PLC的基本知识与应用

      PLC，可编程逻辑控制器，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，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，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。是工业控制的核心部分。

     上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 

       随着可编程控制器的推广、应用，在现代工业中的地位已十分重要。为了占领市场，赢得尽可能大的市场份额，各大公司都在原有PLC产品的基础上，努力开发新产品。这些发展主要侧重于两个方面：一方面是向着网络化、大型化、高可靠性、多功能方向发展；另一方面则是向着小型化、低成本、简单易用方向发展。

  　PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。 

     PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

（图为三菱PLC）

使用情况大致可归纳为如下几类：

1开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线.如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等.

2模拟量控制

在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量.为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换.PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制.

3运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制.从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块.如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块.世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合.

4过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制.作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制.PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法.大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块.PID处理一般是运行专用的PID子程序.过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用.

5数据处理

现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理.这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表.数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统.

6通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信.随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统.新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便.

（图为西门子PLC）

 PLC的基本工作原理：

一．PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 

1．每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。 

2．输入刷新过程。当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 

3．一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 

4．元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 

5．扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU执行指令的速度（2）指令本身占有的时间（3）指令条数 

6．由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。 

二．PLC与继电器控制系统、微机区别 

1．PLC与继电器控制系统区别 

前者工作方式是“串行”，后者工作方式是“并行”。 

前者用“软件”，后者用“硬件”。 

2．PLC与微机区别 

前者工作方式是“循环扫描”。后者工作方式是“待命或中断” 

PLC 编程方式 

PLC最突出的优点采用“软继电器”代替“硬继电器”。用“软件编程逻辑”代替“硬件布线逻辑”。 

PLC编程语言有梯形图、布尔助记符语言，等等。尤其前两者为常用。 

梯形图语言特点： 

1．每个梯形图由多个梯级组成。 

2．梯形图中左右两边的竖线表示假想的逻辑电源。当某一梯级的逻辑运算结果为“1”时，有假想的电流通过。 

3．继电器线圈只能出现一次，而它的常开、常闭触点可以出现无数次。 

4．每一梯级的运算结果，立即被后面的梯级所利用。 

5．输入继电器受外部信号控制。只出现触点，不出现线圈。 

第四节 主要技术性能 

用户程序存储容量：是衡量可存储用户应用程序多少的指标。通常以字或K字为单位。16位二进制数为一个字，每1024个字为1K字。PLC以字为单位存储指令和数据。一般的逻辑操作指令每条占1个字。定时/计数，移位指令占2个字。数据操作指令占2~4个字。 

每五节 PLC的分类 

按结构分类： 

1． 整体式：是把PLC各组成部分安装在一起或少数几块印刷电路板上，并连同电源一起装在机壳内形成一个单一的整体，称之为主机或基本单元、小型、超小型PLC采用这种结构。 

模块式：是把PLC各基本组成做成独立的模块。中型、大型PLC采用这种方式。便于维修。

     PLC控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程！