程序控制器的高速发展

程序控制器（Programmable Controller）是电子计算机大家族中的一员，是为了工业控制系统运用而设计制造的。早期程序控制器称之为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Control-ler），通称PLC，它主要是用于取代电磁阀完成逻辑控制。伴随着技术发展，这类装置作用已大大的超过逻辑控制的范畴，因而，这类设备称之为程序控制器，通称PC。但是为了防止与PC机（Personal Computer）的英文缩写搞混，所以把程序控制器通称PLC。

因为工业生产发展的需求，国外开始将程序控制器用于工业生产控制领域。在20世际60时代，车辆自动生产线的控制系统基本都是由继电器控制设备所组成的。那时候车辆的每一次改形都导致继电器控制装置重新定位及安装。伴随着生产制造的高速发展，汽车车型升级的时间越来越短，那样，继电器控制设备那就需要经常性的重新定位及安装，十分费时间、费时、费料，乃至限制了升级周期减少。为了改变这一现状，美国通用汽车公司（GM）在1969年招投标，规定用新控制系统替代继电器控制设备，并给出十项招标会指标值：

（1）程序编写便捷，当场可编辑程序；

（2）维修方便，采取模块化设计构造；

（3）稳定性高过继电器控制设备；

（4）容积低于继电器控制设备；

（5）数据信息可以直接送进管理计算机；

（6）成本费能与继电器控制设备市场竞争；

（7）键入能是沟通交流115V；

（8）输入输出为沟通交流115V，2A之上，能直接驱动继电器，交流接触器等；

（9）在拓展时，原系统只需非常少变动；

（10）客户程序存储器容积至少可以拓展到4KB。

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标准明确提出后，马上导致了开发设计风潮。1969年，国外数字设备企业（DEC）研制出了世界上台程序控制器，并用于美国通用汽车公司的生产流水线。那时候叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是为了用于替代电磁阀，以实行判断推理、记时、记数等顺序程序作用。随后，国外MODICON企业也研发出同名的的控制板。1971年，日本从国外引入了此项新技术应用，迅速研发变成日本台程序控制器。1973年，欧洲各国也研发出自己台程序控制器。

伴随着半导体技术，特别是微控制器和微型机技术发展，到20个世纪70年代末之后，尤其是进到20个世纪80年代以来，PLC已普遍地选用16位乃至32位微控制器做为微处理器，总线隔离器和外围电路也都采用了中、规模性乃至集成电路工艺的集成电路芯片，使PLC在定义、设计方案、性能价格比及其运用方面都有了质的飞跃。这时候的PLC已不单单是判断推理作用，还并且具有数据处理方法、PID（占比-积分兑换-求微分）调整和数据通讯等服务。

程序控制器是一种无触点开关机器设备，对消费者来说，改变程序就可以更改生产工艺流程，因此如果在初步设计阶段就采用程序控制器，可以使得设计与调节更加轻松非常容易。从生产制造生产程序控制器的生产商角度观察，在生产环节不用根据用户的订购规定专门设计控制板，适宜大批量生产。因为这一特点，程序控制器面世之后迅速遭受工业控制系统界热烈欢迎，并获得快速的高速发展。现阶段，程序控制器已经成为智能化工厂的强大专用工具，得到了广泛的应用。

在我国从1974年也逐渐研发程序控制器，1977年逐渐工业领域。现阶段已经大量的运用在楼宇智能化、家居智能化、商业服务、公共事业、检测设备和农业等行业，并不断涌现大量运用程序控制器的新式机器设备。把握程序控制器工作原理，具有设计方案、调节与维护程序控制器控制系统的水平，成为了工业化对电气设备技术人员和贸易经济基本要求。1.2　程序控制器的概念

化组织（IEC）曾在1982年11月颁发程序控制器标准草案稿，1985年1月后发布了第二稿，1987年2月颁发第三稿。该议案上对程序控制器的理解是：“程序控制器是一种数字运算操控的电子控制系统，专在工业生产条件下运用需求设计。它采用了可程序编程的存储芯片，用于则在内部存储与执行逻辑函数、顺序程序、按时、记数和算术运算等系统命令，并通过数显式和模拟式的输入输出，操纵各种类型机械设备或加工过程。程序控制器以及相关外部设备，就按便于与工业系统联成一个整体、便于扩大其功能的基本原则设计方案。”

界定阐述了程序控制器是“数字运算操控的电子控制系统”，是一种电子计算机。这是“专在工业生产条件下运用需求设计”的工控电脑，是一种用程序流程来调节控制功能的工业控制计算机，除了可以进行各种各样控制功能外，也有与其它计算机通信连接网络的功效。这类工控电脑选用“以用户为中心的指令”，因而程序编写便捷。它会进行逻辑函数、顺序程序、按时记数和运算实际操作，它还具有“数字信号和模拟量输入导出操纵”能力，而且容易与“电力监控系统联成一体”，便于“扩大”。

界定还阐述了程序控制器应立即用于工业生产自然环境，它须具有极强的抗干扰性、广泛适应力和应用领域。那也是有别于一般微机控制系统的一个重要特点。

应当重视的是，程序控制器和以往所说的次序控制板在“可编”层面有质的差别。PLC引进了微处理器及半导体存储器等新一代电子元器件，并且用要求的指令开展程序编写，能灵活改动，既用手机软件方法来完成“可编”的效果。

程序控制器是应用面较广、功能齐全、使用便捷的常用工业生产控制系统。自研制广泛使用至今，它已经成了当今工控自动化的重要支撑之一。1.3　程序控制器的硬件资源

PLC的硬件资源由服务器主机、键入/导出拓展阶段及外围设备构成。1.3.1　服务器主机

程序控制器主要是由CPU、存储芯片、基本上I/O通信接口、外接设备插口、程序编写设备、开关电源等构成。程序控制器的构造各种各样，但是其所组成的一般基本原理基本一致，都以微控制器为中心的构造，如下图1-1所显示。程序编写设备将可执行程序送进程序控制器，在程序控制器工作状态下，输入模块接受到外界元器件发出来的输入信号，程序控制器程序运行，并依据程序执行后的结果，由plc模块推动外围设备。

.中央处理单元

中央处理单元主要是由微控制器CPU和存储芯片构成。

（1）微控制器CPU

微控制器CPU是程序控制器的关键，等同于人脑。CPU一般由控制回路、运算器和存储器构成。这种电源电路一般都已经被封装形式在一个集成化处理芯片上。CPU根据数据总线、系统总线、控制总线与存储芯片、输入输出接口线路连接。CPU的功效有：在设备监控程序的配合下工作中，根据扫描模式，将外界输入信号状态载入键入印象寄放地区，PLC进到工作状态后，从存储芯片逐一载入客户命令，按命令要求任务进行数据的传输、逻辑函数、算术运算等，再将结论送至导出印象寄放地区。

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常见的微控制器有通用性微控制器、单片机设计和位内置式电子计算机等。通用性微控制器比较常见的如Intel企业的8086、80186、到Pentium系列处理芯片，单片机设计型微控制器如Intel企业的MCS-96系列产品单片机设计，位内置式微控制器如AMD2900系列微控制器。中小型PLC的CPU大多采用单片机设计或专用型CPU，中小型PLC的CPU主要采用16位微控制器或单片机设计，大中型PLC的CPU大多采用快速位内置式Cpu，具备快速处理量。

（2）存储芯片

存储芯片是PLC储放系统程序、可执行程序和设备运行状态的模块。程序控制器的存储芯片由随机存储器ROM、随机存储器RAM与可电可读写的存储芯片EEPROM三大部分组成。随机存储器ROM用于储放系统程序，程序控制器生产过程中将系统程序干固在ROM中，客户是无法变化的。可执行程序和正中间计算数据信息存放随机存储器RAM中，RAM存储芯片是一种密度高的、低能耗、价格低的半导体存储器，可以用锂离子电池做后备电源。它存放内容就是易失的，断电后具体内容遗失；当系统软件断电时，可执行程序可以保存在随机存储器EEPROM或者由高能电池鼓励的RAM中。EEPROM兼具ROM的非易失性和RAM的随机存储器优势，用于储放必须长期保存的核心数据。

2.键入/导出（I/O）模块及I/O扩展接口

（1）键入/导出（I/O）模块

PLC的对外开放作用主要通过各种接口模块其外布线，完成对机械设备和加工过程的检测与控制。通过一些键入/导出接口模块，PLC既可以检测出所需要的全过程信息内容，也可将处置结果传送给外界全过程，推动各种各样执行器，完成工业化生产全过程控制。根据输入模块模块，PLC能够获得加工过程的各类主要参数；根据plc模块模块，PLC能够将计算处理结论送往工业过程现场执行器完成操纵。为了适应工业过程现场对不一样键入/脉冲信号的搭配规定，PLC配备了各种类型键入/plc模块模块。

（2）I/O扩展接口

I/O扩展接口是PLC服务器用以拓展键入/导出等级和类别的构件，键入/导出拓展模块、远程控制键入/导出拓展模块、智能化键入/导出模块等都通过它与服务器连接。I/O扩展接口有并行接口、串行通信等多种形式。