PLC是「可編程序控制器」的簡稱。原來可編程序控制器(Progammadble Controllre)簡寫為PC,但為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡寫PC相混淆,所以將可編程序控制器稱為PLC(Progammadble Logic Comtroller)。可以看出,PLC就是計算機家族中的一員,是一種主要應用於工業自動控制領域的微型計算機。
IEC(國際電工委員會)於1987年對可編程序控制器下的定義是:可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境下應用而設計;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、計數和算術操作等面向用戶的指令;並通過數字是或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。
PLC的應用範圍非常廣泛,在國內外大量應用於鋼鐵、石化、機械製造、汽車裝配、電力系統等各行業的自動化控制領域。
全球PLC製造廠家有上百家,比較有名的有德國的西門子(Siemens)公司、美國Rockwell自動化公司、法國的施耐德(Schneider)、日本的三菱公司和歐姆龍公司。生產出了大量的各種型號的PLC產品,在我國使用比較多的有日本三菱公司的FX系列、德國西門子公司的S7-200 CPU22X系列,還有一些少量施耐德的產品。本講座是以西門子公司的S7-200 CPU224為例介紹有關知識。
PLC的基本組成主要有中央處理器(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入輸出單元(I/O)、電源和編程器等幾部分。
PLC控制系統的等效電路可分為3部分,即輸入部分、輸出部分和內部控制部分。輸入部分就是採集輸入信號,輸出部分就是系統的執行部分。這兩部分與傳統繼電器控制電路相同,內部控制電路是通過編程方法實現的邏輯控制,用軟體編程代替傳統繼電器電路的功能。其等效電路見下圖所示。
PLC的輸入部分由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入「繼電器」組成。這裡所謂的「輸入繼電器」是在機器裡面,外面看得見的只是輸入接線端子。也可以這樣理解,每個輸入端子就相當於一個「繼電器」,用符號「I」表示,因為輸入端子有很多,要加上數字符號來區別,數字從「0.0」開始計數,比如第一個輸入接線端子(也是第一個「輸入繼電器」)就用「I0.0」來表示。往後以此類推。
這個繼電器的線圈由外部輸入元件(如控制按鈕、行程開關等)所控制,程序裡不可以控制輸入繼電器的線圈。由這個線圈再去控制其觸點的動作,這些觸點都應用在程序裡面,根據程序要求實現狀態的改變去控制輸出。輸入繼電器的觸點只有兩種形式一種是常開觸點,另一種就是常閉觸點,數量有很多,教材上說編程時隨便使用。(見上圖左邊「輸入部分」電路圖)
輸出部分是由在PLC內部且與內部控制電路隔離的「輸出繼電器」和輸出端子、外部負載電路組成。和輸入一樣,每個輸出端子也相當於是一個「輸出繼電器」,其符號用「Q」來表示,數字符號也是從「0.0」開始計數,第一個「輸出繼電器」用「Q0.0」來表示。
與輸入不同的是內部程序來控制這個「輸出繼電器」的線圈,其觸點再去控制外部的負載電路。同理,這個「輸出繼電器」也有兩種觸點即常開和常閉觸點,數量也是很多,程序中隨便使用。(見上圖右邊「輸出部分」電路圖)
中間內部控制電路是由用戶程序形成的、用所謂「軟繼電器」來代替實際繼電器的控制邏輯。它的作用是按照用戶程序規定的邏輯關係,對輸入信號和輸出信號的狀態進行檢測、判斷、運算和處理,然後得出相應的輸出,達到用戶所需的控制目標。
一般PLC用戶程序是用梯形圖這種圖形語言編制的。梯形圖看起來很像傳統繼電器控制電路圖,具有直觀易懂的優點,很容易被熟悉傳統繼電器控制的電氣人員掌握。它特別適用於開關邏輯量控制。所以我們又把梯形圖稱為PLC的電路圖或PLC的程序。(見上圖中間「內部電路」)
還有目前比較常用的是日本三菱公司生產的PLC。其等效電路見下圖所示。三菱和西門子的PLC在功能上、應用上沒有太大的區別,只是輸入、輸出繼電器及其他繼電器的文字符號不同,翻看有關書籍也會很快掌握。