株洲PLC編程中心 PLC可編程控制器的發(fā)展史
1.可編程序控制器的英文為Programmable Logic Controller,在二十世紀(jì)70-80年代一直簡稱為PC。由于到90年代,個人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來,也簡稱為PC;加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大,所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-Programmable Logic Controller),為了方便,仍簡稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PLC可編程控制系統(tǒng),強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。
2.PLC的發(fā)展歷史及市場情況
2.1 PLC的發(fā)展歷史1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電器控制裝置的要求,第二年美國數(shù)字公司研制出了第一代可編程序控制器,滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過程工業(yè)中,除了以連續(xù)量為主的反饋控制外,特別在制造工業(yè)中存在了大量的開關(guān)量為主的開環(huán)的順序控制,它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作號按照時序動作;另外還有與順序、時序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制;以及大量的開關(guān)量、脈沖量、計(jì)時、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量為主的—離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求,所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中,逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢,如表1,還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場上占一定的百分比。
在80年代至90年代中期,是PLC發(fā)展最快的時期,年增長率一直保持為30~40%。由于PLC機(jī)聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進(jìn)步,擠占了一部分DCS的市場(過程控制)并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè),但是由于工業(yè)PC(IPC)的出現(xiàn),特別是近年來現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展,IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場,所以近年來PLC增長速度,總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品,主要應(yīng)用在汽車(23%)、糧食加工(16.4%)、化學(xué)/制藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿/造紙(11.3%)等行業(yè)。
2.2 PLC的市場情況
國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約30家,但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品,還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn),因此可以說PLC在我國未形成制造產(chǎn)業(yè)。作為原理、技術(shù)和工藝均無尖端技術(shù)難度的產(chǎn)品,只要努力,是能形成制造產(chǎn)業(yè)的。
在PLC應(yīng)用方面,我國是很活躍的,近年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品,年銷售額30億元人民幣,應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國家相比,在機(jī)械加工及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用,還需要加大投入。我國市場上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品:
(1) 施耐德公司,包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品,目前有Quantum、Premium、Momentum等產(chǎn)品;
(2) 羅克韋爾公司(包括AB公司)PLC產(chǎn)品,目前有SLC、Micro Logix、ControlLogix等產(chǎn)品;
(3) 西門子公司的產(chǎn)品,目前有S7-200CN、S7-300、S7-400系列產(chǎn)品;
(4) GE公司的產(chǎn)品;日本歐姆龍、三菱FX系列、富士、松下等公司產(chǎn)品。
PLC的市場的潛力是巨大的,不僅在我國,即使在工業(yè)發(fā)達(dá)的日本也有調(diào)查表明,PLC配套的機(jī)電一體化產(chǎn)品的比例占42%,采用繼電器、接觸器控制尚有24%。所以說,需要應(yīng)用PLC的場合還很多,在我國就更是如此了。
從技術(shù)創(chuàng)新的角度看,我國大中型企業(yè)還要大力發(fā)展CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)),在機(jī)械制造廠要形成FMS柔性制造系統(tǒng),PLC是基礎(chǔ),所以PLC市場是廣闊的。
PLC具有穩(wěn)定可靠、價格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn),這是它能持久的占有市場的根本原因,我們下面重點(diǎn)闡述幾個問題,并研究其發(fā)展趨勢。
3.PLC的硬件和軟件
3.1 PLC的分類PLC在90年代已經(jīng)形成微、小、中、大、巨型多種PLC。按I/O點(diǎn)數(shù)分,可分為:
微型PLC: 32 I/O
小型PLC: 256 I/O
中型PLC: 1024 I/Ol
大型PLC: 4096 I/O
巨型PLC: 8195 I/O
近年來有單機(jī)支持300回路和65000點(diǎn)I/O的大型系統(tǒng)對應(yīng)中型PLC以上,均采用16位~32位CPU,微、小型PLC原采用8位CPU,現(xiàn)在根據(jù)通訊等方面要求,有的也改用16位~32位CPU。由于
I/O64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個PLC的47%,64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%,合計(jì)位整個PLC銷售額的78%,所以對微、小型PLC應(yīng)多加研究。
3.2 PLC的硬件PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu),各廠家產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異。以日本歐姆龍C200HE為例,為總線模板框式結(jié)構(gòu),基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板,其它槽位裝有I/O模板;如果I/O模板多時,可由CPU母板經(jīng)I/O擴(kuò)展電纜連接I/O擴(kuò)展母板,在其上裝I/O模板;另一種方法是配備遠(yuǎn)程I/O從站等。這些都說明了PLC廠家將硬件各部件均向用戶開發(fā),便于用戶選用,配置成規(guī)模不等的PLC,而且這種硬件配置的開放性,為制造商、分銷商(代理商)、系統(tǒng)集成商、最終用戶帶來很多方便,為營銷供應(yīng)鏈帶來很大便利,這是一大成功經(jīng)驗(yàn)。
PLC內(nèi)的I/O模板,除一般的DI/DO、AD/DA模板外,還發(fā)展了一系列特殊功能的I/O模板,這為PLC用于各行各業(yè)打開了出路,如用于條形碼識別的ASCII/BASIC模板,用于反饋控制的PID模板,用于運(yùn)行控制、機(jī)械加工的高速計(jì)數(shù)模板、單軸位置控制模板、雙軸位置控制模板、凸輪定位器模板、射頻識別接口模板等,這在以后還會有很大發(fā)展。另外在輸入、輸出的相關(guān)元件、強(qiáng)干擾場合的輸入、輸出電隔離、地隔離等方面也會更加完善。
PLC中的CPU與存儲器配合,完成控制功能。它與DCS系統(tǒng)處理溫度、壓力、流量等參數(shù)的系統(tǒng)不同,采用快速的巡回掃描周期,一般為0.1~0.2s,更快的則選用50ms或更小的掃描周期。它是一個數(shù)字采樣控制系統(tǒng)。
3.3 PLC的軟件為了完成控制策略,為了替代繼電器,使用戶等完成類似繼電器線路的控制系統(tǒng)梯形圖,而編制了一套控制算法功能塊(或子程序),稱為指令系統(tǒng),固化在存貯器ROM中,用戶在編制應(yīng)用程序時可以調(diào)用。指令系統(tǒng)大致可以分為兩類,即基本指令和擴(kuò)展指令。細(xì)分一般PLC的指令系統(tǒng)有:基本指令、定時器/計(jì)數(shù)器指令、移位指令、傳送指令、比較指令、轉(zhuǎn)換指令、BCD運(yùn)算指令、二進(jìn)制運(yùn)算指令、增量/減量指令、邏輯運(yùn)算指令、特殊運(yùn)算指令等,這些指令多是類似匯編語言。湖南PLC編程提醒你:PLC還提高了充足的計(jì)時器、計(jì)數(shù)器、內(nèi)部繼電器、寄存器及存貯區(qū)等內(nèi)部資源,為編程帶來極大方便。
4.涵蓋內(nèi)容
隨著社會的進(jìn)步,勞動生產(chǎn)力成本的提高,競爭壓力的增大,自動化生產(chǎn)流水線受越來越多企業(yè)的追捧,從而衍生出一批又一批的電氣自動化公司,內(nèi)容包括:PLC編程、觸摸屏編程、步進(jìn)電機(jī)調(diào)試、伺服電機(jī)調(diào)試等。
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