一、什么是PLC

　　PLC又名可編程序控制器是近幾十年發(fā)展起來的一種新型的、非常有用的工業(yè)控制裝置，由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、功耗低、可靠性好等特點(diǎn)，因而在工礦企業(yè)的各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要控制裝置之一。

　　PLC的組成及工作原理

　　PLC種類繁多，但其結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。PLC其實(shí)就是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出單元，電源及編程器幾大部分組成。PLC的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。

　　CPU又名中央處理器，是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作。用戶程序和數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，當(dāng)PLC處于運(yùn)行方式時(shí)，CPU按循環(huán)掃描方式執(zhí)行用戶程序。CPU芯片的性能關(guān)系到PLC的處理控制信號的能力與速度，CPU位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運(yùn)算速度也越快。PLC的功能隨著CPU芯片技術(shù)的發(fā)展而提高和增強(qiáng)。

　　存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分，系統(tǒng)存儲器用來存放PLC廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM中，用戶不能直接更改。用戶存儲器用來存放用戶根據(jù)控制任務(wù)編寫的程序及用戶程序中使用器件的狀態(tài)/數(shù)值數(shù)據(jù)，其內(nèi)容可由用戶任意修改或增刪。用戶存儲器容量的大小，關(guān)系到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。

　　輸入輸出單元從廣義上講包含兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路；另一部分是輸入和輸出的映象寄存器。輸入單元接收來自用戶設(shè)備的各種控制信號，并通過接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能識別和處理的信號并存入輸入映象寄存器。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映象寄存器讀取輸入信息并進(jìn)行處理，將處理結(jié)果放到輸出映象寄存器中。然后由輸出接口電路將其由弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動被控設(shè)備的執(zhí)行元件。為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，PLC的輸入/輸出接口電路均采用了濾波電路和光耦合隔離電路，提高了PLC的抗干擾能力和可靠性。另外PLC的輸入/輸出接口電路分別配置了一定數(shù)量的開關(guān)量和模擬量接口，以滿足工業(yè)現(xiàn)場錯(cuò)綜復(fù)雜的信號交換。

　　PLC的電源一般為220V交流電，煤礦井下一般使用127V交流電，電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成供PLC的中央處理器、存儲器等電路工作的直流電，為了保證PLC在工業(yè)現(xiàn)場能可靠地工作，電源部件對供電電源采用了較多的濾波環(huán)節(jié)，還用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)交流電網(wǎng)的電壓波動，對過電壓和欠電壓都有一定的保護(hù)作用，另外還采用了較多的屏蔽措施來防止工業(yè)環(huán)境中的空間電磁干擾。

　　編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種軟件技術(shù)的發(fā)展，利用微機(jī)編程是PLC的發(fā)展趨勢，現(xiàn)在大多數(shù)PLC生產(chǎn)廠家不再提供編程器，而只是提供微機(jī)編程軟件，并配有相應(yīng)的通信接口和連接電纜。常用的編程語言有：順序功能圖、梯形圖、功能塊圖、語句表和結(jié)構(gòu)文本等。

　　有了以上這些部件，PLC便可進(jìn)行正常工作。CPU通過輸入接口讀取數(shù)據(jù)，然后按照編制的控制程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果發(fā)送到輸出接口，驅(qū)動設(shè)備或部件的執(zhí)行元件，這就是PLC的工作過程。PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)之上，即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。PLC采用的是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令執(zhí)行開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令，開始新一輪的掃描，PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描。這就是PLC的工作原理。

　　功能特點(diǎn)

　?。?）可靠性高

　　由于PLC大都采用單片微型計(jì)算機(jī)，因而集成度高，再加上相應(yīng)的保護(hù)電路及自診斷功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　?。?）編程容易

　　PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數(shù)量比微型機(jī)指令要少得多，除中、高檔PLC外，一般的小型PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡單，因此容易掌握、使用方便，甚至不需要計(jì)算機(jī)專業(yè)知識，就可進(jìn)行編程。

　　（3）組態(tài)靈活

　　由于PLC采用積木式結(jié)構(gòu)，用戶只需要簡單地組合，便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模，因此，可適用于任何控制系統(tǒng)。

　?。?）輸入/輸出功能模塊齊全

　　PLC的最大優(yōu)點(diǎn)之一，是針對不同的現(xiàn)場信號（如直流或交流、開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量、電壓或電流等），均有相應(yīng)的模板可與工業(yè)現(xiàn)場的器件（如按鈕、開關(guān)、傳感電流變送器、電機(jī)啟動器或控制閥等）直接連接，并通過總線與CPU主板連接。

　?。?）安裝方便

　　與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC的安裝既不需要專用機(jī)房，也不需要嚴(yán)格的屏蔽措施。使用時(shí)只需把檢測器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC的I/O接口端子正確連接，便可正常工作。

　?。?）運(yùn)行速度快

　　由于PLC的控制是由程序控制執(zhí)行的，因而不論其可靠性還是運(yùn)行速度，都是繼電器邏輯控制無法相比的。

　　近年來，微處理器的使用，特別是隨著單片機(jī)大量采用，大大增強(qiáng)了PLC的能力，并且使PLC與微型機(jī)控制系統(tǒng)之間的差別越來越小，特別是高檔PLC更是如此。

　　應(yīng)用概況

　　1、開關(guān)量的開環(huán)控制

　　開關(guān)量的開環(huán)控制是PLC的最基本控制功能。PLC的指令系統(tǒng)具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，很容易實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序（步進(jìn)）等各種邏輯控制方式。大部分PLC就是用來取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。

　　2、模擬量閉環(huán)控制

　　對于模擬量的閉環(huán)控制系統(tǒng)，除了要有開關(guān)量的輸入輸出外，還要有模擬量的輸入輸出點(diǎn)，以便采樣輸入和調(diào)節(jié)輸出實(shí)現(xiàn)對溫度、流量、壓力、位移、速度等參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)與控制。目前的PLC不但大型、中型機(jī)具有這種功能外，還有些小型機(jī)也具有這種功能。

　　3、數(shù)字量的智能控制

　　控制系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖伺服裝置（如步進(jìn)電動機(jī)）時(shí)，可利用PLC實(shí)現(xiàn)接收和輸出高速脈沖的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制，較為先進(jìn)的PLC還專門開發(fā)了數(shù)字控制模塊，可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ)功能，近來又推出了新型運(yùn)動單元模塊，還能提供數(shù)字量控制技術(shù)的編程語言，使PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制更加簡單。

　　4、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控

　　由于PLC主要用于現(xiàn)場控制，所以采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)是十分必要的功能，在此基礎(chǔ)上將PLC與上位計(jì)算機(jī)或觸摸屏相連接，既可以觀察這些數(shù)據(jù)的當(dāng)前值，又能及時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有的PLC具有數(shù)據(jù)記錄單元，可以用一般個(gè)人電腦的存儲卡插入到該單元中保存采集到的數(shù)據(jù)。PLC的另一個(gè)特點(diǎn)是自檢信號多．利用這個(gè)特點(diǎn)，PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)白診斷式監(jiān)控，減少系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。

　　中間繼電器在PLC中對應(yīng)什么

　　中間繼電器就跟名字一樣，是PLC內(nèi)部的一個(gè)虛擬原件，沒有實(shí)際的物理輸入輸出點(diǎn)，基本上在編程的時(shí)候用來做中間的信號轉(zhuǎn)接。

　　中間繼電器用PLC控制接線方法

　　plc輸出點(diǎn)一般接繼電器線圈；

　　繼電器的常開常閉觸點(diǎn)可以根據(jù)原理圖接到PLC輸入端；

　　PLC的輸出形式一般為晶體管輸出之后才會加中間繼電器，作用是小電流控制大電流，然后中間繼電器在去控制輸出線圈，例如接觸器的線圈等等。