plc基本特點(diǎn)/應用領(lǐng)域/組成/工作原理

　　一、plc是什么

　　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(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類(lèi)可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時(shí)，計數與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制形成一個(gè)整體，易于擴展器功能原則而設計。

　　二、PLC特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）

　　1、可靠性高，抗干擾能力強

　　2、功能齊全，設備完善，適用性強

　　3、易學(xué)，操作簡(jiǎn)單

　　4、系統的設計，維護方便，改造容易，建造簡(jiǎn)單

　　5、體積小，較輕，能耗低

　　三、應用領(lǐng)域

　　PLC由于有機電一體化控制，儲存邏輯替代外部接線(xiàn)，數據運算能力強，加之通信技術(shù)的增強被廣泛應用較廣泛，如鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車(chē)、交通、文化娛樂(lè )等行業(yè)，可實(shí)現如下控制。

　　1、開(kāi)關(guān)量的邏輯控制

　　它取代傳統的繼電器電路，實(shí)現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動(dòng)化流水線(xiàn)。如注塑機、印刷機、訂書(shū)機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)等。

　　2、模擬量控制

　　在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(shí)現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠(chǎng)家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

　　3、運動(dòng)控制

　　PLC可以用于圓周運動(dòng)或直線(xiàn)運動(dòng)的控制。從控制機構配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專(zhuān)用的運動(dòng)控制模塊。如可驅動(dòng)步進(jìn)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(chǎng)家的產(chǎn)品幾乎都有運動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場(chǎng)合。

　　4、過(guò)程控制

　　過(guò)程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調節是一般閉環(huán)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(zhuān)用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應用。

　　5、數據處理

　　現代PLC具有數學(xué)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，可以完成數據的采集、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，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無(wú)人控制的柔性制造系統；也可用于過(guò)程控制系統，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統。

　　6、通信及聯(lián)網(wǎng)

　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著(zhù)計算機控制的發(fā)展，工廠(chǎng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )發(fā)展得很快，各PLC廠(chǎng)商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò )系統。新近生產(chǎn)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(gè)部分組成。

　　1．中央處理單元（CPU）

　　CPU作為整個(gè)PLC的核心，起著(zhù)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(gè)集成電路的芯片上。CPU通過(guò)地址總線(xiàn)、數據總線(xiàn)、控制總線(xiàn)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）

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

　　3．輸入輸出單元（I/O單元）

　　I/O單元實(shí)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(kāi)關(guān)、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(gè)穩壓電源用于對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(hù)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(tài)。除此以外，在個(gè)人計算機上添加適當的硬件接口和軟件包，即可用個(gè)人計算機對PLC編程。利用微機作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。

　　五、PLC的工作原理

　　PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶(hù)程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開(kāi)始執行程序，直到遇到結束符后又返回第一條，如此周而復始不斷循環(huán)。

　　PLC的掃描過(guò)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(gè)階段。全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。當PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內部處理和通信操作服務(wù)等內容。在PLC處于運行狀態(tài)時(shí)，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(huán)掃描工作。

　　1．輸入處理

　　輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并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(zhù)進(jìn)入程序執行階段。在程序執行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號發(fā)生變化，其映象寄存器的內容也不會(huì )發(fā)生變化，只有在下一個(gè)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，按先左后右先上后下的步序，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(mǎn)足來(lái)決定程序的跳轉地址。從用戶(hù)程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對應映象寄存器，根據用戶(hù)程序進(jìn)行邏輯運算，存入有關(guān)器件寄存器中。對每個(gè)器件來(lái)說(shuō)，器件映象寄存器中所寄存的內容，會(huì )隨著(zhù)程序執行過(guò)程而變化。

　　3．輸出處理

　　程序執行完畢后，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(tài)，在輸出處理階段轉存到輸出鎖存器，通過(guò)隔離電路，驅動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號，驅動(dòng)外部負載。