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

《PLC（Programmable Logic Controller）简史（可编程逻辑控制器）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC（Programmable Logic Controller）简史（可编程逻辑控制器）.docx（12页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、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

2、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

3、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，

4、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

5、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，DiC

6、kMOrley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

7、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，

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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

16、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