PLC一些资料

1、plc可编程控制器（programmable logic controller），指基于计算机技术的新型工业控制装置。1987年，国际电工委员会（international electrical committee）颁布的plc标准草案正确plc定义如下：

“plc它是一种专门为应用于工业环境中的数字操作而设计的电子设备。它使用可编程的存储器，用于执行逻辑操作、顺序操作、计时、计数和算术操作的指令，并通过数字或模拟的输入和输出控制各种机械或生产过程。plc及其相关外围设备应按照易于与工业控制系统形成整体、易于扩展其功能的原则进行设计。

plc的特点

2.1.可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。plc由于采用现代大规模集成电路技术和严格的生产工艺，内部电路采用先进的抗干扰技术，可靠性高。例如，三菱公司生产f系列plc平均无故障时间高达30万小时。有些使用冗余cpu的plc平均无故障工作时间更长。plc对于机外电路，使用plc与相同规模的继电接触器系统相比，构成控制系统的电气接线和开关接头减少到数百甚至数千分之一，故障大大降低。plc具有硬件故障自检功能，故障时可及时发出报警信息。在应用软件中，用户还可以编入外围设备的故障自诊断程序，以消除系统plc此外，电路和设备也受到故障自诊断和保护。因此，整个系统的可靠性极高也就不足为奇了。

2.2.配套设施齐全，功能完善，适用性强
plc到目前为止，已经形成了大、中、小规模的系列产品。可用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能，现代plc大部分数据操作能力完善，可用于各种数字控制领域。plc大量的功能单元涌现，使plc渗透到位置控制，温度控制，cnc在各种工业控制中。plc通信能力的提高和人机界面技术的发展plc很容易形成各种控制系统。

2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎
plc作为一种通用的工业控制计算机，它是工矿企业的工业控制设备。接口简单，编程语言容易被工程技术人员接受。梯形语言的图形符号与继电器电路图相当接近，仅使用plc少量的开关量逻辑控制指令可以很容易地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了一扇方便的门。

2.4系统设计施工工作量小，维护方便，易于改造
plc用存储逻辑代替接线逻辑，大大降低了控制设备的外部接线，大大缩短了控制系统的设计和施工周期，易于维护。更重要的是，可以通过改变程序来改变同一设备的生产过程。这非常适合多品种、小批量的生产场合。

2.体积小，重量轻，能耗低
以超小型plc例如，新生产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅为瓦。它是实现机电一体化的理想控制设备，因为体化的理想控制设备。

3. plc的应用领域
目前，plc广泛应用于国内外钢铁、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。

3.开关量的逻辑控制
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。

3.2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厂家都生产配套的a/d和d/a可编程控制器用于模拟量控制的转换模块。

3.3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。

3.4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。

3.5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。

3.6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。

4. plc国内外情况

世界公认的第一个plc1969年，美国数字设备公司（dec）开发的。早期由于当时的组件条件和计算机开发水平plc它主要由分立元件和中小型集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制、定时和计数功能。微处理器出现在20世纪70年代初。人们很快将其引入可编程控制器plc增加了计算、数据传输和处理功能，完成了具有真正计算机特性的工业控制装置。为了方便熟悉继电器和接触器系统的工程技术人员，可编程控制器采用类似于继电器电路图的梯形图作为主要编程语言，并以继电器命名参与计算和处理的计算机存储元件。plc结合微机技术和继电器常规控制概念的产物。

20世纪70年代中末，可编程控制器进入实用发展阶段，计算机技术全面引入可编程控制器，使其功能飞跃。计算速度更高，体积超小，工业抗干扰设计更可靠，模拟量计算pid功能和高性价比确立了其在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家得到了广泛的应用。在此期间，可编程控制器的发展具有规模大、速度高、性能高、产品系列化的特点。现阶段的另一个特点是，世界上生产可编程控制器的国家越来越多，产量也越来越高。这标志着可编程控制器已经进入了成熟阶段。

20世纪末，可编程控制器的发展特点是更适合现代工业的需要。在控制规模方面，发展了大型机器和超小型机器；在控制能力方面，压力、温度、速度、位移等特殊功能单元，生产了各种人机界面单元和通信单元，使工业控制设备更容易使用。目前，可编程控制器在机械制造、石化、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用取得了巨大的发展。

国外可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了plc应用程序。目前，中国可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产cf杭州机床电器厂生产的系列dkk及d大连组合机床研究所生产的系列和系列s苏州电子计算机厂生产的系列yz该系列等产品具有一定的规模，已应用于工业产品。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也在中国更为知名plc随着中国现代化进程的深入，制造商。plc中国将有更广阔的应用世界。

5. plc未来展望
21世纪，plc会有更大的发展。从技术上讲，计算机技术的新成果将更多地应用于可编程控制器的设计和制造，具有更快的计算速度、更大的存储容量和更强的智能品种；从产品规模上看，将进一步向超小型、超大型方向发展；从产品支持的角度来看，产品品种更丰富，规格更完整，完美的人机界面，完整的通信设备将更好地满足各种工业控制场合的需求；从市场上看，随着国际竞争的加剧，各国各自生产的多品种产品将被打破，少数品牌将垄断国际市场，国际通用编程语言将出现；从网络的发展来看，可编程控制器等工业控制计算机组网络是可编程控制器技术的发展方向。目前，计算机配送控制系统dcs（distributedcontrolsystem）可编程控制器应用广泛。随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业和工业以外的许多领域发挥越来越重要的作用。

1 plc基础知识

1.1 plc的发展历程

在工业生产过程中，根据逻辑条件、连锁保护动作和大量离散数据采集，控制了大量的开关量顺序。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统实现的。1968年美国gm（通用汽车）公司要求更换继电气控制装置。第二年，美国数字公司开发了基于集成电路和电子技术的控制装置，并首次应用于电气控制。这是第一代可编程控制器programmablecontroller（pc）。
个人电脑(简称pc）为了方便和反映可编程控制器的功能特性，可编程控制器被命名为programmablelogic controller（plc）。
从80年代到90年代中期plc在发展最快的时期，年增长率保持在30~40%。在此期间，plc大大提高了处理模拟能力、数字操作能力、人机接口能力和网络能力，plc逐渐进入过程控制领域，在某些应用中取代了过程控制领域的主导地位dcs系统。
plc具有通用性强、使用方便、适应性广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。plc在可预见的未来，工业自动化控制的地位是不可替代的，尤其是顺序控制。

1.2 plc的构成

从结构上看，plc分为固定式和组合式(模块式)。plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成不可拆卸的整体。plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架可按一定规则组合配置。

1.3 cpu的构成

cpu是plc每套都起着神经中枢的作用plc至少有一个cpu，它按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，并存储在指定的寄存器中，同时诊断电源和plc编程过程中内部电路的工作状态和语法错误。进入操作后，从用户程序存储器中逐个读取指令，然后根据指令规定的任务产生相应的控制信号，指挥相关控制电路。

cpu数据、控制和状态总线主要由运算器、控制器、寄存器和数据组成，cpu单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。

在使用者看来，不必要详细分析cpu的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。cpu的控制器控制cpu工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

cpu速度和内存容量是plc的重要参数，它们决定着plc的工作速度，io数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

1.4 i/o模块

plc与电气回路的接口，是通过输入输出部分（i/o）完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入plc系统，输出模块相反。i/o分为开关量输入（di），开关量输出（do），模拟量输入（ai），模拟量输出（ao）等模块。

常用的i/o分类如下：

开关量：按电压水平分，有220vac、110vac、24vdc，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20ma,0-20ma）、电压型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用io外，还有特殊io模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

按i/o点数确定模块规格及数量，i/o模块可多可少，但其最大数受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

1.5 电源模块

plc电源用于为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的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220vac或110vac），直流电源（常用的为24vdc）。

1.6 底板或机架

大多数模块式plc使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使cpu能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

1.7 plc系统的其它设备

1.7.1 

编程设备：编程器是plc开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控plc及plc所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器plc一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。也就是系统的上位机。

1.7.2 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

1.8 plc的通信联网

依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。

plc具有通信联网的功能，它使plc与plc 之间、plc与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数plc具有rs-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。plc的通信现在主要采用通过多点接口（mpi）的数据通讯、profibus 或工业以太网进行联网。 

2 plc控制系统的设计基本原则
2.1 最大限度的满足被控对象的控制要求。
2.2 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。
2.3 保证控制系统安全可靠。
2.4 考虑到生产的发展和工艺的改进在选择plc容量时应适当留有余量。
3 plc软件系统及常用编程语言

3.1 plc软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由plc厂家提供并已固化在eprom中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控制要求，用plc的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。step7是用于simatic可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，就是使用step7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果的在线监视。

3.2 plc提供的编程语言

3.2.1 标准语言梯形图语言也是最常用的一种语言，它有以下特点

3.2.1.1 它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。

3.2.1.2 梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是plc输入点接的开关也可以是plc内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。

3.2.1.3 梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。

3.2.1.4 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供cpu内部使用。

3.2.1.5 plc是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。

3.2.2 语句表语言，类似于汇编语言。

3.2.3 逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。

4 step7程序的使用

4.1 创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。

4.2 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如s7300、s7400等。

4.3 组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。

4.4 组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。

4.5 定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代绝对地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，最好不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。

4.6 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连接或与模板无关的程序并存储。创建程序是控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，ob1）、分布编程（编写功能块fb,ob1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。最常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。

4.7 下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（stop或run-p）, 

run-p模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的cpu程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将cpu切换到stop模式。

5 wincc程序的使用

5.1 简介，wincc是在生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术中通用性系统。具有控制自动化过程的强大功能，是基于个人计算机的操作监视系统，它很容易结合标准的和用户的程序建立人机界面精确的满足生产实际要求。wincc有两个版本rc版（具有组态和开发环境）、rt版（只有运行环境），一般使用的是rc版。

5.2 wincc简单使用步骤

5.2.1 变量管理，首先确定通讯方式安装驱动程序，然后定义内部变量和外部变量，外部变量是受你买的wincc软件授权限制的最大授权64k字节，内部变量没有限制。

5.2.2 画面生成，进入图形编辑器，图形编辑器是一种用于创建过程画面的面向矢量的作图程序。也可以使用包含在对象和样式库中的众多的图形对象来创建复杂的过程画面。可以通过动作编程将动态添加到单个图形对象上。

5.2.3 报警记录设置，报警记录提供了显示和操作选项来获取和归档结果。可以任意地选择消息块、消息级别、消息类型、消息显示以及报表。为了在运行中显示消息，可以使用包含在图形编辑器中的对象库中的报警控件。

5.2.4 变量记录，变量记录是用来从运行过程中采集数据并准备将它们显示和归档。

5.2.5 报表组态，报表组态是通过报表编辑器来实现的。是为消息、操作、归档内容和当前或已归档的数据定时器或事件控制文档的集成的报表系统，可以自由选择用户报表的形式。

5.2.6 全局脚本的应用，全局脚本就是c语言函数和动作的通称，根据不同的类型脚本被用于给对象组态动作并通过系统内部c语言编译器来处理。全局脚本动作用于过程执行的运行中。一个触发可以开始这些动作的执行。

5.2.7 用户管理器设置，用户管理器用于分配和控制用户的单个组态和运行系统编辑器的访问权限。每建立一个用户，就设置了wincc功能的访问权利并独立的分配给此用户。至多可分配999个不同的授权。

5.2.8 交叉表索引，交叉索引用于为对象寻找和显示所有使用处，例如变量、画面和函数等。使用“链接”功能可以改变变量名称而不会导致组态不一致。

参考文献
[1] 林小峰.可编程控制器原理及应用.北京：高等教育出版社，1994
[2] 田瑞庭.可编程控制器应用技术.北京：机械工业出版社，1994
[3] 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.12
[4] 于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版社.2004


plc，俗称“电力线上网”，英文全名为power line communication，主要是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式
1、主要特点

   ① 结构灵活，不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与wlan媲美。

   ② 传输质量高、速度快、带宽稳定，可以很平顺的在线观赏dvd影片，它所提供的14mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准homeplug av传输速度已经达到了200mbps；为了确保qos，homeplug av采用了时分多路访问（tdma）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（csma）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。

   ③ 范围广，无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设n多个ap才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。

   ④ 低成本。充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，plc成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样的价格和很多地方的adsl包月相持平。

   ⑤ 适用面广。plc作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得plc具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45mbps的高速网络接入，来浏览网页、拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一”。

plc  还有一种说法是:产品生命周期（product life cycle）观念，简称plc，是把一个产品的销售历史比作象人的生命周期一样，要经历出生、成长、成熟、老化、死亡等阶段。就产品而言，也就是要经历一个开发、引进、成长、成熟、衰退的阶段。 
1、产品开发期：从开发产品的设想到产品制造成功的时期。此期间该产品销售额为零，公司投资不断增加。 
2、引进期：新产品新上市，销售缓慢。由于引进产品的费用太高，初期通常利润偏低或为负数，但此时没有或只有极少的竞争者。 
3、成长期：产品经过一段时间已有相当知名度，销售快速增长，利润也显著增加。但由于市场及利润成长较快，容易吸引更多的竞争者。 
4、成熟期：此时市场成长趋势减缓或饱和，产品已被大多数潜在购买者所接受，利润在达到顶点后逐渐走下坡路。此时市场竞争激烈，公司为保持产品地位需投入大量的营销费用。 
5、衰退期：这期间产品销售量显著衰退，利润也大幅度滑落。优胜劣汰，市场竞争者也越来越少。