[關(guan) 鍵詞] PCL 人機界麵 編程設備 通信聯網
　　在自動化控製領域，PLC是一種重要的控製設備。目前，世界上有200多廠家生產(chan) 300多品種PLC產(chan) 品，應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/製藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(ye) 。為(wei) 了使各位初學者更方便地了解PLC，本文對PLC的發展、基本結構、配置、應用等基本知識作一簡介，以期對各位網友有所幫助。

一、PLC的發展曆程

    在工業(ye) 生產(chan) 過程中，大量的開關(guan) 量順序控製，它按照邏輯條件進行順序動作，並按照邏輯關(guan) 係進行連鎖保護動作的控製，及大量離散量的數據采集。傳(chuan) 統上，這些功能是通過氣動或電氣控製係統來實現的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控製裝置的要求，第二年，美國數字公司研製出了基於(yu) 集成電路和電子技術的控製裝置，首次采用程序化的手段應用於(yu) 電氣控製，這就是第一代可編程序控製器，稱Programmable Controller（PC）。

　　個(ge) 人計算機（簡稱PC）發展起來後，為(wei) 了方便，也為(wei) 了反映可編程控製器的功能特點，可編程序控製器定名為(wei) Programmable Logic Controller（PLC），現在，仍常常將PLC簡稱PC。

　　PLC的定義(yi) 有許多種。國際電工委員會(hui) （IEC）對PLC的定義(yi) 是：可編程控製器是一種數字運算操作的電子係統，專(zhuan) 為(wei) 在工業(ye) 環境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nei) 部存貯執行邏輯運算、順序控製、定時、計數和算術運算等操作的指令，並通過數字的、模擬的輸入和輸出，控製各種類型的機械或生產(chan) 過程。可編程序控製器及其有關(guan) 設備，都應按易於(yu) 與(yu) 工業(ye) 控製係統形成一個(ge) 整體(ti) ，易於(yu) 擴充其功能的原則設計。

　　上世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為(wei) 30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控製領域，在某些應用上取代了在過程控製領域處於(yu) 統治地位的DCS係統。

　　PLC具有通用性強、使用方便、適應麵廣、可靠性高、抗幹擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(ye) 自動化控製特別是順序控製中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。

二、PLC的構成

　　從(cong) 結構上分，PLC分為(wei) 固定式和組合式（模塊式）兩(liang) 種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示麵板、內(nei) 存塊、電源等，這些元素組合成一個(ge) 不可拆卸的整體(ti) 。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nei) 存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。

三、CPU的構成

　　CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個(ge) CPU，它按PLC的係統程序賦予的功能接收並存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，並存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nei) 部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行後，從(cong) 用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析後再按指令規定的任務產(chan) 生相應的控製信號，去指揮有關(guan) 的控製電路。

　　CPU主要由運算器、控製器、寄存器及實現它們(men) 之間聯係的數據、控製及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guan) 電路。內(nei) 存主要用於(yu) 存儲(chu) 程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。

　　在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nei) 部電路，但對各部分的工作機製還是應有足夠的理解。CPU的控製器控製CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震蕩信號控製。運算器用於(yu) 進行數字或邏輯運算，在控製器指揮下工作。寄存器參與(yu) 運算，並存儲(chu) 運算的中間結果，它也是在控製器指揮下工作。

　　CPU速度和內(nei) 存容量是PLC的重要參數，它們(men) 決(jue) 定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限製著控製規模。

四、I/O模塊

　　PLC與(yu) 電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC係統，輸出模塊相反。I/O分為(wei) 開關(guan) 量輸入（DI），開關(guan) 量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

　　開關(guan) 量是指隻有開和關(guan) （或1和0）兩(liang) 種狀態的信號，模擬量是指連續變化的量。常用的I/O分類如下：

　　開關(guan) 量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體(ti) 管隔離。

　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

　　除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈衝(chong) 等模塊。

　　按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限製。

五、電源模塊

　　PLC電源用於(yu) 為(wei) PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為(wei) 輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為(wei) 24VAC）。

六、底板或機架

　　大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯係，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個(ge) 整體(ti) 。

七、PLC係統的其它設備

　　1、編程設備：編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用於(yu) 編程、對係統作一些設定、監控PLC及PLC所控製的係統的工作狀況，但它不直接參與(yu) 現場控製運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。

　　2、人機界麵：最簡單的人機界麵是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體(ti) 式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界麵非常普及。

　　3、輸入輸出設備：用於(yu) 永久性地存儲(chu) 用戶數據，如EPROM、EEPROM寫(xie) 入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。

八、PLC的通信聯網

　　依靠先進的工業(ye) 網絡技術可以迅速有效地收集、傳(chuan) 送生產(chan) 和管理數據。因此，網絡在自動化係統集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出"網絡就是控製器"的觀點說法。

　　PLC具有通信聯網的功能，它使PLC與(yu) PLC 之間、PLC與(yu) 上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個(ge) 統一的整體(ti) ，實現分散集中控製。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內(nei) 置有支持各自通信協議的接口。

　　PLC的通信，還未實現互操作性，IEC規定了多種現場總線標準，PLC各廠家均有采用。

　　對於(yu) 一個(ge) 自動化工程(特別是中大規模控製係統)來講，選擇網絡非常重要的。首先，網絡必須是開放的，以方便不同設備的集成及未來係統規模的擴展；其次，針對不同網絡層次的傳(chuan) 輸性能要求，選擇網絡的形式，這必須在較深入地了解該網絡標準的協議、機製的前提下進行；再次，綜合考慮係統成本、設備兼容性、現場環境適用性等具體(ti) 問題，確定不同層次所使用的網絡標準。