[科普中国]-控制器件

自动化控制器PLC自20世纪90年代发展以来，其发展速度越来越快 ，自动化控制技术也日益完善 。

简介自动化控制是一种通过利用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息实现对生产过程的检测、控制、优化、调度和管理。在自动化的控制下能够达到增加产量、提高产品质量、降低消耗、提高产品安全性的目的。

自动化控制是现代控制领域中最重要的一项技术，对提高生产效率具有重要意义，在科学水平不断进步的今天，自动化控制技术打上科技进步的列车，呈现快速发展的态势。1

PLC技术在自动化控制中的重要地位自动化控制技术自20世纪发展以来，其发展速度越来越快，对自动化控制技术的发展具有重要的推动作用。自动化控制技术主要包含三个层析，按照自下而上的顺序可以分为基础自动化、过程自动化和管理自动化。在自动化控制技术中，较为核心的部分就是基础自动化和过程自动化。

在传统的自动化系统中，PLC和DCS在基础自动化中占据核心地位，而管理自动化和过程自动化由计算机和小型机组成。在自动化控制领域中，80%的PLC在I/0少于128点的小型系统中应用较为广泛，且80%的PLC应用在20个梯形图指令中就可以将问题解决。

从应用的观点来看，这一统计数据向我们展示了传统PLC自动化控制领域中的重要作用，对满足工业控制简单实用、成本低廉、稳定可靠的要求具有重要意义，从这一面来看，PLC在控制领域占有稳固的地位，从其发展至今不会轻易退出其发展的舞台。 PLC技术之所以有如此重要的作用，与PLC产品追求密不可分。 PLC在其发展中根据自身技术和产品发展的需求为基本，同时与新数字技术和新信息技术紧密结合，且在推广应用过程中采用的是IEC61131国际标准，编程的语言较为校准，传统的编程语言可以体现在现代的软件中，PLC的体系结构、控制任务和控制要求等多方的软件描述进行了改造。从1990年以来，PLC在自动化控制领域的核心地位仍是岿然不动。1

传统PLC与现代PLC之间的区别传统PLC技术与现代PLC技术之间的差别主要体现在CPU模块、软件模型等几方面。从硬件来看，传统PLC技术CPU模块只有一块，储存器的容量有限，在100KB以下，I/0以开关量为主，运算速度上，传统PLC扫描时间更长，一般为几十至几百ms，背线总线采用的是传统的低速系统总线。而现代PLC的CPU模块不再局限于一块，可以多块CPU模块，储存器的容量较大，且可以根据实际需要进行配置，I/0有高低速开关量、模拟量和其他不同类型的信号，运算速度较快，可以达到0.2ms，背板总线采用的是高速背板总线或与低速串行总线并存。

从软件方面来看，传统PLC技术采用的是符合IEC61131.3软件模型且可以运行，编程语言上采用的是较为灵活且通用的编程语言，如C、C+等，操作系统上，采用的是基于PC的实施商用时钟；现代PLC软件模型采用的是符合IEC61131.3软件模型，在编程语言上，采用的是IEC61131.3模型标准编程语言，操作系统的扫描方式采用了时间驱动和事件驱动，且可以按照程序功能设置不同的扫描周期。

从技术层面上，传统PLC与现代PLC之间的区别根本上体现在软件模型的不同。现代PLC软件模型在完整地接触编程语言以外的全部内容上表现较为出色，使现代PLC突破了传统PLC的硬件体系结构，使得现代PLC技术简单实用、成本低廉、稳定可靠的特点更加突出，其应用范围也较为广泛。1

现代PLC的应用以及展望1、现代PLC的应用范围

由于现代突破了传统PLC的硬件体系结构，其简单实用、成本低廉、稳定可靠的特点更加突出，因此在自动化领域受到广泛的亲睐，成为了现代工业自动化领域中的主导力量。从应用范围上看，PLC的应用范围主要开关量的逻辑控制、运动控制、模拟量控制、过程量控制、数据处理、联网通信6种。

开关量的逻辑控制，PLC可以借助逻辑控制和顺序控制来替代继电器，因此，PLC在开关量逻辑控制方面应用最为广泛。运动控制在机床、机器人。装配机械等方面运用较为广泛。模拟量控制，因PLC技术具有可以将流量、温度等模拟量数值转换为数字值的功能，如此一来，就可以实现CPU处理控制和由转换模块实现模拟量控制。过程控制，由于多路模拟量控制和I/o模块，这样就可以实现闭环控制。数据处理，由于PLC具有强大的运算和处理能力，在数据采集、分析和处理中具有强大的优势。联网通信，由于PLC的连接功能较完善，不同系统之间可以实现联网通信、数据信息共享和交换，从而形成多级分布式控制系统。

2、现代PLC的应用应注意的问题

PLC所处的环境温度具有一定的限制，一般处于0℃至50℃之间，因此在安装PLC的时候，要注意与发热量较大设备上。如果PLC所安装部位的温度突破了其极限，则有可能造成控制失效，甚至出现严重的后果。由于PLC的温度范围较小，所以在应用PLC时，要确保PLC安装于较大空间内，且空间内的通风散热效果较为理想，使PLC的各个基本单元和扩展单元之 间的间隔要在30.5mm以上。开关柜上面的通风百叶窗，可有可无，但是如果环境温度处于50℃以上，那么就需要采取措施，如安装风扇来使通风效果增强，进而降低温度，确保PLC能够正常工作。PLC工作环境的湿度也需要进行控制，要控制在85%以内，对凝露现象也要注意控制，以避免其绝缘性遭到破坏。 PLC工作环境要保持平稳状态，不能出现强烈振动现象，为保证PLC工作环境的稳定性，可以采取一些减震措施。PLC工作电源选择上，应选用直流稳压电源，从而保证PLC反馈信息的准确性，提高PLC工作的可靠性。

3、自动化控制器件PLC展望

随着网络技术的快速发展，PLC技术也趁着网络技术发展的东风乘风破浪，在PLC技术上逐渐形成了PAC技术。在工业控制技术的发展中，自动化控制器件由最初的PLC控制，发展到PC控制，再由传统PLC控制转向现代PLC技术和PAC技术。PLC技术的发展使其在自动化市场中的地位更加牢固。而在PLC技术基础上发展起来的PAC技术以其异型和异构系统之间数据相互交换共享的优势，成为未来自动化控制的主要发展趋势。1

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所