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可编程控制器又叫程序控制器

程序控制器的分类

  程序控制器的种类很多。按照组成程序控制器的主要器件来分类，可以分为以下4种:

  (1)机电式程序控制器例如，早期使用的凸轮及鼓式控制器、穿孔纸带控制器。

  (2)继电器程序控制器将一个个继电器、接触器按一定逻辑关系用导线连接起来构成的，又常称为触点程序控制器。

  (3)半导体逻辑元件程序控制器，把二极管、晶体管、功率器件、集成电路等按一定逻辑关系组合在印制电路板上构成的，又常称为无触点程序控制器。

  随着自动化技术的深入发展，对控制的要求越来越高，于是在原来继电器和半导体逻辑元件程序控制器的基础上，又发展出二极管矩阵式程序控制装置。其特点是可以利用二极管门电路自由地组合成具有各种顺序控制逻辑的程序控制逻辑电路。

  (4)存储式程序控制器此类控制器的关键，是引入了只读存储器(ROM或EPROM)和随机存取存储器(RAM)。将顺序控制的程序预先存储在其中，在运行中再逐条取出按照程序规定的顺序对生产过程有条不紊地实施控制。这类控制器*典型的代表是可编程控制器(ProgrammableController，PC)或称可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)。

  按照“存储”控制顺序规则的方法来分类，目前，常用的可分为以下3种(不讨论早期机电式的装置):

  (1)继电器及半导体逻辑元件程序控制器这类装置“存储”控制程序的方法，是用导线或用印制电路板，按照控制的逻辑关系，将继电器、接触器或二极管、晶体管、功率器件、集成电路固定连接起来。这种控制器的优点是结构简单，价格便宜，编制程序直观；缺点是控制程序一旦编定就很难变动，并且检错、维修很不方便。

  (2)矩阵式程序控制器矩阵式程序控制器存储控制程序的方法，是在由互相绝缘的若干行线与列线组成的矩阵板中，按照I/O信号的逻辑关系，用二极管连接这些信号。这种控制器又分为两种，即逻辑式程序控制器和步进式程序控制器。这种控制器的优点是结构简单、价格便宜，可以用于逻辑关系较复杂的场合，所编制的程序很容易通过在矩阵板上改插二极管的方式变动，这也是这种控制器*大的优点，但它与可编程控制器比较，VO点数则受到较大的限制，功能亦不如后者强。

  (3)PLC这是迄今为止在功能、性能上都更优良的程序控制器。这种控制器较全面地应用了计算机技术，存储控制程序可以方便地运用计算机存储程序的所有方法。PLC更具编程和运行的灵活性和通用性，编程、运行的操作也异常简便、快捷、易懂、易学，/O点数可以大幅度的扩充。突出的缺点是一次性投资较大。

程序控制器的概念

  采用继电器、接触器、半导体逻辑元件，甚至加上微处理器等器件组成的，能完成逻辑控制(即程序控制)任务的装置，我们称为程序控制器(ProgramController，PC)。

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PLC

 PLC的分类

  PLC一般可按控制规模和结构形式分类。

  1.按控制规模分类

  按PLC的控制规模分类，PLC可分为小型机、中型机和大型机。通常小型机的控制点数小于256点，用户程序存储器的容量小于8K字。小型机常用于单机控制和小型控制场合，在通信网络中常作从站。例如，西门子公司的S7-200PLC就属于小型机。小型机中，控制点数小于64点的为超小型机或微型PLC。中型机的控制点数一般为256点~2048点，用户程序存储器的容量小于50K字。中型机控制点数较多、控制功能强，常用于中型控制场合，在通信网络中可作主站也可作从站。例如，西门子公司的S7-300PLC就属于中型机。大型机的控制点数都在2048点以上，用户程序存储器的容量达50K字以上。大型机控制点数多、功能很强、运算速度很快，常用于大型控制场合，在通信网络中常作主站。例如，西门子公司的S7-400PLC就属于大型机。以上分类没有十分严格的界限，随着PLC技术的飞速发展，这些界限会发生变更。

  2.按结构形式分类

  PLC按结构形式可分为整体式、模块式和叠装式三类。

  (1)整体式PLC整体式PLC是将电源、中央处理器(CPU)、I/O部件都集中在一个机箱内，又称单元式或箱体式，整体式S7-200CPU模块外形如图1-2所示。其优点是结构紧凑、体积小、价格低。一般小型PLC采用这种结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O和电源。扩展单元内只有I/O和电源。整体式PLC一般配备有特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使PLC的功能得以扩展。

  图1-2整体式S7-200CPU模块外形图

  (2)模块式PLC模块式结构是将PLC各部分分成若干个单独的模块，例如，电源模块、CPU模块、I/O模块和各种功能模块。模块式PLC由机架和各种模块组成，如图1-3所示。模块插在机架内的插座上。模块式PLC的优点是配置灵活、装配方便、便于扩展和维修。一般大、中型PLC宜采用模块式结构。例如，西门子公司的S7-30OPLC、S7-400PLC就是采用模块式结构。有的小型 PLC也采用这种结构。

  (3)叠装式PLC将整体式和模块式结合起来，称为叠装式PLC。它除了基本单元外还有扩展模块和特殊功能模块，配置比较方便。叠装式PLC集整体式PLC与模块式PLC优点于一身，即结构紧凑、体积小、配置灵活、安装方便。例如，西门子公司的S7-200PLC就是叠装式结构形式。

PLC的由来

  在PLC问世之前，继电器控制系统在工控领域中占有主导地位。但它的缺点十分明显，如体积大、耗电多、寿命短、可靠性差、运行速度慢、适应性差等，尤其当生产工艺发生变化时，必须重新设计与安装，造成时间和资金上的严重浪费。1968年，美国*大的汽车制造商通用汽车公司(GM)，为了适应汽车型号不断更新的需求，在激烈竞争的汽车工业中保持优势，并从用户的角度，提出了新一代工业控制装置的技术要求:

  (1)编程简单方便，可在现场修改程序;

  (2)硬件维护方便，**是插件式结构;

  (3)可靠性要高于继电器控制装置;

  (4)体积小于继电器控制装置;

  (5)可将数据直接送入管理计算机;

  (6)成本上可与继电器柜竞争;

  (7)输入可以是交流115V:

  (8)输出为交流115V、2A以上，能直接驱动接触器等;

  (9)扩展时原有系统改动量*少;

  (10)用户程序存储器容量大于 4KB。

  1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台PLC(PDP-14型)，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功。从此，PLC这一新的控制技术迅速发展起来。

  PLC的定义

  在PLC的发展过程中，美国电气制造商协会(NEMA)经过4年的调查，于1980年对PLC给出如下定义:“PLC是一种数字式的电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能，用来对各种机械或生产过程进行控制。”

  1982年11月，国际电工委员会(EC)颁布了PLC标准草案第一稿;1985年1月，又发表了草案第二稿;1987 年2月，颁布了草案第三稿。该草案中PLC的定义是:“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令。并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”定义强调了PLC直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛地适应能力和应用范围，这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

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