可编程序控制器：起源、特性和发展趋势

1. 可编程序控制器概述 【标题】"可编程序控制器"揭示了这一章节对现代工业控制系统的革命性发展进行深入探讨。自1968年美国通用汽车公司的创新需求催生了PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）以来，这种设备已经经历了多个发展阶段。 1.1 可编程序控制器的由来 在PLC出现之前，工业控制主要依赖于继电器系统，这种体系结构对生产流程变化反应迟缓，需要频繁的硬件调整以适应新的任务和工艺。为了应对这一问题，GM提出了一项关键的招标，要求一种能够快速编程、独立运行、易于维护、体积小、节能且具备通信功能的新一代控制器。这十个招标技术指标，如编程灵活性、模块化设计、直接与外部设备连接、扩展性以及性价比高等，为PLC的发展设定了基础标准。 1.1.1 PLC发展阶段 PLC的发展可以分为四个主要阶段： - 初创阶段：侧重于基本的逻辑运算和定时计数，功能相对简单。 - 扩展阶段：功能进一步增强，不仅包含逻辑运算，还加入了模拟运算能力，使其处理复杂控制任务更为灵活。 - 通信功能实现阶段：这一阶段见证了PLC之间的数据交换和网络集成，如西门子SYM系列产品的引入，增强了PLC间的协同工作能力。 - 当前阶段：PLC已经成为工业自动化的核心，不仅具备高级控制算法，还支持多种通信协议，如RS-485、以太网等，以及云计算、物联网等新技术的融合。 1.2 可编程序控制器的定义、分类及特点 PLC被定义为一种专门设计用于工业环境中的控制装置，它采用可编程逻辑，能执行复杂的控制任务，取代传统的继电器和接触器系统。根据功能、结构和应用范围，PLC通常被分为小型PLC（如Micro PLC）、中型PLC（Mid-range PLC）和大型PLC（如Distributed PLC），每种类型都有不同的输入/输出点数、处理速度和扩展选项。 特点包括： - 程序化：用户可以通过图形化编程语言（如梯形图、语句表或功能块）编写控制逻辑，易于修改和维护。 - 易于配置和扩展：通过模块化设计，可以轻松增加或替换功能组件。 - 灵活性高：适应性强，能够快速适应生产流程变化。 - 高可靠性：通过冗余设计和故障诊断功能，提高系统稳定性。 - 节能环保：低功耗和高效利用能源。 1.3 可编程序控制器的功能和应用 PLC的主要功能包括逻辑控制、定时/计数、数据采集与处理、电机控制、温度控制、压力控制等。它们广泛应用于制造业、电力、冶金、化工、食品、建筑等多个领域，如自动化生产线、过程控制、机器人技术、楼宇自动化等。 1.4 PLC与其他工业控制系统的比较 PLC与传统DCS（集散控制系统）相比，具有更高的灵活性、更快的响应速度和更低的总体成本。同时，PLC的模块化设计使得系统更容易升级和维护，而DCS则可能需要整体更换硬件。 1.5 可编程序控制器的发展趋势 未来，PLC将继续朝着更高的智能化、网络化和集成化方向发展，包括AI和机器学习的集成、更强大的边缘计算能力、5G通信的支持以及与工业物联网(IoT)的深度融合，以满足智能制造和工业4.0的需求。 总结起来，本章节详细讲述了PLC的起源、发展历程、特点和应用，以及它与传统控制系统的区别，展现了其在工业自动化领域的核心地位及其不断进化的技术趋势。