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1．PLC概念

PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，电工**(IEC)先后颁布了PLC标准的草案稿，二稿,并在1987年2月通过了对它的定义：

“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

为了避免与个人计算机PC（Personal Computer）相混淆，所以改为PLC（Programmable Logic Controller）即可编程逻辑控制器，但从功能上讲，现在的PLC早已不是原来意义上的“PLC”了。

总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入、输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。

2.PLC特点

(1)可靠性高，抗干扰能力强

工业生产一般对控制设备要求很高，应具有很强的抗干扰能力和高的可靠性，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均故障间隔时间长，故障修复时间短。这是PLC控制**微机控制的一大特点。例如日本的三菱公司F1、F2系列平均故障间隔时间长达30万h，而A系列的可靠性比F1、F2系列高。

PLC控制系统的故障通常有两种：一种是偶发性故障，即由于恶劣环境（电磁干扰、高温、过电压、欠电压）引起的，这类故障只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件恢复正常，系统本应随之恢复正常，但因PLC受外界影响后，内部存储的信息被破坏，必须从初始状态重新起动。另一类是*性故障，是由于元器件不可恢复的损坏引起的。

在PLC设计中，可以从硬件和软件两方面采取措施，防止以上故障的发生，以提高其可靠性。主要措施有：

①硬件措施有：

屏蔽:对电源变压器、CPU编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。

滤波:对供电系统及输入/输出线路采用多种形式的滤波，如LC式π型滤波网络，以高频干扰和削弱各种模块之间的相互影响。

电源的调整与保护:对微处理器这个**部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压影响。

隔离:在微处理器与输入/输出电路之间，采用光电隔离，有效地隔离输入/输出间电的联系，减少故障和误动作的可能。

联锁:所有输出模块都受开门信号控制，而这个信号只在规定的各种条件都满足时才有效，这样就有效地防止了产生不正常输出的可能性。

采用模块式结构:这种结构有助于故障情况下短时修复。

设置环境检测和诊断电路:这种分电路与软件配合，可以实现灵活保护与故障指示等功能。

②软件措施有：

故障检测:软件定期地检测外界环境，对诸如掉电、强干扰信号等情况能及时进行处理。

信息保护和恢复:对偶发性故障只要故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息，一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的工作。

设置了警戒时钟WDT:如果程序每循环执行时间过了WDT规定时间，预示了程序进入死循环，立即报警。

加强对程序的检查和检验:一旦程序有错，立即报警并停止执行。

对程序及动态数据进行电池后备:停电后，利用后备电池供电，有关状态及信息就不会因此而丢失。

这样，PLC的可靠性、抗干扰能力大大提高。例如美国通用电气公司制成的PC控制模块平均无故障率可达1千万小时之多，组成系统后的平均无故障率可达4至5千万小时。

（2）编程简单，使用方便

这是PLC**微机的另一个特点。目前大多数PLC采用继电控制形式的“梯形图编程方式”，即有传统控制线路的清晰直观，又适合电气技术人员的读图习惯和微机应用水平，易于接受，与常用的汇编语言相比，受欢迎。

这了进一步简化编程，当今的PLC还针对具体问题设计了诸如步进梯形指令、功能指令等。PLC是为车间操作人员而设计的，一般只要很短时间的训练即能学会使用。而微电脑控制系统则要求具有一定知识的人员操作。当然，PLC的功能开发，需要有软件*的。

（3）控制程序可变，具有很好的柔性

在生产工艺流程改变或生产线设备新的情况下，不必改变PLC的硬设备，只要改变程序就可以满足要求。所以PLC取代继电器控制，而且具有继电器所不具备的无可比拟的优点。因此PLC除应用于单机控制外，在柔制造单元（FMC）、柔制造系统（FMS），以至工厂自动化（FA）中也被大量采用。

（4）功能完善

现代PLC具有数字和模拟量输入输出、逻辑和算术运算、定时、计数、顺序控制、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录和显示功能，使用设备水平大提高。

（5）扩充方便，组合灵活

PLC产品具有各种扩充单元，可以方便地适应不同工业控制需要的不同输入输出点及不同输入输出方式的系统。

（6）减少了控制系统设计及施工的工作量

由于PLC采用软件编程来达到控制功能，而不同于继电器控制采用接线来达到控制功能，同时PLC又能进行模拟调试，并且操作化功能和监视化功能很强，这些都减少了许多的工作量。

（7）体积小、重量轻，是“机电一体化”特有的产品

一台收录机大小的PLC具有相当于1.8m高的继电器控制柜的功能，一般节电50％以上。

由于PLC是工业控制的**计算机，其结构紧密、坚固、体积小巧，并由于具备很强的抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现“机电一体化”较理想的控制设备。

由于PLC具备了以上特点，它把微计算机技术与继电器控制技术很好地融合在一起，新发展的PLC产品，还把直接数字控制（DDC）技术加进去，并具有监控计算机联网的功能。因而它的应用几乎覆盖了所有的工业企业，既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品，又适用于生产过程控制，实现工业生产的优质、高产、节能与降。

总之，PLC技术代表了当前电气控制的世界**水平，PLC与数控技术和工业机器人已成为机械工业自动化的三大支柱。

 1．编程方法简单易学 

    梯形图是使用得多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

    梯形图语言实际上是一种面向用户的**语言，PLC在执行梯形图程序时，将它“翻译”成汇编语言后再去执行。

  2．功能强，性能价格比高     

  一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非    常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 

  3．硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 

  PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。 

  硬件配置确定后，通过修改用户程序，就可以方便快速地适应工艺条件的变化。 

  4．可靠性高，抗干扰能力强 

    传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障大为减少。   

    PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC大用户公认为可靠的工业控制设备之一。 

  5．系统的设计、安装、调试工作量少 

    PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 

    PLC的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，如果掌握了正确的设计方法，设计梯形图的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 

    可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，输入信号用小开关来模拟，可通过PLC发光二管观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。 

  6．维修工作量小，维修方便 

    PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二管或编程器提供的信息方便地查明故障的原因，用换模块的方法可以迅速地排除故障。 

  7．体积小，能耗低 

    对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PIC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的l/2~1/10。 

    PLC控制系统的配线比继电器控制系统的少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。

 伴随着日益上升的消费需求，外国直接投资流入中国升速，推进了中国的制造业，紧接着推动了PLC在中国的市场的发展。 

近年来中国OEM机械厂家一直忙于提高国产机械的自动化水平，减少对国外**机械产品的依赖。因此，PLC作为典型控制产品，在纺织机械、塑料机械、印刷机械、食品机械、包装机械、起重机械、机床和机械等诸多领域被广泛应用。受危机的影响，中国OEM市场全面低迷，尤其是2008年下半年至2009年上半年，成本上升、出口锐减和内需萎缩导致中小企业大量倒闭，部分行业大企业严重开工不足，直接影响了该市场对PLC的需求。其中大的OEM市场——纺织机械的PLC应用规模降低到2.67亿元，萎缩近50%。使得深耕于该行业的PLC厂商都遭受重创。另外经济低迷导致需求的下降，在电梯、纺织机械、建筑机械、电源设备、造纸机械、电子制造设备、物料搬运、机床、HVAC、塑料机械、橡胶机械等应用中呈负增长的态势。纵观2009年，PLC在大部分OEM的应用都维持低迷的态势，只有少数如食品机械和包装机械等受经济周期影响不大的行业仍能保持一定的增长。但是，一些行业如，汽车、基础设施建设、矿业、**等直接受国家刺激政策的拉动，PLC需求不减，成为PLC稳步增长的中坚力量。 

冶金行业是应用PLC多的项目型市场，以大、中型PLC为主，由于产能过剩、需求萎缩和价格下降，也使得PLC在该继续保持低迷的态势。 

PLC的未来发展除了产品本身的发展，大程度上取决于用户和市场的发展，任何产品存在的根本在于用户和市场的需求。随着经济的回暖和国家政策的推动，自动化产品市场的需求持续旺盛。特别是在低碳时代，制造企业充分认识到了自动化产品的作用，以及其对于企业利润和在竞争激烈的**市场中**成功的贡献，因而继续在自动化设备上加大资本投资。PLC产品可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对高自动化程度和高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以低生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的创新与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了巨大的机遇，特别是在OEM、楼宇自控等低迷的中，将会有很大的起色。 

在PLC市场内，小型PLC占据高的比例——而在国外，往往中型比例高。这是典型的国情所决定的，设备较为低端，控制需求不高。但是这种情况只是表面，一些**的情况正在发生转变。首先是国内用户对小型PLC的利用已经到了一种非常高的水平，很多小型PLC在履行中型PLC的职能。此外，中型PLC的比例在逐年提高。中国市场在过去10~20年，完成了从没有自动化，到小型PLC成为主流的转变。在未来，相信是从小型PLC到中型（或者小型的自我改进）的转变。

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