1968年,通用汽車公司的油壓部門確立了第一個可編程控制器的標準,他們的目的是消除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)。該設(shè)計規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù),并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存,也能夠方便地編程,并且可以重復(fù)使用。到1969年,第一個PLC誕生。當(dāng)時稱為可編程控制器,英文是Programmable Controller,縮寫為PC。由于第一代PLC是為了取代繼電器的,因此,采用了梯形圖語言作為編程方式,形成了工廠的編程標準。這些早期的控制器滿足了最初的要求,并且打開了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。在很短的時間,PLC就迅速擴展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業(yè)。PLC通常根據(jù)CPU所帶的I/O點數(shù)的規(guī)模分為微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。各種規(guī)模分類標準如附表所示。一套典型的PLC通常包括CPU模塊、電源模塊和一些輸入/輸出模塊,這些模塊被插在一塊背板上。如果配置增加,可能會包括一個操作員界面、監(jiān)控計算機、通訊模塊、軟件以及一些可選的特殊功能模塊。可編程控制器不僅容易安裝,占用空間小,能源消耗小,帶有診斷指示器可以幫助故障診斷,而且可以被重復(fù)使用到其它的項目中去。盡管有PLC的功能,如運行速度、接口種類、數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)獲得了很大的提高,但PLC一直保持了其最初設(shè)計的原則,那就是簡單至上的原則。
今天的PLCPLC的技術(shù)從誕生之日起,就不停地發(fā)展。這些發(fā)展不僅改進了PLC的設(shè)計,也改變了控制系統(tǒng)的設(shè)計理念。過去,PLC適用于離散過程控制,如開關(guān)、順序動作執(zhí)行等場所,但隨著PLC的功能越來越強大,PLC也開始進入過程自動化領(lǐng)域。
PLC分類PLC種類 外觀 典型I/O點數(shù)范圍 典型應(yīng)用微型PLC 固定I/O點,磚塊式 <32點 替代繼電器,分布式I/O小型PLC 磚塊式,模塊式 33-128點 工業(yè)機器開關(guān)控制和商業(yè)用途中型PLC 模塊式,小機架 129-512點 復(fù)雜機器控制和一些分布式系統(tǒng)大型PLC 大機架 >513點分布式系統(tǒng),監(jiān)控系統(tǒng)PC插卡式PLC ISA或PCI總線卡式 >129點機器控制,監(jiān)控系統(tǒng)PC兼容控制器 模塊式,大或小機架 >129點機器控制,監(jiān)控系統(tǒng)。
采用新的先進的微處理器和電子技術(shù)達到快速的掃描時間;·小型的、低成本的PLC,可以代替四到十個繼電器;·高密度的I/O系統(tǒng),以低成本提供了節(jié)省空間的接口;·基于微處理器的智能I/O接口擴展了分布式控制能力,典型的接口如PID,網(wǎng)絡(luò),CAN總線,現(xiàn)場總線,ASCII通信,定位,主機通訊模塊和語言模塊(如BASIC,PASCALC)等;·包括輸入輸出模塊和端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進,使端子更加集成;·特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上,如熱電偶、熱電阻、應(yīng)力測量、快速響應(yīng)脈沖等;·外部設(shè)備改進了操作員界面技術(shù),系統(tǒng)文檔功能成為了PLC的標準功能。以上這些硬件的改進,導(dǎo)致了PLC的產(chǎn)品系列的豐富和發(fā)展,使PLC從最小的只有10個I/O點的微型PLC,到可以達到8000點的大型PLC,應(yīng)有盡有。這些產(chǎn)品系列,用普通的I/O系統(tǒng)和編程外部設(shè)備,可以組成局域網(wǎng),并與辦公網(wǎng)絡(luò)相連。整個PLC的產(chǎn)品系列概念對于用戶來說,是一個非常節(jié)約成本的控制系統(tǒng)概念。
PLC的軟件進展與硬件的發(fā)展相似,PLC的軟件也取得了巨大的進展,大大強化了PLC的功能:·PLC引入了面向?qū)ο蟮木幊坦ぞ撸⑶腋鶕?jù)國際電工委員會的IEC61131-3的標準形成了多種語言;· 小型PLC也提供了強大的編程指令,并且因此延伸了應(yīng)用領(lǐng)域;·高級語言,如BASIC,C在某些控制器模塊中已經(jīng)可以實現(xiàn),在與外部通訊和處理數(shù)據(jù)時提供了更大的編程靈活性;·梯形圖邏輯中可以實現(xiàn)高級的功能塊指令,可以使用戶用簡單的編程方法實現(xiàn)復(fù)雜的軟件功能;·診斷和錯誤檢測功能從簡單的系統(tǒng)控制器的故障診斷擴大到對所控制的機器和設(shè)備的過程和設(shè)備診斷;·浮點算術(shù)可以進行控制應(yīng)用中計量、平衡和統(tǒng)計等所牽涉的復(fù)雜計算;·數(shù)據(jù)處理指令得到簡化和改進, 可以進行涉及大量數(shù)據(jù)存儲、跟蹤和存取的復(fù)雜控制和數(shù)據(jù)采集和處理功能。盡管PLC比原來復(fù)雜了很多,但是,他們依然保持了令人吃驚的簡單性,對操作員來說,今天的高功能的PLC與30年前的PLC一樣那么容易操作,甚至更為簡單。