可编程逻辑控制器在软件工程专业导论中的应用

上述的被控系统具有特定的动力学和运动学特征。而另一类被控制对象是开关,例如,开/闭、通/断。只需要根据当前的情况,给被控对象输入开/关信号即可。这类系统在工厂生产中经常用到。控制方式是用一组继电器控制被控对象。

然而,每当被控对象的结构变更时,继电器方式的系统几乎都要重新制作,费时又费力,同时由于继电器还有接点接触不良、磨损、体积大等缺点,造成成本升高、可靠性低、不易检修等问题。

可编程逻辑控制器(PLC,Programmable Logic Controller)是专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、时序控制、算术操作等的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程,如图8-6所示。

图8-6 集成在机架中PLC

1968年,GM Hydra-Matic(通用汽车公司的自动变速器部门)的工程师Edward R.Clark撰写出了可编程控制提案。第一台PLC被命名为084,因为它是贝德福德协会(Bedford Associates)的第八十四个项目。随后贝德福德协会成立了一家新公司,致力于开发、制造、销售和维修模块化数字控制器Modicon。该项目参加者之一Dick Morley被称为PLC之父”。Modicon品牌于1977年出售给Gould Electronics,后来被德国公司AEG 收购,后来又被法国施耐德电气公司收购。(www.xing528.com)

现在,PLC可在个人计算机上进行应用软件编程,可以用图形表达逻辑和程序。计算机通过USB、以太网、RS-232、RS-485或RS-422连接到PLC。

编程软件允许输入和编辑梯形逻辑。在某些软件包中,还可以在功能框图,顺序流程图和结构化文本中查看和编辑程序。通常,开发环境提供用于调试和排除PLC软件故障的功能。

软件开发环境可以上传和下载PLC 程序,用于备份和恢复。在某些可编程控制器中,程序通过编程板从个人计算机传送到PLC,编程板将程序写入EPROM 存储器中。

IEC 61131-3标准为PLC 系统定义了五种编程语言:功能方框图(FBD,Function Block Diagram),梯形图(LD,Ladder Diagram),结构化文本(ST,Structured Text,类似于Pascal编程语言),指令列表(IL,Instruction List,类似于汇编语言)和顺序功能图(SFC,Sequential Function Chart)。

可编程逻辑控制器,仅仅实现前向控制,不考虑系统的当前状态,不考虑反馈控制情况。主要用于复杂的逻辑控制系统的编程。