第一章 概述PLC.ppt

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1、第1章 概 述,1.1 可编程序控制器的基本概念1.2 可编程序控制器的主要功能和特点1.3 可编程序控制器的应用领域和发展趋势本章应掌握的内容,1.1 可编程序控制器的基本概念,1.1.1 可编程控制器的产生 在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，一旦生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，这造成了时间和资金的严重浪费。,在上个世纪60年代末，美国通用汽车公司（GM)为适应生产工艺不断更新的需要，提出了一种设想：把计算机

2、的功能完善、通用灵活等优点和继电控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制造一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，采用面向控制过程、面向问题的语言编程，使不熟悉计算机的人也能方便的使用。,1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了该装置的研制指标要求，即10项招标技术指标。其主要内容如下：(1)编程简单，可在现场修改程序。(2)维修方便，最好采用插件式结构。(3)可靠性高于继电控制装置。(4)装置的体积应小于原有继电

3、器控制柜的体积，它的能耗也应比较少。,(5)必须能与中央数据收集处理系统进行通信，以便监视系统的运行状态和运行情况。可将数据直接送入管理计算机。(6)在购买和安装费用上，应有与原有继电器控制和固态逻辑控制系统的竞争力，即具有较高的性能价格比。在成本上可与继电器控制装置竞争。(7)输入开关量可以是已有的标准控制系统的按钮和限位开关的交流115 V电压信号。,(8)输出的驱动信号必须能驱动以交流运行的电动机启动器和电磁阀线圈，每个输出量将设计为可开停和连续操纵具有115 V、2 A以下容量的电磁阀等负载设备。(9)具有灵活的扩展能力。在扩展时必须能以系统最小的变动及最短的更换和停机时间，使原有装置

4、从系统的最小配置扩展到系统的最大配置。,(10)用户存储器容量至少在4 KB以上(根据当时的汽车装配过程的要求提出)。从上述10项指标可以看出，它实际上就是当今可编程序控制器最基本的功能。将它们归纳一下，其核心为以下四点：(1)用计算机代替继电器控制盘。(2)用程序代替硬件接线。(3)输入/输出电平可与外部装置直接连接。(4)结构易于扩展。,1969年，美国数字设备公司(DEC)根据美国通用汽车公司的要求，研制成功了第一台可编程序控制器PDP-14,并在汽车自动装配线上试用获得成功。这项新技术的成功使用，在工业界产生了巨大的影响。从此可编程控制器在世界各地迅速发展起来。,1971年，日本从美国

5、引进了这项新技术，并很快研制成功了日本第一台可编程序控制器DCS-8。19731974年原西德和法国也研制出了他们的可编程序控制器。我国从1974年开始研制，1977年研制成功了以一位微处理器MC14500为核心的可编程序控制器，并开始工业应用。,4.可编程序控制器的定义 由于PLC在不断发展，因此，对它进行确切的定义是比较困难的。美国电气制造商协会(NEMA)经过四年的调查工作，于1980年正式将可编程序控制器命名为PC(Programmable Controller)，并给PC作了如下定义：,PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体来存储指令，用以执行诸如逻辑、顺序、定时、计数

6、与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模件来控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是用来执行PC的功能，亦被视同为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。,1982年，国际电工委员会(International Electrical Committee，IEC)颁布了PLC标准草案，1985年提交了第2版，并在1987年的第3版中对PLC作了如下的定义：,PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的进行数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或

7、生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体和易于扩展其功能的原则而设计。,上述的定义表明，PLC是一种能直接应用于工业环境的数字电子装置，是以微处理器为基础，结合计算机技术、自动控制技术和通信技术，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程的一种简单易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工业控制装置。,1.1.2 可编程控制器中的几个基本概念 由于可编程控制器是从继电器控制逻辑发展而来的，因此可编程控制器最基本的控制功能是顺序控制或逻辑控制，它能模拟继电器控制中的继电器、定时器、时序器等的功能，另外还引入了更多的其他功能，如计数、加、减、乘、除运算，甚至PID功能。

8、为了方便电气控制工程技术人员，PLC中许多术语、名称、编程方法等都沿用了继电器控制的概念。,当定时器的输入接通（ON)时，开始定时；定时时间到，则定时器导通，定时器相应的触点动作，可用来控制其他元件。（3）计数器：它的作用是每当其计数输入端由断开（OFF)到接通（ON)时，计一个数，即计数器记录的是其输入由断到通的次数。当计数值与预置值相等时，计数器导通。,有的PLC（如C40P)计数端由断到通时，自动减一个数，当计数值由预置值减到0时，计数器导通，其相应的触点接通或断开，可用来控制其他元件。,（4）其他元件：如时序器、加法器、编码器、减法器、译码器等。上述元件在PLC内部都是由软件实现的，并

9、不存在他们的物理实体，因此常称为“虚拟元件”或“软元件”。将它们相互连接构成复杂控制逻辑的过程称为“软连接”，放入PLC后则是一段程序。,（5）梯形图（Ladder Diagram):为了认识梯形图的概念，下面举一个简单的PLC控制的例子。【例】交流电机单向运转的启停控制 利用继电器控制的线路图如图1.1.1所示：,完成同样的控制功能,利用PLC控制时，系统接线图如图1.1.2所示。控制逻辑的PLC梯形图如图1.1.3所示。,PLC控制的助记符程序（以C40P为例）如表1.1.1所示。表1.1.1 PLC控制的助记符程序,将上述程序通过PLC的编程器送入PLC，让PLC处于运行状态，就可以控制

10、电机的启停。上述例子很简单，从中可以看出：PLC控制时要画梯形图，梯形图与继电器控制的梯形图十分相似。有的PLC可直接通过图形编程器GPC或上位机将梯形图输入到 PLC内部的存储器中。还有的PLC可利用自己特定的助记符语言将梯形图转化为助记符程序，再通过编程器送入PLC。也就是说PLC实用软件实现控制逻辑的，若要更改控制逻辑，只需重编梯形图，而不必更改硬接线。,1.2 可编程序控制器的主要功能和特点 PLC是在继电器控制逻辑的基础上，于3C（Computer,Control,Communication)技术相结合，不断发展和完善的。目前，PLC已从小规模的单机顺序控制发展到包括过程控制、位置控

11、制等场合的所有控制领域。能适应工厂自动化（FA）的PLC综合控制系统已经得到了广泛的应用。,每个生产厂家几乎都有自己的系列化产品，同一系列的产品，指令系统向上兼容，I/O模块也可以通用，有的PLC还可以相互通信。厂家一般按PLC输入输出点数和程序存储器容量，将PLC分为小型、中型和大型。一般来说，PLC输入输出点数在256点以下的称为小型，在256到1024之间的称为中型，1024以上的称为大型。,1.2.1 PLC的主要功能 目前生产的PLC或多或少的具备下列功能：1.步进顺序控制（步进控制和开关逻辑顺序控制）这种控制具有按步序顺序进行控制的功能，也就是能使生产过程中的设备按确定的次序进行开

12、和关的功能。这是PLC应用最广泛、最基本的功能。如马达控制中心、机床电器控制、供电系统保护、高炉上料系统、锅炉安全保护系统、货物存放于提取等等。,2.限时控制 PLC具有很强的定时功能，它可以为用户提供数十甚至上百个定时器。这种控制能使生产过程中的设备在进行了一个动作之后，经过规定的时间再进行下一个动作，就像继电器控制系统中的时间继电器。如马达空载启动，运行数秒后再加入额定负载；注塑机合模后经数分钟再开模等。,如直流电机不加励磁时，不能加电枢电压；散热风扇不启动时，大功率器件加不上电源；电机正传时不能反转等。,3.条件控制 设备正进行一个动作时，别的动作不能进行，也就是通常所说的“联锁”功能。

13、信号联锁是安全生产所必需的。,4.计数控制 计数控制即当某个动作达到规定地次数时，才允许进行下一个动作。计数控制功能时PLC的基本功能之一。例如，当产品个数恰好装满一箱时才离开转去包装。,5.模/数和数/模转换（模拟控制）有些PLC具有模数转换（A/D)和数模转换（D/A）功能，完成对模拟量的检测，控制和调节，度有8bit、12bit、14bit等。一般模拟电压范围由+1V+5V、0V+5V、0V+10V、-5V+5V、-10V+10V等。模拟电流范围有+4mA+20mA等。,6.数据处理 新型PLC都具有数据处理的能力，它不仅能进行算术运算、数据传送，逻辑移位、算术移位、数据检索；而且还能进

14、行数据比较、数据转换、七段译码等；有些PLC还可以进行浮点运算和函数运算。,7.通信和联网 把PLC作为下位机，与上位机或同级的可编程序控制器进行通信，可完成数据的处理和信息的交换，实现对整个生产过程的信息控制和管理，因此PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器。具体体现在：,I/O Link 遥控 即为进行远程的输入输出控制（Remote I/O)。它采用串行数据传输的手段将主站的一台较大的PLC（主机）与远处从站的I/O 终端、光传送I/O单元或PLC(从机)连接起来,主机端应安装一个远程I/O主单元，若从站用的是PLC从机，则应在从站安装一个远程I/O从单元或I/O链接单元，若用I/O链接

15、单元与主机的远程I/O主单元实现通信，则从站称为I/O Link。,PC Link 多台同类或不同类PLC进行同位链接，称为PC Link。他是通过内存Link数据互相交换信息。例如C500中设置了32个Link通道，每个通道16bit，允许8台C500进行PC Link，构成4096点I/O控制系统。,Host Link PLC与上位计算机链接，称为Host Link。一台计算机可以连接多台PLC（例如32台）。PLC可以接受上位机的命令,并将执行结果送给上位机。这就构成了“集中监督管理，分散控制”的分布式控制系统，也称集散系统。,Host Link对计算机之间的通信，目前还没有国际标准，正

16、处于研究开发的阶段。在有统一标准之前，各PLC生产厂家一般均有自己的标准，例如C系列机OMRON标准，它规定了命令种类、数据格式及应答方式，而且PLC方面的通信软件已经做好，用户只要在计算机方面配置相应的通信软件，就能够按规定向PLC发出命令并识别PLC的应答。通信和网络作为PLC极有前景的一个发展方向，各大公司都推出了不同性能的产品，用户可根据自己的需要进行选择。有关内容可参阅本书的第6章和第8章。,8.冗余控制 有的大型PLC具有双机功能，若前台处理系统发生故障，则后台系统能立即接管控制权，从而减少故障时间，提高控制系统的可靠性。,9.监控功能 监控功能能对系统异常情况进行识别、记忆、或者

17、在发生异常情况时自动终止运行等。操作人员也可以通过监控命令监视有关部分的运行状态、调整定时、计数等设定值。,10.停电记忆功能 PLC内部的部分存储器所使用的RAM设置了停电保持器件（如备用电池），以保证断电后者部分存储器中的信息能够长期保存。利用某些记忆指令，可以对工作状态进行记忆，以保持PLC断电后的数据内容不便。PLC电源恢复后，可以在原工作基础上继续工作。,11.故障诊断功能 PLC可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断，如发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如果属于严重错误则自动终止运行。PLC的故障自诊断功能，大大提高了PLC控制系统的安全性和可维护性。,12.其

18、他功能 PLC还具有显示、打印、报警、对数据和程序进行硬拷贝等功能。用PLC构成的实际控制装置，很少具有一种功能，总是将若干功能组合起来，达到控制目的。上述功能中1步进顺序控制、2定时控制、3信号联锁系统（条件控制）、4计数控制、12其他功能是任何一种PLC都具有的基本功能。,1.2.2 可编程序控制器的特点 PLC能如此迅速发展的原因，除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要特点是：可靠性高、编程及使用方便、通用性强、性能价格比高且易维护。,1.PLC与继电器控制逻辑相比较（1）控制逻辑 继电器控制逻辑采

19、用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其连线多且复杂，体积大，功耗大，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外继电器触点数目有限，每只一般只有48对触点，因此灵活性和扩展性都很差。而PC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少，体积小，加之PC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好。PC由中大规模集成电路组成，功耗小。,（2）工作方式：当电流接通时，继电控制线路中各继电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。而PC的控制

20、逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。（3）控制速度：继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。而PC是由程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PC内部还有严格的同步，不会出现抖动的问题。,（4）限时控制：继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行限时控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。PC使

21、用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1S到若干分钟甚至更长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控制定时时间，定时精度小于10ms且定时时间不受环境的影响。（5）计数控制：PC能实现计数功能，而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能。,（6）设计与施工：使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越突出。而用PC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。（7）可靠性和可维护性：继电控制逻辑使用了大量的机械触

22、点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。而PC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、可靠性高。PC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。,（8）价格：继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较便宜。而PC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵。从以上几个方面的比较可知：PC在性能上比继电控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便，但价格高于继电控制。,2.工业控制计算

23、机的比较（1）应用方面：微机除了用在控制领域外还大量用于科学计算、数据处理、计算机通信等方面。而PC主要用于工业控制。（2）使用环境：微机对环境要求较高，一般要在干扰小、具有一定的温度和湿度要求的机房内使用。而PC适应于工程现场的环境。,（3）输入输出：微机系统的I/O设备与主机之间采用微电联系，一般不需要电气隔离。而PC一般控制强电设备，需要电气隔离，输入输出均用“光-电”耦合，输出还采用继电器，可控硅或大功率晶体管进行功率放大。（4）程序设计：微机具有丰富的程序设计语言，例如汇编语言，FORTRAN语言、COBOL语言、PASCAL语言、C语言等，其语句多，语法关系复杂，要求使用者必须具有

24、一定水平的计算机硬件和软件知识。而PC提供给用户的编程语句数量少，逻辑简单，易于学习和掌握。,（5）系统功能：微机系统一般配有较强的系统软件，例如操作系统，能进行设备管理、文件管理、存储器管理等。它还配有许多应用软件，以方便用户。而PC一般只有简单的监控程序，能完成故障检查、用户程序的输入和修改、用户程序的执行与监视等功能。（6）运算速度和存储容量：微机运算速度快，一般为微秒级。因有大量的系统软件和应用软件，故存储容量大。而PC因接口的响应速度慢而影响数据处理速度。一般接口响应速度为2ms，PC巡回检测速度为每千字8ms。PC指令少，编程也简短，故内存容量小。,（7）价格：微机是通用机，功能完

25、善，故价格较高。而PC是专用机，功能少，其价格是微机的十分之一左右。从以上几个方面的比较可知：PC是一种用于工业自动化控制的专用微机控制系统，结构简单，抗干扰能力强，易于学习和掌握，价格也比一般的微机系统便宜。,3.与单板（或单片）计算机的比较 单板或单片机具有结构简单、使用方便、价格低廉等优点，一般用于数字采集和工业控制。但由于不是专门针对工业现场设备的自动化控制而设计的，因此与PC相比有以下缺点：（1）不如PC容易掌握 单板或单片机一般要用机器指令或其助记符编程，这就要求设计人员具有一定的计算机硬件和软件知识，对于只熟悉机电控制的技术人员来说，需要相当一段时间的学习才能掌握。,PC本身是微

26、机系统，提供给用户使用的是电控人员所熟悉的梯形图语言，使用的仍然是“继电器”一类的术语，大部分指令与继电器触点的串联、并联、串并联等相对应，这就使得熟悉继电控制的工程技术人员一目了然。对于使用者来说，不必去关心微机的一些技术问题，而只要用较短的时间去熟悉PC的指令系统及操作方法，就能应用到工程现场。,（2）不如PC使用简单 用单板或单片机来实现自动控制，一般要在输入输出接口上做大量的工作。例如，要考虑现场设备与主机的连接，接口的扩展、输入输出信号的处理、接口工作方式等问题，除了要设计控制程序，还要在外围做很多软件和硬件方面的工作，调试也比较麻烦。而PC的I/O口已经做好，输入接口可以与输入信号

27、直接连线。非常方便；输出接口具有一定的驱动能力，例如继电器输出，其输出触点容量可达220V、2A。且I/O口均有光电耦合环节，抗干扰能力强。,（3）不如PC可靠 用单板机进行工业控制，突出问题就是抗干扰性能查。而PC是专门应用于工程现场设备的自动控制装置，在系统硬件和软件上都采取了抗干扰措施。例如光电耦合、自诊断、多个CPU并行操作、冗余控制技术等。当然，PC在数据采集、数据处理等方面不如单板（或单片）机。总之，PC用于控制，稳定可靠，抗干扰能力强，使用方便，但单板（或单片）机通用性和适应性较强。,从以上PC和微机及单板（或单片）机比较可以看出：从适应范围来说，PC是专用机，微机是通用机。从工

28、业控制角度来说，PC是通用机，而微机是可以做成某一控制设备的专用机。从长远来看，由于PC的功能不断增强，更多地采用微机技术，而微机也为了适应用户需要，更耐用、更易维护的计算机将投放市场。这样两者相互渗透，使PC和C的界线会变得越来越模糊，二者将长期共存，各用所长，共同发展。,4.PLC与集散控制系统的比较 集散控制系统又称分散控制系统，它是专门为工业过程控制设计的过程控制装置。它的主要应用场合是连续量的模拟控制，而PLC的主要应用场合是开关量的逻辑控制。因此，它们在设计思想上是有一定区别的。PLC是按扫描方式工作的，而集散控制系统是按用户的程序指令工作的。（1）PC是由继电控制逻辑发展而来的，

29、而集散系统是由回路仪表控制发展而来的。但两者的发展均与计算机控制技术有关。,（2）早期PC在开关量控制、顺序控制方面有一定优势，而集散系统在回路调节、模拟量控制方面有一定的优势。今天，二者相互渗透、互为补充。PC与TDSC的差别已不明显，它们都能构成复杂的分级控制。从发展趋势看，二者的归宿和统一将是全分布式计算机控制系统。总之，PC系统的基本特点是:可靠性高、编程及使用方便、通用性强、性能价格比高且易维护。,1.2.3 PLC的主要技术指标 1.用户存储器容量 PLC中用户存储器一般由用户程序存储器和数据存储器组成，小型PLC的用户存储器容量多为几K字节，而大型PLC可达几M字节。2.输入输出

30、点数 输入输出的点数决定了PLC可控制的输入开关信号和输出开关信号的总体数量。,3.扫描速度 扫描速度通常指PLC扫描1K字节用户程序所需的时间，一般以ms/K为单位。4.编程指令的种类和功能 某种程度上用户程序所完成的控制功能受限于PLC指令的种类和功能。PLC指令的种类和功能越多，用户编程则越方便简单。,5.内部寄存器的配置和容量 用户编制PLC程序时，需要大量使用PLC内部的寄存器存放变量、中间结果、定时计数及各种标志位等数据信息。因此内部寄存器的数量直接关系到用户程序的编制。,6.PLC的扩展能力 在进行PLC选形式，其扩展性是一个非常重要的因素。一般来说可扩展性包括存储容量的扩展、输

31、入输出点数的扩展、模块的扩展、通信联网功能的扩展等。另外，PLC的电源、编程语言和编程器、通信接口类型等也是不容忽视的技术指标。,1.3 PLC的应用领域和发展趋势 1.3.1 PLC的应用领域 PLC是一种很有特色和发展前途的新型工业控制装置，它不仅可代替传统的机电控制系统，是硬件软化，加上它具有运算、计数、通信和联网等功能，还可用于输入输出点数较多、控制要求较复杂的工业场合。目前在各行各业中得到广泛的应用。,例如在电力工业中，用于电厂输煤系统、锅炉燃烧系统、汽轮机和锅炉的启动及停车系统、废水处理系统、发电机和变压器监控系统等；在冶金工业中，用于轧钢机、高炉冶炼、配料、钢板卷曲控制，包装、进

32、出料场控制等；在机械控制中，用于数控机床、机器人、自动仓库控制、电镀生产线控制、热处理控制等；,在汽车工业中，用于自动焊接控制，装配生产线、喷漆流水线控制等；在食品工业中，用于制罐机控制、饮料灌装生产线控制、产品包装控制等；在化学工业中，用于化学反应槽控制、橡胶硫化机控制、自动配料控制等；在公共事业中，用于电梯控制、大楼防灾系统控制、交通灯控制等。,如果按应用类型来划分，PLC的应用可分为以下几个类型：（1）开关逻辑和顺序控制：这是PLC最基本的控制功能，在工业场合应用最广泛，可代替继电器控制系统。开关量逻辑控制不但能用于单台设备，而且可用于生产线上。,（2）过程控制：PLC通过模拟量I/O模

33、块，可对温度、流量、压力等连续变化的模拟量进行控制。大中型PLC都具有PID闭环控制功能并已广泛的应用于电力、化工、机械、冶金等行业。（3）运动控制：PLC可应用于对直线运动或圆周运动的控制，如数控机床、机器人、金属加工、电梯控制等。,（4)多级控制网络系统：PLC之间、PLC与计算机之间及其它智能控制设备之间可以连网通信，实现远程数据处理和信息共享，从而构成工厂CIMS（计算机集成制造系统）/CIPS（计算机集成过程系统）系统。,1.3.2 PLC的发展趋势 在短短的几十年中，PLC得到了如此飞速的发展，并在各行各业得到了广泛的应用，这些事实说明，PLC具有强大的生命力。PLC将在工业控制领

34、域发挥越来越大的作用，并将成为工业控制领域的主要控制设备。PLC将向两个方面发展：一方面向着大型化的方向发展，另一方面则向着小型化的方向发展。,1.小型化方向发展 目前的小型PC大都局限在开关量输入输出，而且CPU和I/O部件组装在一个箱体内，今后的小型PC也将增加模拟量处理功能，而且也将有灵活的组态特性，并且能与其他机型连用。在提高系统可靠性的基础上，产品的体积也越来越小，功能越来越强。OMRON公司最新推出的CPM l型可编程序控制器的体积很小，体积约130mm89mm84mm,可以放在手掌上，可连接10个输入/输出点，可以扩展到20点、30点，直到50点；输入的时间常数可在1128 ms

35、之间,设置，以适应输入信号的变化；支持91个指令编程，基本指令的执行时间是0.72 s，特殊指令的执行时间也只有16.3s。小型PC的基本特点是价格低廉、经济可靠，适用于回路或设备的单机控制，便于“机电仪”一体化，但免不了要牺牲一些用户使用的方便性。既要简单经济，又要不断增强功能和使用的方便性是小型PC的发展方向。,2.大型化方向发展 主要有以下几个方面：（1）功能不断增强：不仅具有逻辑运算、计数、定时等基本功能，还具有数值运算、模拟调节、监控、记录、显示、与计算机接口通信等功能。网络功能是PC发展的一个重要特征。各种个人计算机，图形工作站、小型机等都可以作为PC的监,控主机或工作站，这些装置

36、的结合能够提供屏幕显示、数据采集、记录保持、回路面板显示等功能。大量的PC联网及不同厂家生产的PC兼容性增强，使得分散控制或集中管理都能轻易实现。（2）应用范围不断扩大：不仅能进行一般的逻辑控制，种类齐全的接口模块还能进行中断控制、智能控制、过程控制、远程控制等。用于过程控制的PC往往对存储器容量及速度要求较高，为此，开发了高速模拟量输入模块，专用,独立的PID控制器，多路转换器等，使得数字技术和模拟量技术在可编程序控制器中得到统一。采用软件、硬件相结合的方法，使得编程和接线都比过去用常规仪表控制要方便得多。（3）性能不断提高：采用高性能微处理器，提高处理速度，加快PC的响应时间；为了扩大存储

37、容量，许多公司已使用磁泡存储器或硬盘；采用多处理器技术，以提高性能；采用冗余热备用系统或三选二表决系统，以提高系统可靠性。,为了进一步简化在专用控制领域的系统设计及编程，专用智能输入输出模块越来越多，如专用智能PID控制器、智能模拟量I/O模块、智能位置模块、语言处理模块、专用数控模块、智能通讯模块、计算模块等，这些模块的一个特点就是本身具有CPU，能独立工作，它们与PC主机并行操作，无论在速度、精度、适应性、可靠性各方面都对PC进行了极好的补充。它们与PC紧密结合，有助于克服PC扫描工作扫描工作方式的局限，完成PC本身无法完成的许多功能。目前最引人注目的当属可编程终端的出现，它代表了一种新的

38、发展方向。这些模块的编程、接线都与PC一致，使用非常方便。,（4）编程软件的多样化和高级化、标准化：采用多种编程语言，有面向顺序控制的步进顺序语言和面向过程控制系统的流程图语言，后者是一种面向功能块的语言，能够表示过程中动态变量与信号的相互联结；还有与计算机兼容的高级语言，如BASIC、C及汇编语言；另外还有专用的高级语言，例如三菱的MELSAP采用编译的方法将语句变为梯形图程序；也有采用布尔逻辑语言的，CPU能直接执行AND、OR、XOR、NOT操作，这种语言执行速度很快，但不很直观。PC也将具有数据库，并可实现整个网络的数据库共享，还将不断发展自适应控制和专家系统。,基于Windows 9

39、5/98、Windows NT为平台的计算机辅助编程近年来在PC中的发展十分迅猛，同时也为PC的广泛应用起到了良好的推动作用，各大公司都有不同特点的优秀软件推出，例如OMRON公司的CPT、CX-Programmer、NTSR等，西门子公司的STEP7.1、SIMATIC WINCC5.0、SIMATIC S7 PCS7等，三菱公司的GPP、FX-PCS/WIN-C、FIXFORMELSEC等等。,（5）构成形式的分散化和集成化：PC与I/O口分散，分散的每个I/O口输入输出点数可以少到十几个点，分散的单元可以是几十个或上百个，通信和网络功能逐步增强。作为CIMS、CIPS的分支不断发展，PC

40、本身也可分散，分散的PC与上位机结合构成集散系统，分散地进行控制，这就便于构成多层分布式控制，以实现整个工厂或企业的自动化控制和管理。不同机型的PC之间、PC与计算机之间可方便地联网，实现资源共享，加上功能强大的网络监控软件，就构成大型PC控制网络系统。,本章应掌握的内容,1.简述可编程序控制器的定义。2.可编程序控制器主要的主要功能和特点?3.与一般的计算机控制系统相比，可编程序控制器有哪些优点?4.与继电器控制系统相比，可编程序控制器有哪些优点?,5.可编程序控制器的应用领域?6.可编程序控制器的发展趋势？7.继电接触控制中的继电器与可编程控制器中的继电器有何不同？8.可编程序控制器的主要技术指标？,