1. PLC的來源

1、在制造工業(yè)和過程工業(yè)中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，使得電氣控制功能實(shí)現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（PC）。

可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC。為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）區(qū)別，習(xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。

2、PLC概念：

PLC是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

2. PLC的發(fā)展及應(yīng)用

1、隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。上世紀(jì)80年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來，也簡(jiǎn)稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點(diǎn)，美國(guó)A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器Programmable Logic Controller（PLC）.

2、上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng).

3、工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)（IPC）和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)（FCS）發(fā)展迅速，擠占了一部分PLC市場(chǎng)，PLC增長(zhǎng)速度出現(xiàn)漸緩的趨勢(shì)，但其在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。

PLC的應(yīng)用幾乎涵蓋了所有的行業(yè)，小到簡(jiǎn)單的單機(jī)設(shè)備，簡(jiǎn)單的順序動(dòng)作控制，大到整廠的流水線、大型倉(cāng)儲(chǔ)、立體停車場(chǎng)，更大的還有大型的制造行業(yè)，交通行業(yè)等。

PLC是以哪些形式應(yīng)用于各行各業(yè)的呢？以下圖片是一些工程實(shí)例，主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的幾種不同的形式：

我國(guó)在PLC生產(chǎn)方面非常弱，但在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣.

在我國(guó)，一般按I/O點(diǎn)數(shù)將PLC分為以下級(jí)別（但不絕對(duì)，國(guó)外分類有些區(qū)別）：

微型：32 I/O 小型：256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：8192 I/O

在我國(guó)應(yīng)用的PLC系統(tǒng)中，I/O 64點(diǎn)以下PLC銷售額占整個(gè)PLC的47%，64點(diǎn)~256點(diǎn)的占31%，合計(jì)占整個(gè)PLC銷售額的78%

目前,在國(guó)內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè),隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大.從應(yīng)用類型看,PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：

1.開關(guān)量邏輯控制

利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.運(yùn)動(dòng)控制

大多數(shù)PLC都有拖動(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。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

3.過程控制

大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。

4.數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。

5.通信聯(lián)網(wǎng)

PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(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”的多級(jí)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。

3. PLC的發(fā)展的趨勢(shì)

1、人機(jī)界面更加友好

PLC制造商紛紛通過收購(gòu)或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù)PLC品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺(tái)和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時(shí)，為用戶的開發(fā)和維護(hù)降低了成本，使更易形成人機(jī)友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋I(xiàn)PC＋CRT的模式被廣泛應(yīng)用。

2、網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強(qiáng)

PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。

3、開放性和互操作性大大發(fā)展

PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴(kuò)大各自市場(chǎng)，各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，兼容性很差。開放是發(fā)展的趨勢(shì)，這已被各廠商所認(rèn)識(shí)。開放的進(jìn)程，可以從以下方面反映：

1,IEC形成了現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)包含8種標(biāo)準(zhǔn)。

2,IEC制訂了基于Windows的編程語言標(biāo)準(zhǔn)，指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）五種編程語言。

3,OPC基金會(huì)推出了OPC(OLE for Process Control)標(biāo)準(zhǔn),這進(jìn)一步增強(qiáng)了軟硬件的互操作性,通過OPC一致性測(cè)試的產(chǎn)品,可以實(shí)現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據(jù)交換。

4、PLC的功能進(jìn)一步增強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來越廣泛。PLC的網(wǎng)絡(luò)能力、模擬量處理能力、運(yùn)算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運(yùn)算能力均大大增強(qiáng)，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來越應(yīng)用于過程控制方面，除石化過程等個(gè)別領(lǐng)域

5、工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對(duì)PLC有重要影響。以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進(jìn)控制領(lǐng)域，各PLC廠商紛紛推出適應(yīng)以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品。

6、軟PLC在中國(guó) 所謂軟PLC實(shí)際就是在PC機(jī)的平臺(tái)上、在Windows操作環(huán)境下，用軟件來實(shí)現(xiàn)PLC 的功能。

7、(PAC) 它表示可編程自動(dòng)化控制器，用于描述結(jié)合了PLC和PC功能的新一代工業(yè)控制器。傳統(tǒng)的PLC廠商使用PAC的概念來描述他們的高端系統(tǒng)，而PC控制廠商則用來描述他們的工業(yè)化控制平臺(tái)。

4. PLC的幾種控制系統(tǒng)

1、單機(jī)控制（一臺(tái)PLC控制一臺(tái)設(shè)備）

2、集中控制系統(tǒng)

是用一個(gè)PLC控制一臺(tái)或多個(gè)被控設(shè)備。主要用于輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較少，各被控設(shè)備所處的位置比較近，且相互間的動(dòng)作有一定聯(lián)系的場(chǎng)合。其特點(diǎn)是控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3、遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)（一臺(tái)PLC控制多個(gè)分散系統(tǒng)）

是指控制單元遠(yuǎn)離控制現(xiàn)場(chǎng)，PLC通過通信電纜與被控設(shè)備進(jìn)行信息傳遞。該系統(tǒng)一般用于被控設(shè)備十分分散，或工作環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合。其特點(diǎn)是需要采用遠(yuǎn)程通信模塊，提高了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。

4、分布式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)即采用幾臺(tái)小型PLC分別獨(dú)立控制某些被控設(shè)備，然后再用通信線將幾臺(tái)PLC連接起來，并用上位機(jī)進(jìn)行管理。該系統(tǒng)多用于有多臺(tái)被控設(shè)備的大型控制系統(tǒng)，其各被控設(shè)備之間有數(shù)據(jù)信息傳送的場(chǎng)合。其特點(diǎn)是系統(tǒng)靈活性強(qiáng)、控制范圍大，但需要增加用于通信的硬件和軟件，系統(tǒng)的復(fù)雜性也更大。

5．PLC的主要特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn))

A、可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)

1、對(duì)電源，CPU，存儲(chǔ)器等嚴(yán)格屏蔽，幾乎不受外部干擾。有很好的冗余技術(shù)。

例：家用電視，顯示器，收音機(jī)等，一旦旁邊有電話或其他電磁波，我們都能明顯發(fā)現(xiàn)干擾很大。

PLC則不受這些干擾信號(hào)影響。

2、采用微電子技術(shù)，內(nèi)部大量的無觸點(diǎn)方式，使用壽命大大加長(zhǎng)。

正常情況下壽命在5年以上。

B、通用性強(qiáng).控制程序可變,使用方便.

一條流水線或一臺(tái)控制設(shè)備按控制要求調(diào)試好了,過段時(shí)間要對(duì)工藝流程更換，換另一種控制,只要對(duì)程序部分進(jìn)行修改,而硬件，線路不需該動(dòng)。方便.，省錢，省時(shí)，省力。在這方面繼電器電路是無法比擬的。

C、編程簡(jiǎn)單.容易掌握.

梯形圖與繼電器電路很類似.控制線路清晰直觀.很容易上手.

D、功能完善。

目前，PLC對(duì)數(shù)字量，模擬量輸入，輸出，邏輯，算術(shù)運(yùn)算，定時(shí)，記數(shù)，順序控制，通信，人機(jī)對(duì)話，自檢，記錄，顯示，等功能。

E、減少控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量.

通過軟件編程，繼電器電路是硬接線來達(dá)到控制目的。

PLC進(jìn)行模擬調(diào)試，減少現(xiàn)場(chǎng)的工作量，

F、體積小,重量輕,維護(hù)方便..

6．PLC主要產(chǎn)品

三菱PLC產(chǎn)品主要有FX系列、A系列、Q系列

FX系列主要有

注:三菱FX系列PLC主要由輸入輸出點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)來命名的~~

A系列主要有：

A1S（H）、A2S（H）、A2USH、A3U、A4U等

Q系列主要有：

Q00、Q01、Q02（H）、Q06H、Q12H、Q25（P）H、Q25SSPLC等，

FX系列擴(kuò)展單元由FX2N-32ER（16入，16出）

FX2N-40ET，（24入，16出）

其中32及40—總I/O點(diǎn)數(shù), R—繼電器輸出型 T--晶體管輸出型

7. 常用、常見的代名詞

1、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的概念（FCS）

現(xiàn)場(chǎng)總線控制是工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化控制的一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)。它是依靠具有檢測(cè)、控制、通信能力的微處理芯片，數(shù)字化儀表（設(shè)備）在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)徹底分散控制，并以這些現(xiàn)場(chǎng)分散的測(cè)量，控制設(shè)備單個(gè)點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，將這些點(diǎn)以總線形式連接起來，形成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。

2、DCS

DCS（Distributed Control System）分散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，國(guó)內(nèi)一般習(xí)慣稱之為集散控制系統(tǒng)。DCS是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。

3、PAC

雖然從外形上來看，PAC與傳統(tǒng)的PLC非常相似，但究其實(shí)質(zhì)，PAC系統(tǒng)的性能卻廣泛得多。作為一種多功能的控制平臺(tái)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的需要，組合和搭配相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)功能的側(cè)重，因?yàn)榛谕话l(fā)展平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，所以采用PAC系統(tǒng)保證了控制系統(tǒng)各功能模塊具有統(tǒng)一性，而不僅是一個(gè)完全無關(guān)的部件拼湊成的集合體。

所謂PAC系統(tǒng)應(yīng)該具備以下一些主要的特征和性能：

提供通用發(fā)展平臺(tái)和單一數(shù)據(jù)庫(kù)，以滿足多領(lǐng)域自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成的需求

一個(gè)輕便的控制引擎，可以實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的功能，包括：邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面等。

圖二 PAC的功能定義

4、閉環(huán)控制：系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)反饋到輸入端，影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制主要有一個(gè)反饋

閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱為負(fù)反饋，若極性相同，則稱為正反饋。