PLC

PLC定義分為兩類：

一、可編程邏輯控制器

PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。

PLC的基本概念

　　可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC,plc自1966年出現(xiàn)，美國，日本，德國的可編程控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。

PLC的基本結(jié)構(gòu)

　　PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：

a、電源

　　PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。

b. 中央處理單元(CPU)

　　中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。

　　為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。

c、存儲(chǔ)器

　　存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。

　　存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。

d、輸入輸出接口電路

　　1、現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。

　　2、現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。

e、功能模塊

　　如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊

f、通信模塊

　　如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等

PLC技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新的動(dòng)向：

　　1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。

　　2：PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛。

　　3：不斷加強(qiáng)通訊功能。

　　4：.新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。

　　5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。

　　6：發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。

　　7：追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。

　　起源：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器 PDP—14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。

　　1971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-8

　　1974年，中國研制出第一臺(tái)PLC

　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。

　　20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。

　　20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。

　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。

PLC主要產(chǎn)品類型

　　1）大中型PLC

　　◆2006年,中國大型和中型PLC市場(chǎng)銷售總額分別達(dá)到了1.68億和1.54億美金,較2005年分別增長(zhǎng)約13.3%和1.6%.預(yù)計(jì)到2009年,市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)到約2.5億和1.75億美金。

　　◆大中型PLC主要應(yīng)用在冶金,汽車,電力,基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域內(nèi).其中在冶金行業(yè)中應(yīng)用最廣,約占到超過30%的市場(chǎng)份額。

　　◆在十一五期間,總體上大中型PLC的增長(zhǎng)率高于小型PLC.用戶端的采購情況還是供應(yīng)商端的銷售數(shù)據(jù),大中型PLC都表現(xiàn)出更強(qiáng)的增長(zhǎng)率。 

　　2）小型PLC

　　◆2006年,中國小型PLC市場(chǎng)較上年增長(zhǎng)約11.3%,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2.19億美金.預(yù)計(jì)到2009年,市場(chǎng)規(guī)模將超過2.8億美金。

　　◆小型PLC主要應(yīng)用于紡織,食品加工,汽車等行業(yè),其中紡織行業(yè)是小型PLC最主要的應(yīng)用行業(yè),其2006年的市場(chǎng)分額約為29.7%。

　　◆隨著一些主要的紡織生產(chǎn)廠商已完成自動(dòng)化改造,未來該行業(yè)對(duì)小型PLC的需求預(yù)計(jì)將會(huì)相對(duì)降低.受此影響,2007-2009年小型PLC整體市場(chǎng)的增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將保持在9.0%-10%之間。

二、平面光波導(dǎo)

　　PLC是英文Planar Lightwave Circuit的縮寫，翻譯成中文為：平面光波導(dǎo)(技術(shù))。所謂平面光波導(dǎo)，也就是說光波導(dǎo)位于一個(gè)平面內(nèi)。正如大家所熟悉的單層電路板，所有電路都位于基板的一個(gè)平面內(nèi)一樣。因此，PLC是一種技術(shù)，它不是泛指某類產(chǎn)品，更不是分路器！ 我們最常見的PLC分路器是用二氧化硅(SiO2)做的，其實(shí)PLC技術(shù)所涉及的材料非常廣泛，如玻璃/二氧化硅(Quartz/Silica/SiO2)、鈮酸鋰(LiNbO3)、III-V族半導(dǎo)體化合物(如InP, GaAs等)、絕緣體上的硅(Silicon-on-Insulator, SOI/SIMOX)、氮氧化硅(SiON)、高分子聚合物(Polymer)等。

 　　基于平面光波導(dǎo)技術(shù)解決方案的器件包括：分路器(Splitter)、星形耦合器(Star coupler)、可調(diào)光衰減器(Variable Optical Attenuator, VOA)、光開關(guān)(Optical switch)、光梳(Interleaver)和陣列波導(dǎo)光柵(Array Waveguide Grating, AWG)等。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合的需求(如響應(yīng)時(shí)間、環(huán)境溫度等)，這些器件可以選擇不同的材料體系以及加工工藝制作而成。值得一提的是，這些器件都是光無源器件，并且是獨(dú)立的。他們之間可以相互組合，或者和其他有源器件相互組合，能構(gòu)成各種不同功能的高端器件。

三、電力線通信技術(shù)

　　PLC的英文全稱是Power Line Communication，即電力線通信。通過利用傳輸電流的電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號(hào)，就立即可享受4.5~45Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)接入，來瀏覽網(wǎng)頁﹑撥打電話，和觀看在線電影，從而實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)﹑語音﹑視頻，以及電力于一體的"四網(wǎng)合一"！另外，可將房屋內(nèi)的電話﹑電視﹑音響﹑冰箱等家電利用PLC連接起來，進(jìn)行集中控制，實(shí)現(xiàn)"智能家庭"的夢(mèng)想。目前，PLC主要是作為一種接入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡(luò)"最后一公里"的解決方案，適用于居民小區(qū)，學(xué)校，酒店，寫字樓等領(lǐng)域。

　　廣義電力線通信(Power Line Communication,簡(jiǎn)稱PLC)技術(shù)早在六十多年前就應(yīng)用在輸電線路上，用于發(fā)電廠及變電站的調(diào)度指揮通信。

　　現(xiàn)在通常所說的PLC是指利用低壓配電線路傳輸高速數(shù)據(jù)、語音、圖象等多媒體業(yè)務(wù)信號(hào)的一種通信方式，主要應(yīng)用于家庭Internet“寬帶”接入和家電智能化聯(lián)網(wǎng)控制，即高速數(shù)據(jù)PLC。

PLC的技術(shù)原理

　　PLC利用1.6M到30M頻帶范圍傳輸信號(hào)。在發(fā)送時(shí)，利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后在電力線上進(jìn)行傳輸，在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號(hào)濾出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號(hào)。目前可達(dá)到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M~45M之間。 PLC設(shè)備分局端和調(diào)制解調(diào)器，局端負(fù)責(zé)與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。在通信時(shí)，來自用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過用戶的配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端將信號(hào)解調(diào)出來，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。