PLC簡介
可程序邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller），乃是一種固態(tài)電子裝置，主要利用輸入／輸出裝置的回授信號及儲存程序，控制機械或程序的操作。在工廠自動化（FA）系統(tǒng)中，PLC因為具備價格便宜、系統(tǒng)穩(wěn)定及環(huán)境適應性佳的特點，故一直為自動化業(yè)界所采用。近幾年來，各PLC制造廠家無不致力于新機種的研發(fā)，所以在CPU 處理速度、擴展模塊及通訊的功能上，相較于早期PLC控制器，已有長足的進展。
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國通用汽車公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller(PC)。
個人計算機(簡稱PC)發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。
上世紀80年代至90年代中期是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。
1-1 什么是可程序邏輯控制器 早期的自動控制都是以繼電器并配合計數(shù)器、定時器及傳感器等控制組件以完成順序控制的目的。 由于工業(yè)的變革，在生產(chǎn)制造方面，傳統(tǒng)的方法已無法滿足，因此有業(yè)者根據(jù)其需要，訂出以下的規(guī)格， 希望有這樣的控制器，能夠改善傳統(tǒng)的控制方式，藉以提高效率，增加產(chǎn)量。 1. 編程簡單方便，可以在現(xiàn)場修改程序。 2. 硬件維護與檢修簡單。 3. 高度可靠性，能適應惡劣的工作環(huán)境。 4. 體積小。 5. 資料之讀取和聯(lián)機容易。 6. 價格具競爭性。 7. 擴展時，原系統(tǒng)只做很少的改變 基于以上之規(guī)格及廣大市場之需求，促使PLC 迅速的發(fā)展。 PLC 能儲存如順序指令、定時器指令、計數(shù)器指令、演算指令、數(shù)據(jù)控制指令以及通訊指令，并藉 以控制工業(yè)的機械裝置及流程。如下圖所示為PLC 在應用方面的概念圖。 PLC 是以微處理機為基礎，綜合了計算器與自動化技術而開發(fā)的工業(yè)控制裝置，這種控制器按照 IEC 國際標準的定義是可程序邏輯控制器又稱為PC 或PLC。這種裝置，內部儲存預先編寫相應的程序， 待輸入輸出連接完成之后，PLC 運行這個程序，便可自動完成預定的操作，屬于一種程序記憶型的電 子控制裝置，亦可視為一般的繼電器或定時器、計數(shù)器等集合體。 PLC 之操作模式乃藉監(jiān)測按鍵、感應器及開關等等輸入之信號，假如這些輸入的信號被偵測到改變， 控制系統(tǒng)就會透過使用者所已經(jīng)加載的程序作動作，產(chǎn)生相對應的輸出信號。 一般PLC 有以下的功能規(guī)格，使用者可根據(jù)該規(guī)格，評估該PLC 是否符合所需之應用。 1. 輸入點數(shù)：該PLC 能處理的信號點數(shù)。 2. 輸出點數(shù)：該PLC 能控制的輸出點數(shù)。 3. 定時器數(shù)量：該PLC 內部仿真的定時器數(shù)量。 4. 計數(shù)器數(shù)量：該PLC 內部仿真的計數(shù)器數(shù)量。 5. PLC 支持指令：該PLC 所能處理及涵蓋的指令范圍。 6. 執(zhí)行速度：PLC 執(zhí)行每個指令的執(zhí)行度，這關系到整個系統(tǒng)的掃描時間 (Scan-time)。 7. 使用者的程序空間：即PLC 程序所占有的******空間。 8. 程序輸入的方式：由專有的書寫器輸入或是由其它方式加載。 9. 系統(tǒng)的擴充性：該PLC 可以再作哪一方面的擴展等等。
PLC 有效消除了許多傳統(tǒng)上需要以繼電器為主之系統(tǒng)的線路連接問題，它可以很簡便地根據(jù)生產(chǎn)線 的需要重新規(guī)劃控制線路，給予一個非常經(jīng)濟并且改變制造環(huán)境的彈性空間很大。
1-2 PLC 可程控器的內部結構：
PLC的構成 從結構上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
PLC 的基本結構如圖1-1 所示，其各組成部分如下：
1. 輸入單元
這是各種輸入信號 (動作命令信號及回授的檢測信號) 的輸入接口，為直流輸入類型并采用光耦合隔離，可將外部信號與PLC 內部隔離。
2. 輸出單元 這是把PLC 處理結果即輸出信號送給控制對象的輸出點。輸出點型式有繼電器輸出及晶體 管輸出二種類型，可將PLC 內部信號與外部負載電源隔離。
模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA0-20mA）、電壓型（0-10V0-5V-10-10V）等，按精度分，有12bit14bit16bit等。 除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其******數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受******的底板或機架槽數(shù)限制。
3. 中央處理單元 (CPU) CPU 是PLC 的核心，它由控制器、運算器所組成。它由程序內存中順序取出使用者的程序 指令，并對其譯碼，根據(jù)指令功能，發(fā)出有序的控制信號，從輸入單元或組件區(qū)讀取資料，在 運算器中進行處理，而后把處理結果給輸出單元存入組件區(qū)。不斷循環(huán)掃描整個程序區(qū)，實行預定的控制程序。
CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。
在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 |
