拓展知识 PLC的产生、发展、应用领域及其语言

1.PLC的产生和发展

20世纪60年代，在世界工业技术改革浪潮的冲击下，各工业发达国家都在寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制装置。直到1968年，美国通用汽车（GE）公司为适应汽车型号的不断翻新，尽量避免重建流水线和更换继电器控制系统，以降低成本，缩短生产周期。为此，美国通用汽车公司公开招标，研制一种工业控制器，提出了“使用、编程方便，可在现场修改和调试程序，维护方便，可靠性高，体积小，易于扩充”等要求。

根据招标要求，美国数字设备公司（DEC）在1969年研制出了第一台可编程控制器PDP-14，并在通用汽车公司的自动装配生产线上试用，获得成功，从而开创了工业控制的新局面。经过30多年的发展，产品性能日臻完善，概括起来，对其发展过程可归纳，见表1-1。

从PLC的发展趋势看，PLC控制技术将成为今后工业自动化的主要手段。在未来的工业生产中，PLC技术、机器人技术、CAD/CAM和数控技术将成为实现工业生产自动化的四大支柱技术。

2.PLC的应用领域

PLC已广泛应用于工业生产的各个领域。从行业看，冶金、机械、化工、轻工、食品、建材等，几乎没有不用到它的。不仅工业生产用它，一些非工业过程，如楼宇自动化、电梯控制、农业的大棚环境参数调控、水利灌溉等。PLC应用领域主要分为如下几类：

（1）取代传统的继电器电路。实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线，如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、电镀流水线等。

（2）工业过程控制。在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量，PLC采用相应的A/D和D/A转换模块，以及各种各样的控制算法程序来处理，完成闭环控制。

（3）运动控制。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

（4）数据处理。PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

（5）通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

3.PLC的编程语言

（1）梯形图语言。梯形图语言是在继电器控制原理图的基础上产生的一种直观、形象的图形逻辑编程语言。它沿用继电器的触点、线圈、串并联等术语和图形符号，同时也增加了一些继电器控制系统中没有的特殊符号，以便扩充PLC的控制功能。

梯形图语言比较形象、直观，对于熟悉继电器表达方式的电气技术人员来说，不需要学习更深的计算机知识，极易被接受，因此在PLC编程语言中应用最多。图1-7所示为采用接触器控制的电动机起停控制线路。图1-8所示为采用PLC控制时的梯形图。可以看出两者之间的对应关系。

（2）指令表语言。指令表语言就是助记符语言，它常用一些助记符来表示PLC的某种操作，有的厂家将指令称为语句，两条或两条以上的指令的集合称为指令表，也称语句表。不同型号PLC助记符的形式不同。图1-9所示为图1-8所示梯形图所对应的指令表语言。

通常情况下，用户利用梯形图进行编程，然后再将所编程序通过编程软件或人工的方法转换成语句表输入到PLC。

（3）顺序功能流程图语言。顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。顺序功能图法体现了一种编程思想，在程序的编制中具有很重要的意义。如图1-10所示为某一控制系统顺序功能流程图语言。

顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大大缩短。