可編程邏輯控制器或 PLC 在當(dāng)今的各種流程和制造行業(yè)中無(wú)處不在。PLC 最初旨在取代機(jī)電繼電器系統(tǒng)，以便為修改控制系統(tǒng)的操作提供更簡(jiǎn)單的解決方案。無(wú)需重新連接大量繼電器，只需從 PC 或編程設(shè)備快速下載，即可在幾秒鐘內(nèi)更改控制邏輯。

PLC 是一種工業(yè)級(jí)數(shù)字計(jì)算機(jī)，旨在執(zhí)行控制功能，尤其適用于工業(yè)應(yīng)用。

今天的大多數(shù) PLC 都是模塊化的，允許用戶(hù)添加各種功能，包括離散和模擬輸入和輸出、PID 控制、位置控制、電機(jī)控制、串行通信和高速網(wǎng)絡(luò)。與繼電器組等較舊的技術(shù)相比，PLC 更易于故障排除和維護(hù)、更可靠、更具成本效益且用途更廣泛。

Modicon 是“模塊化數(shù)字控制器”的縮寫(xiě)，它既是1968 年發(fā)明的第一個(gè) PLC 產(chǎn)品的名稱(chēng)，也是發(fā)明它的品牌，盡管現(xiàn)在歸施耐德電氣所有。

雖然它可能看起來(lái)不像典型的家用計(jì)算機(jī)，但 PLC 的核心與大多數(shù)人在日常生活中使用的計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備中所見(jiàn)的技術(shù)完全相同。

基本組件

PLC由幾個(gè)基本部分組成。它們可能看起來(lái)與各個(gè)制造商略有不同，但每個(gè)組件的用途和范圍是相同的。其中包括電源、中央處理單元 (CPU)、輸入/輸出卡以及放置輸入/輸出 (I/O) 卡的背板或機(jī)架。

如圖 2 所示，背板在所有獨(dú)立組件之間建立了電氣連接，從而為 PLC 提供了模塊化設(shè)計(jì)。這種電連接包括電源和通信信號(hào)。許多 PLC 制造商在背板上使用專(zhuān)有通信協(xié)議，以便 I/O 可以安全地與 CPU 通信。

電源

根據(jù)應(yīng)用和安裝環(huán)境，電源可接受 120VAC 或 24VDC。如上所述，此電壓通過(guò)背板為 CPU 和 I/O 模塊提供電源，這些模塊以“卡”的形式出現(xiàn)。這些卡可以從它們?cè)谳d體中的插槽中快速添加或移除。

需要注意的是，CPU 的電源并不為傳感器和線圈等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。此電源連接必須單獨(dú)與卡建立。

中央處理器 (CPU)

CPU 是 PLC 的實(shí)際“大腦”，使其成為計(jì)算機(jī)。即使是小型的非模塊化 PLC 也包含一個(gè) CPU。輸入信號(hào)來(lái)自 I/O 卡，邏輯程序根據(jù)信號(hào)做出決策。如果需要，CPU 然后命令輸出隨著信號(hào)和條件的變化而打開(kāi)和關(guān)閉。

程序可能包括高級(jí)功能，例如數(shù)學(xué)運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和通過(guò)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議共享信息。對(duì)于較舊的中繼系統(tǒng)，其中許多操作即使不是不可能，也是極其困難的。

輸入/輸出卡

傳感器、按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器、螺線管甚至網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與連接到 I/O 卡上的螺絲端子的 I/O 信號(hào)共享信息?？梢愿鶕?jù)每臺(tái)機(jī)器和設(shè)??施的需要選擇這些卡。在一些小型 PLC中，I/O 端子不是模塊化卡，而是方便地安裝在 PLC 的側(cè)面。

由于 I/O 設(shè)備結(jié)構(gòu)種類(lèi)繁多，分立和模擬模塊的種類(lèi)繁多，模擬模型的術(shù)語(yǔ)有“源”與“灌”，“電壓”與“電流” 。

編程設(shè)備和人機(jī)界面

PLC 本身之外有兩個(gè)非常重要的組件：編程設(shè)備和人機(jī)界面 (HMI)。編程設(shè)備可以是來(lái)自同一制造商的臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)或手持式儀器。一些小型 PLC 甚至在前面有按鈕，可以在不需要計(jì)算機(jī)的情況下對(duì)非?；镜倪壿嫴僮鬟M(jìn)行編程。

雖然編程設(shè)備允許用戶(hù)查看和修改運(yùn)行在 PLC 上的代碼，但 HMI 提供了一種顯示信息和獲取輸入的方法，將控制系統(tǒng)建模為一個(gè)整體。HMI 通常不提供任何修改邏輯程序的方法。

圖 3 顯示了一個(gè)HMI 觸摸屏，它可以在控制室中使用，也可以在更靠近過(guò)程的“現(xiàn)場(chǎng)”中使用。這些類(lèi)型的交互式顯示器非常常見(jiàn)，通常直接安裝在 PLC 外殼上或附近供操作員使用。

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