plc基本特點/應用領域/組成/工作原理

　　一、plc是什麼

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/367931.htm

　　PLC是一種智能控制器、是電腦（PC）.PLC就是可編程控制器。

　　定義是：一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它採用一類可編程的存儲器，用於其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易於與工業控制形成一個整體，易於擴展器功能原則而設計。

　　二、PLC特點（優點）

　　1、可靠性高，抗幹擾能力強

　　2、功能齊全，設備完善，適用性強

　　3、易學，操作簡單

　　4、系統的設計，維護方便，改造容易，建造簡單

　　5、體積小，較輕，能耗低

　　三、應用領域

　　PLC由於有機電一體化控制，儲存邏輯替代外部接線，數據運算能力強，加之通信技術的增強被廣泛應用較廣泛，如鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、交通、文化娛樂等行業，可實現如下控制。

　　1、開關量的邏輯控制

　　它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用於單臺設備的控制，也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合工具機、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

　　2、模擬量控制

　　在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用於模擬量控制。

　　3、運動控制

　　PLC可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用於開關量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用於各種機械、工具機、機器人、電梯等場合。

　　4、過程控制

　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

　　5、數據處理

　　現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的採集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們列印制表。數據處理一般用於大型控制系統，如無人控制的柔性製造系統；也可用於過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

　　6、通信及聯網

　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

　　四、PLC的結構及各部分的作用

　　可編程控制器的結構多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結構。通常由中央處理單元（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個部分組成。

　　1．中央處理單元（CPU）

　　CPU作為整個PLC的核心，起著總指揮的作用。CPU一般由控制電路、運算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個集成電路的晶片上。CPU通過地址總線、數據總線、控制總線與存儲單元、輸入輸出接口電路連接。CPU的功能有以下一些：從存儲器中讀取指令，執行指令，取下一條指令，處理中斷。

　　2．存儲器（RAM、ROM）

　　存儲器主要用於存放系統程序、用戶程序及工作數據。存放系統軟體的存儲器稱為系統程序存儲器;存放應用軟體的存儲器稱為用戶程序存儲器；存放工作數據的存儲器稱為數據存儲器。常用的存儲器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一種可進行讀寫操作的隨機存儲器存放用戶程序，生成用戶數據區，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲器是一種高密度、低功耗、價格便宜的半導體存儲器，可用鋰電池做備用電源。掉電時，可有效地保持存儲的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲器。用這些類型存儲器固化系統管理程序和應用程式。

　　3．輸入輸出單元（I/O單元）

　　I/O單元實際上是PLC與被控對象間傳遞輸入輸出信號的接口部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關、按鈕、傳感器等。PLC的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。

　　4．電源

　　PLC電源單元包括系統的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉換成內部工作電壓。PLC內有一個穩壓電源用於對PLC的CPU單元和I/O單元供電。

　　5．編程器

　　編程器是PLC的最重要外圍設備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監視PLC的工作狀態。除此以外，在個人計算機上添加適當的硬體接口和軟體包，即可用個人計算機對PLC編程。利用微機作為編程器，可以直接編制並顯示梯形圖。

　　五、PLC的工作原理

　　PLC採用循環掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先後順序存放，CPU從第一條指令開始執行程序，直到遇到結束符後又返回第一條，如此周而復始不斷循環。

　　PLC的掃描過程分為內部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執行、程序輸出幾個階段。全過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。當PLC處於停狀態時，只進行內部處理和通信操作服務等內容。在PLC處於運行狀態時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執行、程序輸出，一直循環掃描工作。

　　1．輸入處理

　　輸入處理也叫輸入採樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態，並將讀入的信息存入內存中所對應的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進入程序執行階段。在程序執行時，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號發生變化，其映象寄存器的內容也不會發生變化，只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。

　　2．程序執行

　　根據PLC梯形圖程序掃描原則，按先左後右先上後下的步序，逐句掃描，執行程序。遇到程序跳轉指令，根據跳轉條件是否滿足來決定程序的跳轉地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態時，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段採入的對應輸入端子狀態，從輸出映象寄存器讀出對應映象寄存器，根據用戶程序進行邏輯運算，存入有關器件寄存器中。對每個器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內容，會隨著程序執行過程而變化。

　　3．輸出處理

　　程序執行完畢後，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態，在輸出處理階段轉存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅動功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅動外部負載。