[工业自动化-5]：西门子S7-15xxx编程 - PLC系统初识别 ：PLC概述与发展史

目录

前言：

一、PLC的由来：自动化产线的大脑

二、PLC发展史

三、常见的PLC厂家：欧洲+日本

四、PLC VS 电脑

4.1 PLC VS CPU

4.2 PLC VS 单片机

4.3 PLC VS 工控机

五、PLC系统组成

参考：

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前言：

一、PLC的由来：自动化产线的大脑

PLC代表可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），它是一种电子设备用于自动化控制和监控工业过程。PLC的历史可以追溯到1960年代。在过去，工厂和生产线的控制通常使用可编程控制器（PC）或继电器进行。这种方式非常繁琐和复杂，对于更复杂的控制任务具有局限性。

在20世纪60年代，美国的汽车制造商通用汽车公司试图寻找一种更灵活、更可靠的方式来控制生产线。由于没有现成的解决方案，通用汽车公司与麻省理工学院的工程师一起合作，开发出了第一款PLC。这款PLC使用了可编程的逻辑器件，以代替传统的硬连线逻辑，从而实现了更灵活和可扩展的控制。

自那时以来，PLC技术得到了快速发展和广泛应用。现代PLC具有更强大的处理能力、更多的输入输出点、更高级的编程功能和更可靠的工业级设计。它们被广泛应用于各种工业领域，如制造业、自动化生产线、工厂自动化、机器人技术和建筑控制等。

二、PLC发展史

PLC的发展历史可以分为以下几个阶段：

1. 1960年代：PLC的最初阶段始于20世纪60年代，当时通用汽车公司与麻省理工学院的工程师合作开发了第一款PLC。这款PLC使用了可编程的逻辑器件，取代了传统的硬连线逻辑，提供了更灵活和可扩展的控制。

2. 1970年代：在20世纪70年代，PLC开始得到广泛应用。PLC的制造商开始采用微处理器技术，使得PLC具有更高的运算能力和更复杂的功能。这一时期，PLC开始在各种工业领域中广泛应用，包括制造业、汽车工业、冶金工业等。

3. 1980年代：在20世纪80年代，PLC发展迅速。制造商竞相推出更多种类和型号的PLC，以满足不断增长的市场需求。PLC的功能进一步增强，包括更多的输入输出点、更高的处理速度和更先进的编程功能。PLC开始在机器人技术、流程控制和自动化生产线等领域得到广泛应用。

4. 1990年代：在20世纪90年代，PLC的技术继续发展。PLC开始集成更多的通信接口，以实现与其他设备和系统的连接。此外，PLC开始支持更复杂的编程语言，如梯形图、结构化文本和功能块图。这一时期，PLC还开始应用于建筑自动化、能源管理和物流等领域。

5. 2000年代至今：随着时间的推移，PLC的技术不断演化。现代PLC具有更强大的处理能力、更多的输入输出点、更高级的编程功能和更可靠的工业级设计。PLC开始支持云计算、物联网和大数据分析等先进技术，以增强其智能化和可远程监控的能力。

总的来说，PLC的发展历史是一个不断创新和进步的过程。它从最初的可编程逻辑器件发展到了现代的高性能控制器，成为工业自动化领域中不可或缺的关键技术之一。

三、常见的PLC厂家：欧洲+日本

以下是几种常见的PLC品牌：

1. 西门子（Siemens）：西门子是全球领先的自动化解决方案提供商之一，其PLC产品广泛应用于工业自动化领域。西门子PLC系列包括S7-1200、S7-1500等多个型号，可满足不同规模和复杂度的控制需求。

2. 欧姆龙（Omron）：欧姆龙是另一个知名的自动化领域品牌，其PLC产品广泛应用于工控、机器人和自动化生产线等领域。欧姆龙PLC系列包括CJ系列、CP系列等多个型号，具有可靠性和灵活性。

3. 施耐德电气（Schneider Electric）：施耐德电气是一家多元化能源管理和自动化解决方案供应商。其PLC产品系列包括Modicon系列和Twido系列等，适用于各种控制和监控应用。

4. ABB：ABB是一家全球工程技术公司，提供广泛的自动化产品和解决方案。ABB的PLC产品系列包括AC500、AC500-XC等多个型号，适用于各种工业自动化应用。

5. 摩尔（Mitsubishi Electric）：摩尔电气是一家日本的电子设备制造商，其PLC产品在全球范围内使用广泛。摩尔PLC系列包括FX系列、Q系列等多个型号，具有高性能和可靠性。

以上仅是一些常见的PLC品牌，市场上还有其他一些著名的PLC品牌，如松下（Panasonic）、GE等。选择PLC品牌时，需要考虑应用需求、可用性、支持和可靠性等因素。

四、PLC VS 电脑

4.1 PLC VS CPU

PLC（可编程逻辑控制器）和CPU（中央处理器）是两种不同的概念，它们在不同的环境和用途中扮演不同的角色。

1. 功能和用途:

   • PLC: PLC是一种专门用于控制和监控工业过程的电子设备。它具有实时响应能力、可编程性和可扩展性，通常被用于自动化控制和监控工业设备和生产线。
   • CPU: CPU是计算机系统的核心组件，负责执行指令、处理数据和控制计算机的运行。它是计算机的"大脑"，用于处理各种计算和指令执行任务，如操作系统、应用程序等。

2. 架构和设计:

   • PLC: PLC通常采用工业级设计，具有抗干扰能力和可靠性，以适应恶劣的工业环境。它通常包含输入输出模块、处理器模块、通信模块和编程软件等组件，以实现自动控制和监控功能。
   • CPU: CPU通常是计算机的一个组件，它与其他硬件设备（如内存、硬盘、图形卡等）通过总线连接。它由控制单元、算术逻辑单元和寄存器组成，用于执行计算和控制计算机的操作。

3. 编程和应用:

   • PLC: PLC使用专门的编程语言（如梯形图、结构化文本、功能块图等）进行编程，用于编写控制逻辑和定义输入输出的行为。它通常用于工业自动化、机器控制和过程控制等领域。
   • CPU: CPU通常运行操作系统和应用程序，使用高级编程语言（如C、C++、Java等）进行编程。它用于处理大规模的计算任务、运行各种软件和应用程序，如办公软件、游戏等。

虽然PLC和CPU在一些方面具有一定的重叠，但它们的设计、功能和应用场景有所不同。PLC更加专注于工业自动化和控制领域，而CPU则是计算机系统的核心组件，用于处理各种计算和控制任务。

4.2 PLC VS 单片机

PLC（可编程逻辑控制器）和单片机（Microcontroller）是两种不同类型的控制设备，它们在功能、应用和设计上存在一些区别。以下是它们之间的对比：

1. 功能和应用：

   • PLC：PLC是一种专用于工业自动化和控制的设备。它具有实时响应能力、可编程性和可扩展性，广泛用于工业控制和监控应用，如机器控制、生产线控制和流程控制等。
   • 单片机：单片机是一种集成了处理器、存储器和输入输出接口等功能的微控制器。它通常用于嵌入式系统和低功耗应用，如家电控制、电子设备、车载系统和物联网设备等。

2. 设计和硬件资源：

   • PLC：PLC通常采用工业级设计，具有高抗干扰能力和可靠性，适应恶劣工业环境。它通常包含输入输出模块、处理器模块、通信模块和编程软件等组件。
   • 单片机：单片机通常是一个集成电路芯片，包含处理器核心、存储器、输入输出引脚和外设接口等。它的设计更简单，可以根据需要选择不同规格和功能的单片机。

3. 编程和开发：

   • PLC：PLC通常使用特定的编程语言，如梯形图（Ladder Diagram）、功能块图（Function Block Diagram），也可以使用结构化文本语言（如ST、IL）等。PLC编程通常需要使用特定的编程软件和专门的硬件设备。
   • 单片机：单片机的编程可以使用C、C++等高级编程语言，也可以使用汇编语言进行底层编程。单片机开发通常使用集成开发环境（IDE）进行程序编写、调试和烧录。

4. 应用场景：

   • PLC：PLC广泛应用于工业自动化领域，如制造业、能源管理、交通系统等。它具有可靠性、实时性和抗干扰能力，适用于复杂和高要求的工业控制场景。
   • 单片机：单片机常用于嵌入式系统和低功耗应用，如电子设备、家电控制、物联网设备等。它的设计更紧凑、低成本，并且能够满足各种小型控制和计算需求。

总的来说，PLC和单片机是两种不同类型的控制设备，各有其自身的优势和适用场景。PLC适用于复杂的工业自动化和控制应用，而单片机适用于小型嵌入式系统和低功耗应用。选择哪种设备，取决于具体的需求和应用场景。

4.3 PLC VS 工控机

PLC（可编程逻辑控制器）和工控机（Industrial PC，IPC）是两种不同类型的控制设备。虽然二者都可用于自动化控制和监控，但其本质不同，以下是它们之间的主要区别：

1. 功能和应用：

   • PLC：PLC是专门用于工业控制领域的设备。它在工业自动化和控制系统中扮演重要的角色，可用于机械、自动化生产线、流程控制、监控等。PLC具有可编程性、实时响应能力、可靠性和稳定性等优势。
   • 工控机：工控机是将PC技术应用于工业自动化和控制领域的设备。它结合了PC和嵌入式控制技术，具有广泛的控制和计算能力。工控机在机器人控制、物联网设备等领域应用广泛，通常需要进行图像处理、数据采集和实时控制等任务。

2. 设计和硬件资源：

   • PLC：PLC通常是专门设计的硬件设备，具有较小的硬件体积和低功耗特性，并且易于集成到工业自动化系统中。
   • 工控机：工控机采用主板、处理器、内存、硬盘、开发板、图像卡等主流电子元器件构成，通常具有集成性、模块化、可扩展性等特点。工控机的设计更加灵活，可以根据用户的需要配置不同的硬件方案。

3. 编程和软件：

   • PLC：PLC编程通常采用特定的编程语言，如梯形图、功能块图、结构体文本、指令列表等。针对不同品牌的PLC还有不同的编程软件和硬件平台，如西门子的Step 7，欧姆龙的CX-Programmer，施耐德的Unity Pro等。
   • 工控机：工控机采用通用的操作系统（如Windows、Linux等），通常借助软件平台（如LabVIEW等）或编程语言（如C、C++、Python等）进行编程控制。并且，由于工控机可以支持多种通信协议及接口标准，灵活性更高。

4. 应用场景：

   • PLC：PLC广泛应用于制造业、能源管理、交通系统、机器人控制等领域的复杂工业自动化和控制应用。
   • 工控机：工控机通常用于复杂控制系统和高性能计算任务，如3D图像处理、大数据分析、智能电网等。

虽然PLC和工控机之间在一些方面存在一定的重叠，但它们是两种本质不同的设备，各有其自身的优势和适用场景。选择哪种设备，取决于具体的需求和应用场景。

五、PLC系统组成

PLC（可编程逻辑控制器）系统通常由以下四部分组成：

1. PLC主体：PLC主体通常由中央处理器、存储器、输入输出模块等组成。中央处理器负责运行控制程序，存储器用于存放控制程序和数据，输入输出模块用于连接外部传感器和执行器，控制外围设备的信号输入和输出。

2. 编程软件：PLC的编程软件通常使用专门的可编程逻辑控制语言（如梯形图、功能块图等）进行编程。编程软件通常与PLC厂家提供的编程口（通常为USB或串口）连接，通过编程软件将程序下载到PLC主体中。

3. 输入输出设备：输入输出设备是通过输入信号从外部采集信号并将处理结果输出到外围设备的模块。输入信号通常由传感器、监控设备等提供，输出设备通常包括执行器、报警器等。

4. 电源和信号传输线路：PLC系统需要接入稳定的电源供电，并且需要使用正确的电缆或信号传输线路连接外围设备，以确保数据信号能够正确传输。

上述各部分的配置会因应用需求而有所不同。例如，一些PLC系统除了上述四个组成部分之外，还可能包括通信模块、PID调节器和触控面板等部分。选择PLC设备和组成方式，需要充分考虑生产工艺可靠性和故障维修的可操作性。

参考：

西门子S7-1500PLC从入门到精通_哔哩哔哩_bilibili