PLC
PLC 控制的基本概念
PLC 控制的基本概念
下图是一个简单的继电器控制电路，KT是时间继电器，KM1、KM2是两个接触器，分别控制电机M1、M2的运转，SB1为启动按钮，SB2为停止按钮。控制功能如下：按下启动按钮SB1，电机M1开始运转，过10秒钟后，电机M2开始运转；按下停止按钮SB2，电机M1、M2同时停止运转。
继电器控制原理如下：在控制线路中，当按下SB1时，KM1、KT的线圈同时通电，KM1的一个常开触点闭合并自锁，M1开始运转；KT线圈通电后开始延时，10秒后KT的延时常开触点闭合，KM2线圈通电，M2开始运转。当按下SB2时，KM1、KT线圈同时断电，KM2线圈也断电，M1、M2随之停转。
现在用PLC来实现上述的控制功能，图5.2所示为PLC控制的接线图，PLC选用OMRON的小型机CPM1A。在PLC的面板上，有一排输入端子和一排输出端子，输入端子和输出端子各有自己的公共接线端子 COM，输入端子的编号为 0.00、0.01、…，输出端子的编号为100.00、100.01、…。启动按钮SB1、停止按钮SB2接到输入端子上，输入公共端子COM上接DC 24V的输入驱动电源；接触器KM1、KM2 的线圈接到输出端子上，输出公共端子COM上接AC 220V 的负载驱动电源。
PLC是如何进行控制的呢？下面来看一下图所示的PLC控制的等效电路图。
PLC控制的等效电路由三部分组成。
输入部分：接收操作指令（由启动按钮、停止按钮等提供），或接收被控对象的各种状态信息（由行程开关、接近开关等提供）。PLC
的每一个输入点对应一个内部输入继电器，当输入点与输入 COM 端接通时，输入继电器线圈通电，它的常开触点闭合、常闭触点断开；当输入点与输入COM端断开时，输入继电器线圈断电，它的常开触点断开、常闭触点接通。
控制部分：这一部分是用户编制的控制程序，通常用梯形图的形式表示，如图5.3所示。控制程序放在PLC的用户程序存储器中。系统运行时，PLC依次读取用户程序存储器中的程序语句，对它们的内容进行解释并加以执行，有需要输出的结果则送到PLC的输出端子，以控制外部负载的工作。
PLC系统的组成
PLC系统的组成
PLC系统主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中，CPU是PLC的核心，输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路，通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。
对于整体式PLC，所有部件都装在同一机壳内，其组成框图如图1所示；对于模块式PLC，各部件独立封装成模块，各模块通过总线连接，安装在机架或导轨上，其组成框图如图2所示。无论是哪种结构类型的PLC，都可根据用户需要进行配置与组合。
尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样，但各部分的功能作用是相同的，下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。
1．中央处理单元（CPU）
同一般的微机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同，常用有三类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。
目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU系统，甚至有些PLC中多达8 个CPU。对于双CPU系统，一般一个为字处理器，一般采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。
在PLC中CPU按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：
1）接收从编程器输入的用户程序和数据。
2）诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。
PLC简介
1．1PLC技术的概念
PLC即可编程控制器（Programmable Logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
2.发展历史
PLC 从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；随着生产技术的提高及效率要求的提高，其在产业控制中的应用越来越广泛。 现代 PLC 应用综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术，形成了生产技术的现代化和自动化，在未来的各个领域将会做出更大的贡献。
（1）初级阶段
可编程序控制器问世于 20 世纪 60 年代， 当时的可编程序控制器功能都很简单，只有逻辑、定时、计数等功能；硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产， CPU 以分立元件组成；存储器为磁心存储器，存储容量有限；用户指令一般只有二三十条，还没有成型的编程语言；机型单一，没有形成系列。在体积方面，与现在的可编程序控制器相比，可以说是庞然大物。（2）成熟阶段
进入 70 年代，可编程序控制器功能除逻辑运算外，增加了数值运算、计算机接口、模拟量控制等；软件开发有自诊断程序，程序存储开始使用 EPROM ；可靠性进一步提高，初步形成系列，结构上开始有模块式和整体式的区分，整机功能从专用向通用过渡。
(3) 飞速发展阶段
70 年代后期和 80 年代初期，可编程序控制器开始向多处理器发展，使可编程序控制器的功能和处理速度大为增强，并具有通信和远程 I/O 能力，增加了多种特殊功能，如浮点运算、三角函数、查表、列表等，自诊断和容错技术也迅速发展。
(4) 开放性、标准化阶段
PLC介绍
工控
工控指的是工业自动化控制 主要利用电气、机械、软件等组成
电气部分：
工控机
工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。它具有重要的计算机属性和特征，如：具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口、并有实时的操作系统、控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。
1.PLC（可编程控制系统）的详细介绍
可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。
2 .PLC的发展是市场情况
2.1 PLC的发展历史
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。
在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，如表1，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的百分比。
plc的应用场景
plc的应用场景有以下几个方面：
1. 自动化生产线：plc可以对整个生产线进行控制，包括输送带、机械臂、装配机器人等设备。通过plc的编程，可以实现自动调节生产速度、自动检测生产质量等功能。
2. 电力系统：plc可以监控和控制电力系统的配电、开关、控制器等设备，保证电力系统的稳定和安全运行。
3. 水处理系统：plc可以控制水泵、加药设备、阀门等设备，以保证水的质量、数量和流速等参数达到预期的要求。
4. 制造业：plc可以控制和监测各种制造业生产设备，包括机床、钣金加工设备、焊接设备等，以保证制造过程的精度和质量。
5. 智能交通：plc可以控制交通信号灯、路灯、隧道照明等设备，实现智能交通的控制与管理。
总之，plc在工业自动化领域中被广泛应用，可以实现各种复杂的控制和监测功能，提高生产效率、保证产品质量、提升工作安全等。
PLC的由来
PLC的由来
可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制
器简称PLC。
在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标
指标，即：
1、编程方便，现场可修改程序； 2、维修方便，采用模块化结构； 3、可靠性高于继电器控制装置； 4、体积小于继电器控制装置； 5、数据可直接送入管理计算机； 6、成本可与继电器控制装置竞争；
7、输入可以是交流115V；
8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；
9、在扩展时，原系统只要很小变更； 10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
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1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，
plc的主要特点
1 plc的主要特点
1．抗干扰力量强、牢靠性高
在工业现场存在着电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和湿度的变化等因素，这些因素都影响着计算机的正常工作。而plc从硬件和软件两个方面都实行了一系列的抗干扰措施。在硬件方面，PLC采纳大规模和超大规模的集成电路，采纳了隔离、滤波、屏蔽及接地等抗干扰措施，并实行了耐热、防潮、防尘和抗震等措施；在软件上采纳数字滤波等抗干扰和故障诊断措施。以上这些措施使PLC具有了很强的抗干扰力量和很高的牢靠性。
2．掌握系统结构简洁、使用便利
在PLC掌握系统中，只需在PLC的输入/输出端子上接入相应的信号线即可，不需要连接继电器之类的低压电器和大量简单的硬件接线电路，大大简化了掌握系统的结构。PLC体积小、质量轻，安装与维护也极为便利。另外，PLC的编程大多采纳类似于继电器掌握线路的梯形图形式，这种编程语言形象直观、简单把握，编程特别便利。
3．功能强大、通用性好
PLC内部有成百上千个可供用户使用的编程元件，具有很强的功能，可以实现特别简单的掌握功能。另外，PLC的产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户使用，用户能敏捷便利地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的掌握系统。
PLC的基本概念.
PLC的基本概念 - PLC的工作原理
PLC的由来
可编程控制器(Programmable Controller是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable
Logic Controller,简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装臵的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装臵称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。
一. PLC的由来
在60年代,汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装臵构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装臵的重新设计和安装。随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装臵就需要经常地重新设计和安装,十分费时,费工,费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装臵取代继电器控制装臵,并提出了十项招标指标,即:
1、编程方便,现场可修改程序;
2、维修方便,采用模块化结构;
3、可靠性高于继电器控制装臵;
4、体积小于继电器控制装臵;
5、数据可直接送入管理计算机;
6、成本可与继电器控制装臵竞争;
7、输入可以是交流115V; 8、输出为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等;
9、在扩展时,原系统只要很小变更;
10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
1969年,美国数字设备公司(DEC研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。这种新型的工业控制装臵以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年,已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。
这一新型工业控制装臵的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLC。1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。
plc基本结构及原理
plc基本结构及原理
plc基本结构及原理
PLC的基本组成可分为两大部分:硬件系统和软件系统。
一、硬件系统：
（一） CPU 运算和控制中心：起“心脏”作用。
1、当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中，然后CPU根据系统所赋予的功能(系统程序存储器的解释编译程序)，把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。
2、输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU 将之存入工作数据存储器中或输入映像寄存器。然后由CPU把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映像寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、控制外部驱动器。
3、组成: CPU由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线与I/O接口电路相连接。
（二）存储器
具有记忆功能的半导体电路。分为系统程序存储器和用户存储器。
1、系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。
2、用户存储器: 分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器(RAM)组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源，寿命一般为3~5 年。
（三）输入/输出(I/O )模块
输入输出模块简称I/O模块，相当于人的眼睛、跺、鼻子手、脚是联系外部信息和大脑(CPU )的桥梁。
1、输入接口：
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
发光二极管:在光电耦合器的输入端加上变化的电信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。
光电三极管:在光信号的照射下导通，导通程度与光信号的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区内，输出信号与输入信号有线性关系。
输入接口电路工作过程:当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
PLC基本指令介绍
PLC基本指令介绍
PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用于自动化控制系统的电子设备，它可以通过编程来实现不同的逻辑功能和控制操作。PLC基本指令是PLC编程的基础，是PLC实现逻辑控制的基本工具。
1. LD（Load）指令：LD指令用于将逻辑输出输入的状态装载到PLC的存储器中，以供后续的逻辑运算和判断使用。
2.AND指令：AND指令用于进行逻辑与运算，当两个或多个输入信号同时为真时，输出信号为真，否则输出信号为假。
3.OR指令：OR指令用于进行逻辑或运算，当两个或多个输入信号中至少一个为真时，输出信号为真，否则输出信号为假。
4.NOT指令：NOT指令用于进行逻辑非运算，将输入信号取反，即如果输入信号为真，则输出信号为假，反之亦然。
5. BCD指令：BCD（Binary Coded Decimal）指令用于将二进制数转换为十进制数，或者将十进制数转换为二进制数。
6. ADD（Addition）指令：ADD指令用于进行加法运算，将两个输入信号相加，得到的结果保存在输出信号中。
7. SUB（Subtraction）指令：SUB指令用于进行减法运算，将一个输入信号减去另一个输入信号，得到的结果保存在输出信号中。
8. MUL（Multiplication）指令：MUL指令用于进行乘法运算，将一个输入信号乘以另一个输入信号，得到的结果保存在输出信号中。
9. DIV（Division）指令：DIV指令用于进行除法运算，将一个输入信号除以另一个输入信号，得到的结果保存在输出信号中。 10. JMP（Jump）指令：JMP指令用于跳转到程序中的指定位置，可以实现循环和分支等运算。
11. LBL（Label）指令：LBL指令用于标记程序中的位置，可以通过LBL指令实现程序的结构化管理。
12. OUT（Output）指令：OUT指令用于将输出信号发送到外部设备，实现对外部设备的控制。
13. ANI（Analog Input）指令：ANI指令用于读取模拟信号的输入值，可以读取温度、压力等模拟量。