PLC

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），具有微处理器的数字电子设备，用于自动控制的数字逻辑控制器，可以随时加载存储器中的存储和操作。可编程控制器由内部控制CPU，模块化由指令和数据存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元组成。PLC可接收（输入）及发送（输出）多种类型的电气或电子信号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。

国际电工委员会（IEC）在其标准中PLC定义为：

可编程逻辑控制器是专门为应用于工业环境而设计的数字操作电子系统。它使用一种可编程的内部存储程序，执行逻辑操作、顺序控制、定时、计数和算术操作的指令，并通过数字或模拟输入/输出控制各种机械或生产过程。可编程逻辑控制器及其相关外部设备按照易于与工业控制系统连接、易于扩展其功能的原则进行设计。

PLC的特点：

1. 编程方便，现场可修改程序；
2. 模块化结构维护方便；
3. 可靠性高于继电器控制设备；
4. 体积小于继电器控制设备；
5. 数据可直接发送到计算机；
6. 成本可与继电器控制设备竞争；
7. 交流115V；
8. 输出为交流115V，2A能直接驱动电磁阀、接触器等；
9. 扩展时，只要原系统变化很小；
10. 可以扩展用户程序存储容量。

PLC的应用领域

目前，PLC广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、文化娱乐等行业。控制方法大致可分为以下几类：

1.逻辑控制开关量

这是PLC在最基本、最广泛的应用领域，它取代了传统的继电器电路，实现了逻辑控制和顺序控制，可用于单台设备的控制、多机组控制和自动化装配线。如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀装配线等。

2.模拟量控制

在工业生产过程中，温度、压力、流量、液位度、压力、流量、液位和速度。为了处理可编程控制器的模拟量，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厂家生产配套设施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可用于控制圆周运动或直线运动。在控制机构配置方面，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行器现在通常使用特殊的运动控制模块。例如，可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界主要PLC几乎所有制造商的产品都具有运动控制功能，广泛应用于各种机械、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可编制各种控制算法程序，完成闭环控制。PID调整是闭环控制系统中常用的调整方法。PLC都有PID目前模块很多小PLC还具有此功能模块。PID一般来说，操作是专用的PID子程序。工艺控制广泛应用于冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合。

5.数据处理

现代PLC它具有数学操作（包括矩阵操作、函数操作、逻辑操作）、数据传输、数据转换、排序、表格检查、位置操作等功能，可以完成数据的收集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值进行比较，以完成一定的控制操作，或使用通信功能传输到其他智能设备，或打印制表。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；也可用于造纸、冶金、食品工业等大型控制系统。

6.通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展迅速PLC厂家都很重视PLC各自的网络系统相继推出了通信功能。新生产的PLC都有通信接口，通信非常方便。

PLC的基本结构

可编程逻辑控制器本质上是一种专门用于工业控制的计算机，其硬件结构与微型计算机基本相同，基本组成如下图所示，基本组成如下：

电源模块

有些PLC是和CPU模块合二为一，有的分开，主要用途是PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V工作电源。如果电源是交流电源，通常是220VAC或110VAC，直流电源常用于24V。

中央处理器

PLC中的CPU是PLC它按的核心PLC系统程序提供的功能接收和存储用户程序和数据，收集现场输入设备发送的状态或数据，并存储在计划寄存器中，同时诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。进入操作后，从用户程序存储器逐个读取指令，分析后，根据指令产生相应的控制信号，指挥相关控制电路，如个人计算机，主要由计算器、控制器、寄存器和数据、控制和状态总线组成，以及周围芯片、总线界面和相关电路。它确定了控制的规模、工作速度、存储容量等。

存储器

存储器主要用于存储程序和数据PLC不可缺少的组成单元。PLC编辑程序指令和数据将存储在内部，通常可以使用RAM或EEPROM扩展等专用存储卡，但扩展能力取决于不同的品牌和型号。

输入/输出单元

PLC对外功能主要通过各种输入/输出模块与外界联系I/O确定模块的规格和数量，I/O模块可多可少，但其最大数量受到影响CPU能够管理的基本配置能力受到底板或机架槽数量的最大限制。I/O模块集成了PLC的I/O输入寄存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁定状态。

输入单元是用来链接截取输入组件的信号动作并透过内部总线将数据送进存储器由CPU处理驱动程序指令部分。PLC输入模块PLC根据需要监控的输入信号位准，选择系统架构和输入模块产品。

来自不同类型的监控传感器和流程控制的变量信号±10mV至±10V输入信号范围。

输出单元是驱动外部负载的接口，主要原理是CPU以书写处理PLC在程序指令中，判断驱动输出单元进而控制外部负载，如指示灯、电磁接触器、继电器、气(油)压阀等。

PLC输出模块用于控制工业环境中的制动器、气阀和电机PLC系统模拟输出范围包括±5V、±10V、0V到5V、0V到10V、4到20mA、或0到20mA等。

通信

现在PLC大多数具有可扩展通信网络模块的功能，简单PLC以BUS缆线或RS-232通信链接，高端PLC会采用USB或者通过太网进行通信链接。它使它成为一个通信链接。PLC与PLC之间、PLC它可以与个人计算机和其他智能设备交换信息，形成整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品具有通信网络功能，与计算机相同RS-通过双绞线、同轴电缆或光缆，232接口可在几公里甚至几十公里内交换信息。PLC两者之间的通信网络用，PLC一些制造商使用工业标准总线工业标准总线，接近标准通信协议，使不同型号的通信PLC之间、PLC通信和网络可以很容易地在计算机之间进行。

PLC通信协议规格可分为RS-232、RS-422、RS-432、RS-485、IEEE 1394、IEEE-488（GPIB），其中RS-432是最罕见的。世界上最常用的通信协议是MODBUS-ASCII模式及MODBUS-RTU模式，此为Modicon公司制定的通信协议。PROFIBUS由西门子公司制定。日本三菱电机推出CC-LINK通信协议。

外部设备

外部设备是PLC系统不可分割的部分有四类

• 编程设备：用于编程和监控系统的简单编程器和智能图形编程器PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监控运行、检查维护不可缺少的设备，但不直接参与现场控制运行。
• 监控设备：数据监控器和图形监控器。通过图片直接监控数据或监控数据。
• 存储设备：存储卡、存储磁带、软盘或只读存储器，用于永久存储用户数据，使用户程序不丢失EPROM、EEPROM写入器等。
• 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般包括条码读入器、输入模拟电位器、打印机等。

内部组件

PLC在程序设计过程中，将使用内部存储器，规划许多顺序控制程序中经常使用的组件，包括：输入继电器、输出继电器、补贴继电器、计数器、计时器、数据寄存器等主要组件，各组件的功能和使用方法如下：

• 输入接点和输出接点：PLC与外部组件之间的状态传输。可连接外部设备、按钮开关、选择开关、光电开关、数字开关等，电流过大会损坏内部接触组件。
• 辅助继电器：用于取代传统顺序控制中的继电器。传统继电器包括连接器和线圈，但实际上PLC内部存储器用于记忆补贴继电器的状态。如果线圈被驱动，它将被驱动1写入，否则会0写入。
• 计数器：用于计算程序中重复动作的次数。
• 计时器：用来计算动作的长度。
• 数据寄存器：用于存储字符组的值或字符数据（Data）。