摘 要：PLC雖然問世時間不長，但隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展。本文就PLC的起源、發(fā)展、定義及特點等進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；PLC；PLC控制系統(tǒng)；

中圖分類號：TM32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1674-3520（2014）-04-00232-01

一、可編程控制器的概述

（一）PLC的起源。PLC雖然問世時間不長，但隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展。

20世紀(jì)60年代中期，美國通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)不斷更新的生產(chǎn)工藝，提出一種設(shè)想：把計算機的通用靈活、功能完善等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、價格低廉、操作方便等優(yōu)點結(jié)合起來。美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研發(fā)成功了首臺可編程控制器PDP-14，并在汽車自動裝配流水線上試用成功。第一代PLC，多數(shù)用1位機來開發(fā)，存儲采用磁芯存儲器，只有邏輯控制、定時、計數(shù)功能。

（二）PLC的發(fā)展。第二代PLC，使用了8位微處理器及半導(dǎo)體存儲器，它的產(chǎn)品一步一步地系列化，功能也有一定加強，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字比較、傳送、運算等功能。第三代PLC，采用了高性能微處理器及位片式CPU，工作速度得到了大幅度提高，同時它向多功能和聯(lián)網(wǎng)方向的發(fā)展也得到提高了，并具有很強自診斷能力。第四代PLC，不僅全面使用16位、32位微處理器作為CPU，內(nèi)存容量也變得更大?？梢灾苯舆\用于一些大規(guī)模、復(fù)雜的控制系統(tǒng)；編程語言除了可使用原有的梯形圖、流程圖等外，還增加了高級語言；外設(shè)也更加多樣化。

（三）PLC的定義及特點。1、可編程控制器。可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱為PC，但是由于個人計算機（Personal Computer）也簡稱為PC，為了區(qū)別，同時由于早期的可編程控制器只是具有邏輯控制功能，因為人們?nèi)粤?xí)慣稱為可編程序控制器為PLC（Programmable logic Controller）。1982年國際電工委員會在頒布可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中所作的定義為：可編程序邏輯控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它采用可編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。2、PLC的特點：可靠性高。PLC的MTBF一般在40000～50000h以上，有的在10-20萬h，而且都有很完善的自診斷功能。結(jié)構(gòu)形式更加多樣，模塊化組合更加靈活。有固定式的機型適于小型系統(tǒng)或機床，組合式的機型適于集控制系統(tǒng)。最小的PLC只有6點，而AB的ControlLogix系統(tǒng)的容量達(dá)128000點。功能強大。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。編程方便。控制具有極大靈活性。PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。安裝、維修簡單。與DCS相比，價格低。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，減少了控制設(shè)備的外部接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大大縮短，同時維護(hù)也容易起來。更重要的是它使同一設(shè)備通過改變程序來改變生產(chǎn)過程成為可能。

二、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)

選用西門子S7-200 系列PLC，設(shè)計出能對一臺三相異步電動機進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制的繼電接觸控制電路來（包括主電路和控制電路，并且包括過載、短路、失壓保護(hù)）。

本實驗采用PLC對三相異步電動機進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制 ，其主電路和控制電路接線圖分別為圖2-1和圖2-2 。圖中：正向按鈕接PLC的輸入口X0，反向按鈕接PLC的輸入口X1，停止按鈕接PLC的輸入口X2，KM5為正向接觸器，KM6反向接觸器。繼電器KA5、KA6分別接于PLC的輸出口Y33、Y34

其基本工作原理為：合上QF1、QS， PLC運行。當(dāng)按下正向按鈕，控制程序使Y33有效，繼電器KA5線圈得電，其常開觸點閉合，接觸器KM5的線圈得電，主觸頭閉合，電動機正轉(zhuǎn)；當(dāng)按下反向按鈕，控制程序使Y34有效，繼電器KA6線圈得電，其常開觸點閉合，接觸器KM6的線圈得電，主觸頭閉合，電動機反轉(zhuǎn)。 起短路保護(hù)作用的是熔斷器FU。電路中一旦發(fā)生短路事故，熔斷器立即熔斷，主電路和控制電路都失去電壓，電動機馬上停轉(zhuǎn)。 起過載保護(hù)作用的是熱繼電器FR。當(dāng)電動機過載時，它的發(fā)熱元件發(fā)熱促使其常閉觸頭斷開，因而接觸器線圈斷電，主觸頭斷開，電動機停轉(zhuǎn)。為了可靠地保護(hù)電動機，常用兩個發(fā)熱元件分別串聯(lián)在任意兩相電源線中。因為，當(dāng)三相電路中任意一相的熔斷器熔斷后（這種情況一般不易覺察，因為此時電動機按單相異步電動機運行，但還在轉(zhuǎn)動，只是電流增大了） ，仍保證有一個或兩個發(fā)熱元件在起作用，電動機還可得到保護(hù)。起失壓和欠壓保護(hù)作用的是交流接觸器KM。所謂失壓和欠壓保護(hù)就是當(dāng)電源停電或者由于某種原因電源壓降低過多（欠壓）時，保護(hù)裝置能使電動機自動從電源上切除。因為當(dāng)失壓或欠壓時，接觸器線圈電流將消失或減小，失去電磁力或電磁力不足以吸住貼心，因而能斷開主觸頭，切斷電源。失壓保護(hù)的好處是，當(dāng)電源電壓恢復(fù)時，如不重新按下啟動按鈕，電動機就不會自行轉(zhuǎn)動（因自鎖觸頭也是斷開的） ，避免了發(fā)生事故。如果不是采用繼電接觸控制，而是直接用閘刀開關(guān)進(jìn)行控制，由于在停電時往往忽視拉開電源開關(guān)，電源電壓恢復(fù)時，電動機就會自行啟動，會發(fā)事故。欠壓保護(hù)的好處是，可以保證異步電動機不在電壓過低的情況下運行。

三、設(shè)計心得

（一）本實驗中，繼電器KA5、KA6的線圈控制電壓為24V DC，其觸點5A 220V AC（或5A 30V DC）；接觸器KM5、KM6的線圈控制電壓為220V AC，其主觸點25A 380V AC。

（二）三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)控制是通過正、反向接觸器KM5、KM6改變定子繞組的相序來實現(xiàn)的。其中一個很重要的問題就是必須保證任何時候、任何條件下正反向接觸器KM5、KM6都不能同時接通，否則會造成電源相間瞬時短路。為此，在梯形圖中應(yīng)采用正反轉(zhuǎn)互鎖，以保證系統(tǒng)工作安全可靠。

（三）本實驗中，主控電路的電壓為380V DC，注意安全！