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PLC的历史

PLC或可编程序逻辑控制器已经彻底改变了自动化行业今天,从工厂设备到自动售货机,任何东西都可以找到plc,但在1968年元旦之前,可编程控制器甚至不存在。相反,存在的是一系列需要解决的独特挑战。为了了解PLC的历史,我们必须首先花一些时间来了解可编程控制器之前存在的问题。

可编程控制器使用前

在PLC以前,控制机械的唯一方法是通过使用继电器。继电器通过利用线圈工作,当通电时,产生磁力有效地将开关拉到ON或OFF位置。当继电器断电时,开关释放并将设备返回到标准的ON或OFF位置。例如,如果我想控制电机是开还是关,我可以在电源和电机之间连接一个继电器。然后我可以控制当电机是通过激励或取消激励继电器的动力。当然,没有动力,马达就不能运转,因此我在控制马达。这种类型的继电器称为功率继电器。在一个工厂里可能有几个电机需要被控制,那么你该怎么做?你增加了很多功率继电器。因此,工厂开始积累装满电力继电器的电柜。 But wait, what switches the coils in the power relays ON and OFF before the power relay turns the motor ON, and what if I want to control that? What do you do? More relays. These relays are known as control relays because they control the relays that control the switch that turns the motor ON and OFF. I could keep going, but I think you get the picture of how machines were controlled pre-PLC, and, more importantly, I think you start to see some of the problems with this system of electromechanical control via relays.

公司的历史由Signalhead提供维基共享

继电器的问题

想想现代工厂,控制一台机器需要多少马达和开关电源。然后加上所有你需要的控制继电器,你得到的是…是的,机器控制,但你也得到一个后勤噩梦。为了让机器正常工作,所有这些继电器都必须以非常特定的顺序硬连线,如果其中一个继电器出了问题,整个系统就不能工作了。排除故障需要几个小时,而且由于线圈会失效,触点会磨损,所以需要大量的排除故障。这些机器必须遵循严格的维护计划,而且它们占用了很多空间。那如果你想改变什么呢?你基本上需要重做整个系统。很快就发现,在安装和维护这些大型继电器控制系统方面存在问题。

让我们听听70年代早期的控制设计师是怎么说的

1970年从技术学院毕业后,我开始从事控制设计工作,使用工业继电器、气动柱塞计时器和机电计数器自动化金属加工机械和设备。还包括保险丝、控制变压器、电机启动器、过载继电器、按钮、选择开关、限位开关、转鼓顺序器、先导灯、电磁阀等。

我创建的基于继电器的控制系统包括50到100多个继电器。用于控制的电子外壳通常是6英尺宽、4英尺高,安装在机器附近。想象一下,许多电线捆绑在一起,连接着继电器、计时器、计数器、终端和其他组件,所有这些都很整齐。然后图片经过几个月或几年相同的布线,经过多次的工程更改和故障排除,被出线管或不系线;在许多情况下,线路以交叉的点对点模式添加,以使用最短的路线和时间进行更改。我们把这些控制框的状况称为鼠窝;可靠性受到影响,同时故障排除的难度增加,或进行额外的操作工程更改。”

- Tom,控制设计师

PLC解决方案的诞生

那么解决方案是什么呢?我敢肯定,这正是通用汽车Hydra-Matic部门的工程师们每天都在努力解决的问题。幸运的是,在那个时候,计算机控制的概念已经开始在像通用汽车这样的大公司的谈话中出现。根据可编程控制器无可争议之父迪克·莫利的说法,“可编程控制器在1968年元旦就被详细介绍了。”

受欢迎的论坛PLCDEV.com概述了通用汽车工程师对“标准机器控制器”的一系列要求。Dick Morley和他的公司Bedford and Associates在设想第一个PLC时,正是响应了这一要求。除了更换继电器系统外,GM对该控制器的要求还包括:

  • 一种固态系统,像计算机一样灵活,但价格与类似的继电器逻辑系统具有竞争力。
  • 易于维护和按照已经被接受的中继梯逻辑方式编程。
  • 它必须在一个充满灰尘,潮湿,电磁和振动的工业环境中工作。
  • 它必须是模块化的,以方便组件的交换和可扩展性。

PLC梯形图

PLC的编程外观要求维护电工和工厂工程师易于理解和使用。随着基于继电器的控制系统的发展和变得更加复杂,物理元件位置接线图的使用也发展为继电器逻辑以阶梯方式显示。控制电源热线为左轨,控制电源中性为右轨。各种继电器触点、按钮、选择开关、限位开关、继电器线圈、电机启动线圈、电磁阀等,按逻辑顺序排列,构成梯子的梯级。它要求PLC以这种梯形逻辑方式编程。

PLC的历史迪克·莫利的形象

礼貌的AutomationWorld.com

正如迪克·莫雷(Dick Morley)在他的回忆录中哀叹的那样,从想法到实际控制者的过程并非一帆风顺。

最初的机器,没有交付,只有125个单词的内存,而且速度不是前面提到的标准。你可以想象发生了什么事!首先,我们立即耗尽了内存,其次,机器在继电器响应时间附近执行任何功能都太慢了。继电器响应时间存在于1/60秒的量级上,许多装满继电器的机柜转换成代码形成的拓扑明显超过125字。我们将内存扩展到1K,然后再扩展到4K。4K时,它经受住了时间的考验。”

Tom,我们的控制设计师,叙述道:“我在创造基于继电器的控制系统的经验,在那个时候,使我处于一个完美的位置,成为第一个使用第一批可编程控制器来取代基于继电器的控制系统的控制系统设计师之一。我第一次接触PLC是在贝德福德公司(Bedford Associates)竞争对手的固态设备上。这个装置是用一个手提箱大小的编程装置来编程的,它需要设置指令类型和线路地址,然后按下一个按钮烧断存储芯片上的保险丝链接来设置逻辑路径。一旦编程完成并经过测试,PLC就能够以非常可靠的方式执行机器的循环操作。不幸的是,PLC卡架在后面打开了24 VDC和120 VAC电源和信号的混合物。在排除故障的过程中,不小心将120伏交流电短路到24伏直流电,并使整个PLC系统瘫痪,这并不需要一个电工检查信号。作为一家大型公司首次使用PLC的公司,这次失败注定了该制造工厂将在未来几年使用PLC。”

最后,迪克·莫雷成立了一家名为Modicon的新公司,并开始销售第一批可编程控制器Modicon 084(因为它是84号原型机而得名)。这是Modicon 084被提交给通用汽车,以满足其“标准机器控制器”的标准。Modicon刚开始销售084的时候收获甚微。正如迪克·莫利(Dick Morley)所说:“我们头四年的销售非常糟糕。”尽管如此,公司还是继续学习和发展。最终,Modicon带来了一款永远改变整个行业的控制器,Modicon 184。迪克·莫雷在184页写道:

“让Modicon公司和可编程控制器真正起飞的不是084,而是184。184是由Michael Greenberg在设计周期中完成的,他是我遇到过的最好的工程师之一。他和总裁兼营销人员李·卢梭(Lee Rousseau)提出了一项规范和设计,彻底改变了自动化业务。他们在你的反对意见之上建立了184。我是个纯粹主义者,觉得所有那些铃声、哨子之类的东西都不“纯粹”,不知怎么地,它们玷污了我的“光荣的设计”。他们完全正确!184是一个巨大的成功,它不是084,不是可编程控制器的发明,而是一种为满足市场和客户需求而设计的产品,被称为184,它起飞了,并使Modicon和可编程控制器成为今天的公司和行业。”

PLC的历史图片由RepairZone.com

PLC在十几岁的时候

第一个plc能够处理输入和输出信号、继电器线圈/触点内部逻辑、计时器和计数器。计时器和计数器使用了字大小的内部寄存器,所以简单的四函数数学很快就可用了。PLC继续发展,增加了一次性的,模拟输入和输出信号,增强定时器和计数器,浮点数学,鼓序列和数学功能。内置PID(比例-积分-导数)功能是流程工业中使用的plc的一个巨大优势。通用指令集演变成填充数据框,使编程更加高效。使用有意义的标签名代替非描述性标签的能力允许终端用户更清楚地定义他们的应用程序,并且导入/导出标签名到其他设备的能力消除了在手工向每个设备输入信息时产生的错误。万博官网手机登陆

作为功能Porgrammable逻辑控制器随着科技的发展,编程设备和通信也出现了快速增长。第一个编程设备是专用的,但不幸的是,它的尺寸太小了。后来出现了手持编程设备,但很快被运行在个人电脑上的专有编程软件所取代。AutomationDirect的DirectSOFT,是第一个基于windows的PLC编程软件包。PC机与PLC之间的通信不仅提供了编程的能力,而且允许更容易的测试和故障排除。通信开始于MODBUS协议使用RS-232串行通信。随后,各种自动化协议通过RS-485、DeviceNet、Profibus和其他串行通信体系结构进行通信。串行通信和各种PLC协议的使用也允许PLC与其他PLC、电机驱动器和人机接口(HMI)联网。最近以太网和协议,如以太网/IP(工业协议)获得了巨大的普及。

来源

http://www.barn.org/FILES/historyofplc.html
http://www.machine-information-systems.com/PLC_History.html
http://www.plcs.net/chapters/history2.htm
http://www.controldesign.com/articles/2005/264/
http://www.plcdev.com/plc_timelinehttp://www.plcdev.com/the_birth_of_the_plc