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可编程控制器的生产与发展 SY
2017年11月17日

    随着微电子技术和计算机技术的迅速发展,PLC(即可编程控制器)在工业控制领域内得到十分广泛地应用。PLC是一种基于数字计算机技术、专为在工业环境下应用而设计的电子控制装置,它采用可编程序的存储器,用来存储用户指令,通过数字或模拟的输入/输出,完成一系列逻辑、顺序、定时、记数、运算等确定的功能,来控制各种类型的机电一体化设备和生产过程。步进电机作为一个驱动执行单元,广泛地使用于工业领域和民用领域。本文对将自适应控制技术应用于步进电机的驱动控制进行了讨论和研究,构建了以PIC16F877单片机为核心的微机控制系统,并对步进电机控制的不同的技术方案进行了分析、比较和讨论。

可编程控制器的产生

    可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备,是集微处理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件,已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展,大大加强了可编程控制器通信能力,丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧,增强了PLC过程控制能力。因此,无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制,都可以采用可编程控制器,推广和普及可编程控制器的使用技术,对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。

 

    可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用装置,是计算机家族的一名成员,简称PC。为了与个人电脑(也简称PC)相混淆通常将可编程控制器称为PLC

 

    可编程控制器的产生和继电器—接触器控制系统有很大的关系。继电器—接触器控制已经有伤百年的历史,它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关,具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用,至今仍有广泛的用途。但是当工作模式改变时,就必须改变系统的硬件接线,控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动,改造工期长、费用高,用户宁愿扔掉旧控制柜,另做一个新控制柜使用,阻碍了产品更新换代。

 

    随着工业生产的迅速发展,市场竞争的激烈,产品更新换代的周期日益缩短,工业生产从大批量、少品种,向小批量、多品种转换,继电器—接触器控制难以满足市场要求,此问题首先被美国通用汽车公司(GM公司)提了出来。通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新,满足用户对产品多样性的需求,公开对外招标,要求制造一种新的工业控制装置,取代传统的继电器—接触器控制。其对新装置性能提出的要求就是****的GM10条,即:
       1.
编程方便,现场可修改序;

   2. 维修方便,采用模块化结构;

   3. 可靠性高于继电器控制装置;

   4. 体积小于继电器控制装置;

   5. 数据可直接送入管理计算机;

   6. 成本可与继电器控制装置竞争;

   7. 输入可以是交流115V

   8. 输出为交流115V2A以上,能直接驱电磁阀,接触器等;

   9. 在扩展时,原系统只要很小变更;

   10. 用户程序存储器容量至少能扩展到4K

这十项指标就是现代PLC的最基本功能,得注意的是PLC并不等同于普通计算机,它与有关的外部设备,按照“易于与工业控制系统连成一体”和“便于扩充功能”的原则来设计。

 

用可编程控制器代替了继电器—接触器的控制,实现了逻辑控制功能,并且具有计算机功能灵活、通用性等有点,用程序代替硬接线,并且具有计算机功能灵活、通用性能强等优点,用程序代替硬接线,减少了重新设计,重新接线的工作,此种控制器借鉴计算机的****语言,利用面向控制过程,面向问题的“自然语言”编程,其标志性语言是极易为IT电器人员掌握的梯形图语言,使得部熟悉计算机的人也能方便地使用。这样,工作人员不必在变成上发费大量地精力,只需集中精力区考虑如何操作并发挥改装置地功能即可,输入、输出电平与市电接口,市控制系统可方便地在需要地地方运行。所以,可编程控制器广泛地应用于各工业领域。

    1969年,第一台可编程控制器PDP14由美国数字设备公司(DEC)制作成功并在GM公司汽车生产线上使用取得良好的效果,可编程控制器由此诞生,在控制领域内产生了历史性革命。

PLC问世时间不长,但是随着微处理器的发展,大规模、超大规模集成电路不断出现,数据通信技术不断进步,PLC迅速发展。PLC进入九十年代后,工业控制领域几乎被PLC占领。国外专家预言,PLC技术将在业自动化的三大支柱(PLC、机器人和CAC/CAM)种跃居首位。
我国在八十年代初才开始使用PLC,目前从国外应进的PLC使用较为普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、灭国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。

   
    PLC的发展:

     
虽然PLC问世时间不长,但是随着微处理器的出现,大规模,超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步,PLC也迅速发展,其发展过程大致可分为三各阶段:早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这是的PLC

多少由电继电器控制装置的替代物的含义,其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上,以计算机的形式出现,在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置种的器件主要采用分离元件和中小规模集成电路,存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施,以提高其抗干扰的能力。在软件编程上采用广大电器工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此,早期的PLC的性能要优于继电器控制装置,其优点包括简单易懂,便于安装,体积小,能耗低,有故障指示,能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。

 在七十年代,微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国,日本,德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样,使PLC的功能大大增强。在软件方面,除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外,还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。再硬件方面,除了保持其原有的开关模块以外,还增加了模拟量快、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量,是各种逻辑线圈的数量增加,还提供了一定数量的数据寄存器,使PLC的应用范围得以扩大。

  进入八十年代中、后期,由于插大规模集成电路技术的迅速发展,微处理器的市场价格大幅度下跌,使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且,为了进一步提高PLC的处理速度,各制造厂商纷纷开发研制了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬功能发生了巨大变化。


            北京时代超群单片机系统控制器
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