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在自動(dòng)化設(shè)備控制領(lǐng)域， PLC 是一種重要的控制設(shè)備。目前，世界上有 200 多廠家生產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車（ 23% ）、糧食加工 （ 16.4% ）、化學(xué) / 制藥（ 14.6% ）、金屬 / 礦山（ 11.5% ）、紙漿 / 造紙（ 11.3% ）等行業(yè)，在我國的現(xiàn)有輸送設(shè)備皮帶輸送,滾筒輸送,鏈板輸送設(shè)備,自動(dòng)化生產(chǎn)線，在線自動(dòng)檢測(cè)儀器，非標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化設(shè)備等有廣泛的應(yīng)用。為了使各位初學(xué)者更方便地了解 PLC ，本文對(duì) PLC 的發(fā)展、基本結(jié)構(gòu)、配置、應(yīng)用等基本知識(shí)作一簡介，以期對(duì)各位網(wǎng)友有所幫助。　　 
　　 一、 PLC 的發(fā)展歷程 
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)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(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。 1968 年美國 GM （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(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller （ PC ）。 
個(gè)人計(jì)算機(jī)（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(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller （ PLC ） ，現(xiàn)在，仍常常將 PLC 簡稱 PC 。 
PLC 的定義有許多種。國際電工委員會(huì)（ IEC ）對(duì) PLC 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可 編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生 產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 
上世紀(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)。 
PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。　　 
　　 二、 PLC 的構(gòu)成 
　　從結(jié)構(gòu)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(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆 卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。　　 
　　 三、 CPU 的構(gòu)成 
　　CPU 是 PLC 的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套 PLC 至少有一個(gè) 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(shí)，診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)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(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。 
CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成， CPU 單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC 不可缺少的組成單元。 
　　在使用者看來，不必要詳細(xì)分析 CPU 的內(nèi)部電路，但對(duì)各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)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(hào)控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮 下工作。 
CPU 速度和內(nèi)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。　　 
　　 四、 I/O 模塊 
PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/O ）完成的。 I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸 出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI ），開關(guān)量輸出（ DO ），模擬量輸入（ AI ）， 模擬量輸出（ AO ）等模塊。 
　　開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或 1 和 0 ）兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的 I/O 分類如下： 
　　開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC 、 110VAC 、 24VDC ，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 
　　模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（ 4-20mA,0-20mA ）、電壓型（ 0-10V,0-5V,-10-10V ）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 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(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。　　 
　　 五、電源模塊 
　　PLC 電源用于為 PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或 110VAC ），直流電源（常用的為 24VAC ）。　　 
　　 六、底板或機(jī)架 
嗎　大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使 CPU 能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。　　 
　　 七、 PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備 
1 、編程設(shè)備：編程器是 PLC 開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控 PLC 及 PLC 所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器 PLC 一般有手持型編程器， 目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。 
2 、人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。 
3 、輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，如 EPROM 、 EEPROM 寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。　　　 
　　 八、 PLC 的通信聯(lián)網(wǎng) 
　　依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù) 。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出 " 網(wǎng)絡(luò)就是控制器 " 的觀點(diǎn)說法。 PLC 具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使 PLC 與 PLC 之間、 PLC 與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù) PLC 具有 RS-232 接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。 PLC 的通信，還未實(shí)現(xiàn)互操作性 ， IEC 規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)， PLC 各廠家均有采用。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化工程 ( 特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng) ) 來講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先，網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展；其 次，針對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議、機(jī)制的前提下進(jìn)行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、 現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。