工業(yè)生產(chǎn)的各個領域,無論是過程控制系統(tǒng)還是傳動控制系統(tǒng),都包含著大量的開關量和模擬量。開關量也稱數(shù)字量,如電動機的啟停、電燈的亮滅、閥門的開閉、電子線路的置位與復位、計時,計數(shù)等;模擬量也稱連續(xù)量,如不斷變化的溫度、壓力、速度、流量、液位等。
從生產(chǎn)機械所應用的電器與控制方法看,最初是采用一些手動電器來控制執(zhí)行電器,這類手動控制適用于一些容量小、操作單一的場合。隨后發(fā)展為采用自動控制電器的繼電一接觸器控防靜電鞋 , 防靜電服制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)主要由一些繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等組成,其特點是結構簡單,價格低廉,維護方便,抗干擾強,因此廣泛應用于各類機械設備上。采用繼電一接觸器控制
系統(tǒng),不僅可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化,而且還可以實現(xiàn)集中控制和遠距離控制。目前,繼電一接觸器控制仍然是最基本的電氣控制形式之一。但由于該控制形式是固定接線,通用性和靈活性差,又由于采用有觸點的開關動作,工作頻率低,觸點易損壞,可靠性差。
隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和科學技術的進步,人們對所用控制設備不斷提出新的要求。在實際生產(chǎn)中,由于大量存在一些以開關量控制的程序控制過程,而生產(chǎn)工藝及流程經(jīng)常變化,因而應用防靜電鞋 , 防靜電服前述的繼電一接觸器控制電路,就不能滿足這種需要。于是由集成電路組成的順序控制器應運而生,它具有程序變更容易、程序存儲量大、通用性強等優(yōu)點。
20世紀60年代,出現(xiàn)了板式順序控制器SC(SeqtJence(;ontr011er)。所謂順序控制,是以預先規(guī)定好的時間或條件為依據(jù),按預先規(guī)定好的動作次序,對控制過程各階段順序地進行以
開關量為主的自動控制。曾經(jīng)流行的順序控制器主要有3種類型:基本邏輯型、條件步進型和時間步進型。其特點是:通用性和靈活性強,通過更改程序可以很方便地適應經(jīng)常更改的控制要求
,容易對大型、復雜系統(tǒng)進行控制,但程序的實現(xiàn)和更改方式并沒有從本質(zhì)上改變,仍然是對硬件進行設置和更改。
1 969年,出現(xiàn)了可編程邏輯控制器PLC(Progi‘a(chǎn)mmable Logic(;ontroller),它是計算機技術與繼電器接觸控制技術相結合的產(chǎn)物,具備邏輯控制、定時、計數(shù)等功能,并取代了繼電防靜電鞋 , 防靜電服一接獨器控制。PLC采用計算機存儲程序和順序執(zhí)行的原理;編程語言采用直觀的類似繼電一接觸器控制電路圖的梯形圖語言,這使得控制現(xiàn)場的工作人員可以很容易地學習和使用??刂瞥毯嗟母目梢酝ㄟ^直接改變存儲器中的應用軟件來實現(xiàn),由于軟件的更改極易實現(xiàn),從而在實見方式上有了本質(zhì)的飛躍,其通用性和靈活性進一步增強。
20世紀70年代,出現(xiàn)了以一位微處理機為核心的可編程序控制器,又稱為工業(yè)控制單元IcU(Industrial Control Unit)。它是基于邏輯式和步進式順序控制器的工作原理和目的而開發(fā)的
,專門應用于工業(yè)邏輯控制的微處理器,并組成以ICU為核心的可編程順序控制器。它將原來順序控制器中程序的編制和執(zhí)行改由計算機軟件來實現(xiàn),成為一種新型的工業(yè)控制裝置,在順序控制領域開辟了新的途徑。
1980年前后,出現(xiàn)了可編程控制器PC(:Progl‘a(chǎn)mmable(;ontroller),它是在可編程邏輯控制器PLC基礎上進一步發(fā)展而來的。它是由中央微處理器(CPU)、大規(guī)模集成電路、電子開關、功率輸出器件等組成的專用微型電子計算機,不但繼承了PLC原有的功能,而且具有順序控制、算術運算、數(shù)據(jù)轉換和通信等更為強大的功能,指令系統(tǒng)豐富,程序結構靈活,用它可代替大量的繼電器,且功耗低,體積小,在電氣自動控制上獲得了廣泛應用。采用CPU技術使電動機的運行從斷續(xù)控制步入了連續(xù)控制。
為了有別于個人計算機PC(Personal Computer),人們通常仍習慣地稱可編程控制器(PC)為PLC。
雖然可編程控制器的功能極為強大,既可實現(xiàn)開關量(數(shù)字量)的控制,也可實現(xiàn)連續(xù)量(模擬量)的控制,但它最初是為了在數(shù)字量控制中取代繼電一接觸器控制系統(tǒng)而產(chǎn)生的,設計思想
源自繼電一接觸器,兩者有許多相同和相似之處。因此,熟悉繼電一接觸器控制技術后,就很容易接受可編程控制器的編程語言,為進一步學習可編程序控制器奠定基礎。
另一方面,許多控制要求不太復雜的場合仍在使用繼電一接觸器。如電動機拖動中,主電路的通斷仍由接觸器來完成。另外,機床、電力設備和工業(yè)配電設備仍以繼電一接觸器等為主。
繼電一接觸器控制與PLC控制各有特點,并不因為PI。C的高性能而完全取代繼電一接觸器等傳統(tǒng)器件??梢灶A見,在今后相當長時間內(nèi),PLC與繼電一接觸器等傳統(tǒng)器件仍將會是電氣自動控制裝置的主要元器件。
目前可編程控制器PLC主要是朝著小型化、廉價化、標準化、高速化、智能化、大容量化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展,與計算機技術相結合,形成工業(yè)控制機系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System),這將使PLC功能更強,可靠性更高,使用更方便,適用面更廣。