PLC的产生与发展趋势

    1．PLC的产生与发展    PLC的产生和发展与继电一接触器控制系统有很大的关系。在PLC出现之前，生产线控制多采用继电一接触器控制系统。其特点是结构简单、价格低廉、抗干扰能力强、能在一定范围内满足单机和自动化生产线的需要。但它存在明显的缺点，主要体现在它是一种接线程序控制系统，有触点的控制系统，触点繁多，组合复杂，通用性和灵活性较差，而且控制系统体积大、制作周期长、接线复杂、可靠性差，对于复杂的继电一接触器控制系统，检修维护、查找故障非常困难。若工艺要求改变，需重新进行硬件组合、改变接线，这无疑是非常麻烦的，不仅工期长、成本高，还可能影响生产。因此，它制约了工业发展，为了适应市场的需求和生产的快速发展，人们对这些自动控制装置提出了更通用、更灵活、更经济和更可靠的要求，并寻求一种新型的通用控制设备取代原有的继电一接触器控制系统。    20世纪60年代，美国的汽车生产技术相对成熟，汽车制造业竞争激烈，导致汽车产品不断更新，生产线也随之频繁改变。而当时的自动控制装置是继电一接触器控制系统，要改变工艺十分困难，这不仅阻碍了产品更新换代周期，而且可靠性不高。1968年，美国通用汽车公司(GM)为适应这种工艺不断更新的需求，提出一种设想，即10条招标指标：    ①编程方便，现场可修改程序；    ②维修方便，采用模块化结构；    ③可靠性高于继电一接触器控制装置；    ④体积小于继电一接触器控制装置；    ⑤数据可直接送入管理计算机；    ⑥成本可与继电，接触器控制装置竞争；    ⑦可直接用115V交流输入；    ⑧输出为115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；    ⑨通用性强，易于扩展；    ⑩用户程序存储器容量可扩展到4KB。    根据GM公司提出的要求，1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上第一台PLC，应用于GM的汽车自动生产线，获得了极大的成功。这项新技术的成功使用，在工业界产生了巨大影响，从此，PLC在世界各地迅速发展起来。    1971年，日本引进了这项技术并开始生产PLC，1973~1974年德国和法国也研制出自己的PLC。    自第一台PLC诞生以来，它的发展经历了5个重要时期。    1)从1969年到20世纪70年代初期。主要特点：CPU由中、小规模数字集成电路组成，存储器为磁心存储器；控制功能比较简单，能完成定时、计数及逻辑控制；有多个厂商推出一些产品，但产品没有形成系列化；应用的范围不是很广泛，仅仅是继电一接触器控制的替代产品。    2) 20世纪70年代末期。主要特点：采用CPU微处理器，存储器也采用了半导体存储器，不仅使整机的体积减小，而且数据处理能力有很大提高，增加了数据运算、传送、比较等功能；实现了对模拟量的控制；软件上开发出自诊断程序，使PLC的可靠性进一步提高。这一时期的产品已初步实现了系列化，其应用范围在迅速扩大。    3) 20世纪70年代末期到20世纪80年代中期。主要特点：由于大规模集成电路的发展，PLC开始采用8位和16位微处理器，使数据处理能力和速度大大提高；PLC开始具有了一定的通信能力，为实现PLC的分散控制、集中管理奠定了重要基础；软件上开发出了面向过程的梯形图语言及助记符语言，为PLC的普及提供了必要条件。在这一时期，发达的工业化国家在多种工业控制领域开始应用PLC控制。    4) 20世纪80年代中期到20世纪90年代中期。主要特点：超大规模集成电路促使PLC完全计算机化，CPU已经开始采用32位微处理器；数学运算、数据处理能力大大提高，增加了运动控制、模拟量PID控制等，联网通信能力进一步加强；PLC功能在不断增加的同时，体积在减小，可靠性更高。在此期间，国际电工委员会( IEC)颁布了PLC标准，使PLC向标准化、系列化发展。    5) 20世纪90年代中期至今。主要特点：PLC使用16位和32位微处理器，运算速度更快、功能更强，具有更强的数值运算、函数运算和大批量数据处理能力；出现了智能化模块，可以实现对各种复杂系统的控制；编程语言除了传统的梯形图、助记符语言之外，还增加了高级编程语言。    PLC经过30多年的发展，现已形成了完整的产品系列，其功能与昔日的初级产品不可同日而语，强大的软、硬件功能已接近或达到计算机功能。目前，世界著名的电气自动化生产厂家几乎都生产PLC。PLC产品在工业控制领域中无处不见，并扩展到楼宇自动化、家庭自动化、商业、公共事业、测试设备和农业等领域。    2．PLC的发展趋势    PLC自问世以来，经过几十年的发展，PLC的功能越来越强大，应用范围也越来越广泛，其足迹已遍及国民经济的各个领域，但PLC的主要应用领域是自动化。不同的企业对自动化程度的要求都不相同。不仅需要发展适合于大、中型企业的高水准的PLC网络系统，而且也要发展适合小型企业、性能价格比高的小型PLC控制系统。所以PLC控制系统将朝着两个方向发展：一是向小型化、微型化方向发展，作为控制系统的关键设备，PLC将朝着体积更小、速度更快、功能更强、价格更低的方向发展；二是向大型化、网络化、多功能方向发展。