- 什么是PLC可编程控制器？
- PLC的定义是什么？
- PLC的内部工作原理
- PLC硬件结构
- PLC的外部设备
什么是PLC可编程控制器？
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）是一种用于自动控制的数字逻辑控制器，它可以将电子控制指令加载到存储器中，以便随时存储和执行。PLC可以接收输入和发送输出各种类型的电子信号，可用于控制或监督几乎所有的装置、自动化机械设备或电力监控。PLC具有通用性强、使用方便、适应性广、可靠性高、抗干扰能力强、程序编辑简单等特点。
使用可编程逻辑控制器(PLC)的基本和高级指令的知识和编程。熟悉相关应用技能，类比与温度控制、NC伺服定位、工业通讯等。灵活运用其强大的功能，使机器设备实现自动化、智能化运行。并用于控制或监督几乎所有类型的机械和电气系统。
最初的可编程逻辑控制器只具有电路逻辑控制的功能。随着不断的发展，这些功能简单的计算机模块已经包含了逻辑控制、时序控制、模拟量控制、多机通讯等功能。在可编程逻辑控制器出现之前，一般需要使用数百个继电器和计数器来组成具有相同功能的自动化系统。但是现在，经过编程的简单可编程逻辑控制器模块已经取代了这些大型装置。可编程逻辑控制器的系统程序在出厂前都进行了初始化，用户可以根据自己的需要编辑相应的用户程序，以满足不同的自动化生产要求。
现在工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当接近轻型计算机的组成，甚至是可编程自动化控制器（PAC）。集成个人计算机（使用嵌入式操作系统）和PLC已经出现，它可以通过数字或模拟I/O模块来控制机械、制造过程和其他控制模块的电子系统。目前的工业控制领域都使用可编程逻辑控制器。在工业控制领域，PLC控制技术的应用已经成为工业中不可或缺的一员。
PLC的定义是什么？
PLC具有通用性强、使用方便、适应性广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可编程逻辑控制器是一种以数字方式运行的电子系统，专为在工业环境中使用而设计。它使用一种可编程存储器来内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等面向用户的指令，并通过数字或模拟输入/输出机械或控制各种类型的设备。生产过程。可编程逻辑控制器及其相关外围设备按照易于与工业控制系统集成和扩展其功能的原则进行设计。
PLC的特点：
- 编程方便，可现场修改程序。
- 维护方便，采用模块化结构。
- 可靠性高于继电器控制装置。
- 体积比继电器控制装置小。
- 数据可直接传送至计算机。
- 与继电器控制相比具有成本竞争力。
- 输入可以是交流115V。
- 输出为交流115V，2A以上，可直接驱动电磁阀、接触器等。
- 扩容时，只需对原有系统稍作改动即可。
- 可以扩展用户程序存储器的容量。
PLC的内部工作原理：
虽然在PLC使用的梯形图程序中经常使用继电器、定时器、计数器等很多名称，但PLC在物理上并没有这种硬件，而是利用存储器和程序编程来进行逻辑控制编辑，通过输出，元件连接到外部机械设备以进行物理控制。可以减少控制器所需的硬件空间。PLC执行梯形图程序的方式是通过扫描将程序代码逐行读入CPU，最后执行控制操作。
第一步：进入状态检查
PLC首先检查与输入元件相连的各个点位开关或传感器的状态，并将状态写入内存中相应的位置Xn。
第二步：程序执行
将梯形图程序逐行载入CPU进行计算。如果在程序执行过程中需要输入触点的状态，CPU会直接从内存中查询和取出。输出线圈的运算结果保存在内存中相应的位置，暂时不会反映到输出端Yn。
第3步：输出状态更新
将第2步中的输出状态更新到PLC输出接点，并返回第1步。
这三个步骤称为PLC的扫描周期，完成它们所需的时间就是PLC的响应时间。如果PLC输入信号的时间小于这个响应时间，就有可能发生误读。每次程序执行后，下一次程序执行前，输出和输入状态都会更新一次，所以这种运行方式称为输出和输入端程序结束再生。
PLC硬件结构：
PLC分为箱式和模块式。但他们的组成是一样的。对于箱式PLC来说，有CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然根据CPU性能分为几种型号，根据输入/输出点。有几种规格。对于模块化PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、背板或机架。无论何种结构类型的PLC，都属于总线型开放式结构，其I/O能力可以根据用户需要进行扩展组合。
电源模块：
有的PLC中电源与CPU模块合在一起，有的是分开的。其目的是为PLC模块的集成电路提供工作电源。有的还为输入电路提供24V工作电源。如果电源是交流电源，通常是220VAC或110VAC，如果是直流电源，通常是24V。
中央处理器：
PLC中的CPU是PLC的核心。它根据PLC系统程序赋予的功能接收和存储用户程序和数据，通过扫描采集现场输入设备发送的状态或数据，并存储在计划的暂存器中。同时可以诊断电源和PLC内部电路的工作状态，编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存储器中一条一条读取指令，然后根据指令指定的任务分析后产生相应的控制信号，指挥相关的控制电路。就像个人电脑一样，它主要由运算器、控制器、寄存器以及实现它们之间连接的数据、控制、状态总线组成，以及外围芯片、总线接口和相关电路。确定控件的规模、工作速度、内存容量等。
存储器：
存储器用于存储程序和数据，是PLC不可缺少的组成部分。编写和编辑的程序指令和数据存储在PLC内部。通常可以使用RAM或EEPROM等专用存储卡进行扩展，但扩展容量因品牌和型号而异。
输入输出单元：
PLC的对外功能主要是通过各种输入/输出模块与外界联系。模块的规格和数量根据I/O点数确定。I/O模块可多可少，但最大数量受CPU限制。能够管理受最大背板或机架插槽数量限制的基本配置。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入寄存器反映输入信号的状态，输出点反映输出锁存器的状态。输入单元用于连接和捕捉输入单元的信号动作并通过内部总线将数据送入内存，CPU处理驱动指令部分。PLC输入模块PLC系统的架构和输入模块产品的选择取决于要监控的输入信号的电平。来自不同类型的监控传感器和过程控制的可变信号可以覆盖从±10mV到±10V的输入信号范围。输出单元是用于驱动外部负载的接口。主要原理是CPU对PLC中编写的程序指令进行处理，判断驱动输出单元，进而控制外部负载，如指示灯、电磁接触器、继电器、气压/油压阀等。PLC输出模块是用于工业环境中控制制动器、阀门、电机等。PLC系统模拟输出范围包括±5V、±10V、0V至5V、0V至10V、4至20mA或0至20mA等。
沟通：
大多数PLC都具有可扩展通讯网络模块的功能。简单的PLC通过BUS电缆或RS-232连接，而更高级别的PLC通过USB或以太网连接。它使PLC之间、PLC与个人计算机之间以及其他智能设备之间的信息交换成为一个统一的整体，实现分散和集中控制。现在几乎所有新的PLC产品都具有通讯网络的功能。它像计算机一样具有RS-232接口。通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里内交换信息。PLC之间的通信网络专用于每个制造商。对于PLC和计算机之间的通信，一些制造商使用工业标准母线并接近标准通信协议。这样就可以制作出不同型号的PLC。PLCs方便与计算机通讯和组网。PLC通讯协议规范可分为RS-232、RS-422、RS-432、RS-485、IEEE 1394、IEEE-488（GPIB）等。世界上最常用的通信协议是MODBUS-ASCII模式和MODBUS-RTU模式。
PLC的外部设备：
- 编程器：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程，对系统进行一些设置，监控PLC和PLC控制的系统的工作状态。编程器是PLC开发应用、监控运行、检查维护不可缺少的组成部分，但不直接参与现场控制操作。
- 监控装置：数据监控器和图形监控器。直接监测数据或通过屏幕监测数据。
- 存储设备：有存储卡、存储磁带、软盘或只读存储器，用于永久存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM烧录器等。
- 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码阅读器、输入模拟量的电位器、打印机等。
PLC的内部组件：
在PLC的编程过程中，会使用内存来规划很多在顺序控制程序中经常用到的元件。这些元件包括输入继电器、输出继电器、辅助继电器、计数器、定时器、数据寄存器和其他主要元件。
- 输入接点和输出接点：用于PLC与外部元件之间的状态传递。可外接元器件，还有按钮开关、选择开关、光电开关、数字开关等，如果电流过大，会损坏内部触点元器件。
- 辅助继电器：用于替代传统顺序控制中的继电器。传统继电器包括触点和线圈。PLC使用内部存储器来记忆辅助继电器的状态。
- 计数器：在程序中用来统计重复次数。
- 计时器：用于计算动作的持续时间。
- 数据寄存器：用来存放字符的值或字符数据。
