量出现偏差时，PlD控制算法会计算出正确的控制量，把输出保持在设定值上。(4)数据处理在机械加工中，P1.C作为主要的控制和管理系统用于CNC系统中，可以完成大量的数据处理工作。(5)通信网络P1.C的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台P1.C之间的通信、P1.C与其他智能控制设备(如计算机、变频器、数控装置等)之间的通信。P1.C与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。三、P1.C的特点(1)可靠性高，抗干扰能力强为了满足工业生产对控制设备安全性与可靠性的要求,P1.C采用了微电子技术，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，在结构上充分考虑了工业生产环境下温度、湿度、粉尘、振动等方面的影响：在硬件上采用了隔离、滤波、屏蔽、接地等抗干扰措施；在软件上采用了故障诊断、数据保护等措施。这些技术使得P1.C具有较高的抗干扰能力。目前各个厂家生产的P1.C,平均无故障时间都远超国际电工委员会(IntemationalElectrotechnicalCommission,IEC)规定的10万小时，有的甚至达到了几十万小时。(2)通用灵活P1.C产品已经序列化生产,结构形式多种多样,在机型选择上有很大的余地。另外，P1.C及外围模块品种多，用户可以根据不同任务的要求，选择不同的组件灵活组合成具有不同硬件结构的控制装置。更重要的是，P1.C控制系统的主要功能是通过程序实现的，因此在需要改变设备的控制功能时，只需修改程序及少量的接线，工作量是很小的，而这是一般继电器控制系统很难做到的。(3)编程简单方便P1.C应用程序的编制非常方便。编程可采用与继电器接触器控制电路十分相似的梯形图语言，这种编程语言形象直观，容易掌握，即使没有计算机知识的人也很容易掌握。而顺序功能图(SeqUentiaIFUnCtionCharbSFC)是一种结构块控制流程图，可使编程更加简单方便。(4)功能完善，扩展能力强P1.C的输入/输出系统功能完善，性能可靠，能够适应各种形式和性质的开关量和模拟量的输入/输出。P1.C的功能单元能方便地实现D/A、A/D转换以及PID运算，实现过程控制、数字控制等功能。它还可以和其他计算机系统、控制设备共同组成分布式或分散式控制系统，能够很好地满足各种控制的需要。(5)设计、施工、调试的周期短，维护方便继电器接触器控制系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等电器元件，在P1.C控制系统中是以“软元件”形式出现的，并且又用程序代替了硬接线，因此安装接线工作量少；工作人员也可提前根据具体的控制要求在P1.C到货之前进行编程，大大地缩短了施工工期。P1.C体积小、重量轻，便于安装。P1.C具有完善的自诊断及监视等功能，对于其内部的工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态和电源状态都有显示。工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理。由于P1.C具有上述特点，使得P1.C的应用范围极为广泛，可以说只要有工厂、有控制要求就会有P1.C的应用。四、P1.C的结构P1.C实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：(1)电源P1.C的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此P1.C的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将P1.C直接连接到交流电网上去。(2)中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是P1.C的控制中枢。它按照P1.C系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当P1.C投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高P1.C的可靠性，近年来对大型P1.C还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。(3)存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。(4)输入输出接口电路1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是P1.C与现场控制的接口界面的输入通道。2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用P1.C通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。(5)功能模块如计数、定位、温度、模拟量等功能模块(6)通信模块如以太网、RS485>ProfibUS-DP通讯模块等五、P1.C技术发展呈现新的动向1、产品规模向大、小两个方向发展大型：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小型：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。2、P1.C在闭环过程控制中应用日益广泛。3、不断加强通讯功能。4、新器件和模块不断推出高档的P1.C除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块。5、编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的P1.C指令系统。6、发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。7、追求软硬件的标准化(标准工业控制编程语言IEC6U31-3颁布)。8、物联网IOT技术应用。9、与工控机技术的融合(PAC)。六、P1.C编程语言标准工业控制编程语言IEC61131-3IEC61131-3是IEC61131标准的第三部分;它定义了P1.C的软件结构、编程语言和程序执行方式;它综合了世界上广泛流行的编程语言的特点;并使其成为一种面向未来的P1.C编程语言。IEC61131-3提供了5种P1.C的标准编程语言;其中有3种图形语言：梯形图(1.AD)、功能块图(FBD);和顺序功能图(SFC);两种文本语言：结构化文本(ST)和指令表(I1.)。其中使用I1.、1.AD、SFC编制的程序都可以相互转换后进行显示、编辑。图形化编程语言梯形图(1.D-1.adderDiagram)功能块图(FBD-FunctionBlockDiagram)顺序功能图(SFCSequentialFunctionChart)文本化编程语言指令表(I1.-InStrU表On1.iSt)结构化文本(ST-StrUtUredTeXt)IEeU31-3的编程语言是IEC工作组对世界范围的P1.C厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准。它不但适用于P1.C系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域，为P1.C编程语言的全球规范化做出了重要的贡献。继电器梯形图(1.D)继电器梯形图(1.D-1.adderDiagram)语言是P1.C首先采用的编程语言，也是P1.C最普遍采用的编程语言。梯形图编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的，与继电器控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。P1.C的设计初衷是为工厂车间电气技术人员而使用的，为了符合继电器控制电路的思维习惯。作为首先在P1.C中使用的编程语言，梯形图保留了继电器电路图的风格和习惯，成为广大电气技术人员最容易接受和使用的语言。1 .软继电器P1.C梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与P1.C存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。如果该存储单元为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”,其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。2 .能流有一个假想的“概念电流”或“能流”（P。WerFloW）从左向右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动。利用能流这一概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。3 .母线梯形图两侧的垂直公共线称为母线（BUSbar）。在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。4 .梯形图的逻辑解算根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。1、与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；2、与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于掌握和学习；3、与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（PoWerFk）W）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待；4、与指令表程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。功能块图（FBD）功能块图（FBD-FunctionBIoCkDiagram）采用类似于数字逻辑门电路的图形符号，逻辑直观，使用方便，它有梯形图编程中的触电和线圈等价的指令，可以解决范围广泛的逻辑问题。1、以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易;2、功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性；3、对控制规模较大、控制关系较复杂的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少。顺序功能图(SFC)顺序功能图(SFC-SequentialFunctionChart)亦称流程图或状态转移图，是一种图形化的功能性说明语言，专用于描述工业顺序控制程序，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。1、以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；2、对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；3、常用于系统的规模较大，程序关系较复杂的场合；4、只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此,整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。指令表指令表(I1.-Instruction1.ist)编程语言类似于计算机中的助记符汇编语言，它是可编程控制器最基础的编程语言，所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。1、采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握的特点；2、在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；3、与梯形图有一一对应关系，其特点与梯形图语言基本类同。结构化文本(ST)结构化文本(ST-StruturedText)是一种高级的文本语言，可以用来描述功能,功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描述步、动作和转变的行为。结构化文本语言表面上与PASCA1.语言很相似，但它是一个专门为工业控制应用开发的编程语言，具有很强的编程能力用于对变量赋值、回调功能和功能块、创建表达式、编写条件语句和迭代程序等。1、采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；2、需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，普通电气人员无法完成。3、直观性和易操作性等性能较差；4、常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。提示注意：不是所有的P1.C都支持所有的编程语言(如功能块图、顺序功能图就有很多低档P1.C不支持)，而大型的P1.C控制系统一般都支持这5种标准编程语言或类似的编程语言。还有一些标准以外的编程语言，它们虽然没有被选择进标准语言中，但是它们是为了适合某些特殊场合的应用而开发的，在某些情况下，它们也许是较好的编程语言。比如D7-SYS的连续功能图CFC就是专为大型连续工艺控制而开发，只要调用程序中的CFC功能块就可以轻易实现象PlD控制器、计数器、定位器、斜坡函数发生器等一系列特殊功能，而且不需要专门的编程知识，只需要懂得图形化处理和标准程序块的使用，进行简单的设置即可。可编程逻辑控制器(P1.C)初识可编程逻辑控制器(PrOgrammable1.ogiCContrOner,简称P1.C)犹如一位智能化的魔术师，藏匿于数字电子设备的微处理机之中，操控着自动化控制的数字逻辑控制器，它独具匠心，将控制指令像变魔术般随时加载与执行。1 .概述最初的可编程逻辑控制器只有电路逻辑控制的功能，所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断的发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等许多的功能，名称也改为可编程控制器(ProgrammableController),但是由于它的简写与个人电脑(PersonalComputer)的简写相冲突，也由于多年来的使用习惯，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并在术语中仍沿用P1.C这一缩写。2 .发展史1)起源20世纪70年代初，工厂生产线控制系统修改难、体积大、噪声大、维护不方便，以及可靠性差的问题促进了P1.C的发展。2)实用化20世纪70年代-20世纪80年代初，微处理器的使用与计算机技术的引入使P1.C的功能发生了飞跃。3)快速发展20世纪80年代-20世纪90年代初中期，P1.C逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。4)进步和完善20世纪80年代-20世纪90年代初中期，出现大型机和超小型机，诞生了各种各样的特殊功能单元，各种人机界面单元，使应用P1.C的工业控制更加容易,使用更加广泛。3 .基本结构各种可编程逻辑控制器(P1.C)的结构组成大致一样，核心部件包括中央处理器(CPU)、供电设备、存储器以及输入输出接口(1/0口)等。*«口r元r口4 .应用可编程逻辑控制器(P1.C)在工业控制领域具有广泛应用。在P1.C出现之前，实现相同功能的自动化系统通常需要大量继电器和计数器。如今，经过编程的简单P1.C模块已基本取代了这些复杂设备。P1.C的系统程序在出厂前已完成初始化，用户可根据需求自行编辑相应用户程序，以满足多样化的自动化生产需求。P1.C发展早期大事记(1968-1994)P1.C是可编程逻辑控制器的英文缩写，是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。下面来简要回顾一下P1.C的早期历史！说明：有些事件的具体日期在不同参考文献和当事人回忆文章中也有出入，本文选择相对权威的一种，关于公司名称，主要记录产品推出时的公司名称，有错误之处欢迎指正。1968年1月，美国BedfordAssociates公司在RichardMorley领导下开发一种可编程控制器，支持用梯形图逻辑编程。1968年3月,通用汽车GM(HydramaticTransmissionManufacturingDivisioninYpsilanti,Michigan)的standardMachineControIlern项目立项。1968年6月，通用汽车的StOne起草了通用控制器的技术规格，包括：控制器应该采用模块化结构，能承受工厂的电磁干扰，振动、粉尘、潮湿等恶劣条件。IO接口支持多路数字隔离输入和数字输出并具有可扩展性，具有数据掉电保持功能，支持定时控制功能。先后有几家公司响应了GM的需求并提交了原型机。1968年10月，BedfordAssociates创建新公司来推动新的可编程控制器的产业化，公司名Modicon来自“ModularDlgitalCONtroller”的缩写。新产品命名为Modicon084o1969年6月，DEC公司向GM提交了PDP-14控制器，基于PDP-8小型机和扩展IO设计，该控制器不支持用户自主编程。31公司向GM提交了PDQIl原型控制器。1969年11月，Morley为通用汽车展示MOdiCOnO84,随后通用汽车将其用于生产线控制。MOHey被普遍认为是“P1.C之父”。1969年12月，Modicon公司提交第一个关于P1.C的专利DigitalcomputerindustrialcontrollersystemandapparatusK1970年，31向GM提交第二轮样机PMC(ProgrammableMatrixController)«1971年，AllenBradley公司收购31公司。1971年，AllenBradley公司的工程师OdoJosefStruger和ErnstDummermuth开发了新一代控制器取代之前的PMC,型号为Bulletin1774,命名为Programmable1.ogicController(P1.C),采用专用的编程终端T3,该结构申请了美国专利US3942158oOdoJosefStruger后来成为IEEE会士，Rockwell公司技术副总裁，为AllenBradley公司的P1.C架构设计和P1.C编程语言国家标准的制定做出重要贡献。1973年，Modicon公司的MikeGreenberg和1.eeRousseau开发了新一代控制器Modicon184o1977年，GOUIdEleCtrOniCS收购MOdiCOn公司，80年代，MOdiCOn产品线卖给德国AEG公司，90年代法国施耐德公司收购MOdiCon产品线。1977年，AlIenBradIey公司推出基于微处理器的P1.C产品P1.C-2,使用了Intel的8080微处理器。在这之前，AMD公司的2901和2903位片式处理器在Modicon和AB的P1.C中获得广泛使用。1977年，德国标准DIN40719-6功能块图(FUnCtiOnBlOCkDiagramS)标准发布。1978年，日本三菱电机推出P1.C产品ME1.SEC-008。1979年，Motorola公司发布68000系列32位微处理器，该处理器在于AllenBradley和Siemens公司的P1.C产品中获得成功应用。1979年，MOdiCOn公司发布MOdbUS协议。1982年，一种图形化顺序逻辑描述语言GRAFCET成为法国标准NFC03-190,GRAFCET是IEC61131-3P1.C编程标准中的SFC语言的基础。法国Telemecanique公司的P1.C支持GRAFCET编程。1982年，德国制定VDI2880指南。1982年,IEC65B完成IECIl31第一稿。1983年，德国制定DlNI9239编程标准。1983年，Siemens发布SimaticS5o1984年,ScottCNifferer和JOSePhJ.Menter创办了ICOMSoftware公司,ICOM编程软件可以与AIIenBradleyP1.C配合使用，取代T3终端。另一家P1.C编程软件公司TaylorlndustriaISoftware也支持多家P1.C产品的编程。ICOM和Taylor是当时最主要的两家独立P1.C编程软件公司。1985年，Rockwell公司收购AllenBradley公司。1985年，日本三菱发布A系列P1.C。1986年,Rockwell公司发布基于Motorola68000嵌入式处理器的产品P1.C-5o1988年，GRAFCET成为IEC848国际标准。1990年,IEC1131-1,IEClI31-2标准发布。1992年，P1.COPen组织成立，致力于推广IECII31标准。1993年3月，IECl131-3发布第一版，综合了其他国际标准：IEC5O,IEC559,1EC617-12,IEC617-13,IEC848,lSOAFNOR,ISOIEC646,ISO8601,IS07185,IS07498o确定了五种标准化的P1.C编程语言。(IECU31的标准号后来改为IEC61131)1993年，Siemens公司制定完成Profibus-DP现场总线标准。1994年，Modicon产品线发布Quantum系列P1.Co1994年，Rockwell公司收购ICoM公司。1994年，SiemenS公司发布S7系列P1.C。