PLC基础知识简介
PLC基础知识简介
在自动化控制*域，PLC是*种重要的控制设备。目前，*上有200多厂*生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC，本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作*简介，以期对各位网友有所帮助。
*、PLC的发展历程
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年**GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，**数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，*次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第*代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
郑州中鑫自化设备限公司 网址：http://www.hnzkwx.com 郑州变频器维修中* 维修电话：0371-60133978 13837132021
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。*际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是*种数字运算操作的电子系统，*为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，�*丛谄淠诓看嬷葱新呒怂恪⑺承蚩刂啤⒍ㄊ薄⒓剖退闶踉怂愕炔僮鞯闹噶睿⑼ü值摹⒛Ｄ獾氖淙牒褪涑觯刂聘髦掷嘈偷幕祷蛏獭？杀喑绦蚩刂破骷捌溆泄厣璞福加Π匆子谟牍ひ悼刂葡低承纬�*个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展*快的时期，年增长率*直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制*域，在某些应用上取代了在过程控制*域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是*法取代的。
二、PLC的构成
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式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*个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照*定规则组合配置。
三、CPU的构成
CPU是PLC的核*，起神经中枢的作用，每套PLC至少有*个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，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等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，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。
四、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。
开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。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*大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受*大的底板或机架槽数限制。
五、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24VAC）。
六、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*模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成*个整体。
七、PLC系统的其它设备
1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、*查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作*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*般有手持型编程器，目前*般由计算机（运行编程软件）充当编程器。
2、人机界面：*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*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。
3、输入输出设备：用于*性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
八、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*个统*的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有*些内置有支持各自通信协议的接口。
PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂*均有采用。
对于*个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。*先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准
在自动化控制*域，PLC是*种重要的控制设备。目前，*上有200多厂*生产300多品种PLC产品，应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC，本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作*简介，以期对各位网友有所帮助。
*、PLC的发展历程
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年**GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，**数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，*次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第*代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
郑州中鑫自化设备限公司 网址：http://www.hnzkwx.com 郑州变频器维修中* 维修电话：0371-60133978 13837132021
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。*际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是*种数字运算操作的电子系统，*为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，�*丛谄淠诓看嬷葱新呒怂恪⑺承蚩刂啤⒍ㄊ薄⒓剖退闶踉怂愕炔僮鞯闹噶睿⑼ü值摹⒛Ｄ獾氖淙牒褪涑觯刂聘髦掷嘈偷幕祷蛏獭？杀喑绦蚩刂破骷捌溆泄厣璞福加Π匆子谟牍ひ悼刂葡低承纬�*个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展*快的时期，年增长率*直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制*域，在某些应用上取代了在过程控制*域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是*法取代的。
二、PLC的构成
从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式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*个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照*定规则组合配置。
三、CPU的构成
CPU是PLC的核*，起神经中枢的作用，每套PLC至少有*个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，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等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，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。
四、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。
开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。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*大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受*大的底板或机架槽数限制。
五、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24VAC）。
六、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*模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成*个整体。
七、PLC系统的其它设备
1、编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、*查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作*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*般有手持型编程器，目前*般由计算机（运行编程软件）充当编程器。
2、人机界面：*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*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。
3、输入输出设备：用于*性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。
八、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*个统*的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有*些内置有支持各自通信协议的接口。
PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂*均有采用。
对于*个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲，选择网络非常重要的。*先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准