董開琳

【摘要】PLC應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，學(xué)好PLC很重要。本文從PLC的定義、組成、特點(diǎn)、功能用途、工作原理等方面談了對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)和探究。

【關(guān)鍵詞】可編程邏輯控制器 控制

【中圖分類號(hào)】TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）33-0025-02

PLC是自動(dòng)化控制中電氣控制最重要的一部分，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于紡織、冶金、機(jī)械電子制造、電力、化工、石油開采、國(guó)防、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)領(lǐng)域。其應(yīng)用能力的大小，應(yīng)用水平的高低已成為衡量一個(gè)技術(shù)人員水平高低的重要標(biāo)志，應(yīng)用范圍的深度和廣度已成為度量一個(gè)行業(yè)自動(dòng)化水平高低的重要尺度，甚至是度量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要尺度，因此學(xué)好PLC很重要。

一、PLC的定義和組成

PLC（Programmable Logic Controller，PLC）可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。其硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等部分組成。

二、PLC的特點(diǎn)

可編程控制器是采用微電子技術(shù)來完成各種控制功能的自動(dòng)化設(shè)備，按照預(yù)先輸入的程序控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并按照一定規(guī)律進(jìn)行動(dòng)作。其主要功能體現(xiàn)在：

（一）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng).

PLC專門為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)，從硬件和軟件上都采取了抗干擾措施。平均無故障時(shí)間﹥（3～5）×104 h。

（二）通用性好，系統(tǒng)組成靈活方便。

產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，可靈活組成規(guī)模、功能不同的控制系統(tǒng)。

（三）編程語言采用梯形圖語言，類似繼電器接觸器原理圖，簡(jiǎn)單、直觀、易學(xué)、便于掌握。

（四）功能完善，接口功能強(qiáng)，接線簡(jiǎn)單。

具有數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出、邏輯和算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)、順序控制、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄和顯示等。

（五）對(duì)電源要求不高。

DC24V供電，波動(dòng)范圍16～32V；AC220V供電，波動(dòng)范圍190～260V。

（六）系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短。

（七）對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)。

（八）安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。平均無故障時(shí)間﹥（3～5）×104 h。

（九）體積小，重量輕，能耗低 。

三、PLC的功能和用途

可編程控制器是采用微電子技術(shù)來完成各種控制功能的自動(dòng)化設(shè)備，按照預(yù)先輸入的程序控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并按照一定規(guī)律進(jìn)行動(dòng)作。其主要功能體現(xiàn)在以下幾方面：

（一）順序邏輯控制

順序邏輯控制在PLC應(yīng)用領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛，可以取代繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。它既可以用于單機(jī)控制或多機(jī)控制，又可用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制。PLC根據(jù)操作按鈕、限位開關(guān)及其他現(xiàn)場(chǎng)給出的指令信號(hào)和傳感器信號(hào)，控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行相應(yīng)的操作。

（二）運(yùn)動(dòng)控制

PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。在機(jī)械加工行業(yè)，PLC與計(jì)算機(jī)數(shù)控集成在一起，用以完成機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制。在多數(shù)情況下，PLC將描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模板，模板移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模板將保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，以確保運(yùn)動(dòng)平滑。

（三）定時(shí)控制

PLC為用戶提供了一定數(shù)量的定時(shí)器，并設(shè)置了定時(shí)器指令。一般每個(gè)定時(shí)器可實(shí)現(xiàn)0.1～999.9s或0.01～99.99s的定時(shí)控制，也可按一定方式進(jìn)行定時(shí)時(shí)間的擴(kuò)展。定時(shí)精度高，定時(shí)設(shè)定方便、靈活。同時(shí)PLC還提供了高精度的時(shí)鐘脈沖，可用于準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)控制。

（四）計(jì)數(shù)控制

PLC提供了多種計(jì)數(shù)器，如普通計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器等，可以用來完成不同用途的計(jì)數(shù)控制。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值等于計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，或在某一數(shù)值范圍時(shí)，發(fā)出控制命令。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以在運(yùn)行中被讀出，也可以在運(yùn)行中進(jìn)行修改。

（五）模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換

在過程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中，存在溫度、壓力、流量、速度、位移、電流、電壓等連續(xù)變化的物理量（或稱模擬量）。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

（六）步進(jìn)控制

PLC為用戶提供了一定數(shù)量的移位寄存器，并完成步進(jìn)控制功能。在一道工序完成之后，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序；一個(gè)工作周期結(jié)束后，自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工作周期。有些PLC還專門設(shè)有步進(jìn)控制指令，使得步進(jìn)控制更為方便。

（七）數(shù)據(jù)處理

PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作。

（八）通信及聯(lián)網(wǎng)

目前大多數(shù)PLC都具有了通信能力，能夠在PLC與計(jì)算機(jī)之間同時(shí)進(jìn)行同位鏈接及上位鏈接。通過這些通信技術(shù)，使PLC更容易構(gòu)成工廠自動(dòng)化系統(tǒng)。也可與打印機(jī)、監(jiān)視器等外部設(shè)備相連，記錄和監(jiān)視有關(guān)數(shù)據(jù)。

四、PLC的工作原理

PLC以微處理器為核心，有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大的不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，PLC則采用循環(huán)掃描的工作方式。對(duì)每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條執(zhí)行用戶程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于CPU執(zhí)行指令的速度，執(zhí)行每條指令占用的時(shí)間，程序中指令條數(shù)的多少?？傊琍LC采用掃描的工作方式，是區(qū)別于其它設(shè)備的最大特點(diǎn)之一。

以上就是我學(xué)習(xí)和探究PLC的有關(guān)知識(shí)后取得的一些粗淺認(rèn)識(shí)。通過學(xué)習(xí)和探究，不但増長(zhǎng)了知識(shí)，而且使我感到了一份責(zé)任。中國(guó)夢(mèng)，強(qiáng)國(guó)夢(mèng)，祖國(guó)的強(qiáng)大，綜合國(guó)力的提升，體現(xiàn)在方方面面，其中工業(yè)自動(dòng)化水平的提高是一個(gè)很重要的方面。作為一名未來的技術(shù)人才，應(yīng)自覺擔(dān)負(fù)起這份責(zé)任，刻苦學(xué)習(xí)，潛心鉆研，為可編程邏輯控制器的推廣應(yīng)用，為國(guó)家的富強(qiáng)做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳章平、楊澤、沈國(guó)宇、戴金，《西門子S7-300/400 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》2009年版.

[2]黃義定、王卓、張宇、李壯舉、程瑩，《PLC原理與設(shè)計(jì)應(yīng)用（西門子S7-200）》.