什么是PLC？本文將簡(jiǎn)明扼要地闡述可編程邏輯控制器的定義，并解釋其基本組成部分。
可編程邏輯控制器，或稱(chēng)PLC，今天在每一種流程和制造業(yè)中都無(wú)處不在。PLC最初被設計用來(lái)取代機電繼電器系統，以便為修改控制系統的操作提供一個(gè)更簡(jiǎn)單的解決方案。與其重新連接一大批繼電器，不如從PC或編程設備上快速下載，在幾秒鐘內就能改變控制邏輯。
在這篇文章中，我們將介紹PLC的概念并解釋其基本原理。
一組現代工業(yè) PLC
1.什么是PLC？
PLC是一種工業(yè)級的數字計算機，用于執行控制功能，特別是工業(yè)應用。
今天的大多數PLC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、電機控制、串行通信和高速網(wǎng)絡(luò )。與繼電器組等舊技術(shù)相比，PLC更容易排除故障和維護，更可靠，更具成本效益，而且功能更多。
Modicon是 "模塊化數字控制器 "的簡(jiǎn)稱(chēng)，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，盡管現在屬于施耐德電氣。
雖然它可能看起來(lái)不像典型的家用電腦，但PLC的核心正是大多數人在日常生活中使用的電腦和智能設備中所看到的技術(shù)。
2. 基本組件
一個(gè)PLC由幾個(gè)基本部件組成。它們在不同的制造商那里可能看起來(lái)略有不同，但每個(gè)部件的目的和范圍都是一樣的。這些部件包括一個(gè)電源、一個(gè)中央處理單元（CPU）、輸入/輸出卡和一個(gè)背板或機架，輸入/輸出（I/O）卡被放置在其中。
背板
如圖2所示，背板在所有獨立組件之間建立了一個(gè)電氣連接，使PLC具有模塊化設計。這種電氣連接包括電源和通信信號。許多PLC制造商在背板上使用專(zhuān)有的通信協(xié)議，以便I/O能夠安全地與CPU對話(huà)。
3.電源
電源可以接受120VAC或24VDC，這取決于應用和安裝的情況。如上所述，該電壓在背板上總線(xiàn)化，為CPU和I/O模塊供電，這些模塊以 "卡 "的形式出現。這些卡可以快速從載體的插槽中添加或移除。
值得注意的是，CPU的電源并不為現場(chǎng)設備，如傳感器和線(xiàn)圈提供電源。這種電源連接必須單獨建立在卡上。
4.中央處理單元（CPU）
CPU是PLC的實(shí)際 "大腦"，使其成為一臺計算機。即使是小型的、非模塊化的PLC也包含一個(gè)CPU。輸入信號來(lái)自I/O卡，邏輯程序根據信號做出決定。如果需要，CPU就會(huì )在信號和條件發(fā)生變化時(shí)命令輸出打開(kāi)和關(guān)閉。
程序可能包括高級功能，如數學(xué)運算、計時(shí)、計數，以及通過(guò)現代網(wǎng)絡(luò )協(xié)議共享信息。許多這些操作在老式的繼電器系統中是非常困難的，甚至是不可能的。
5.輸入/輸出
傳感器、按鈕、開(kāi)關(guān)、繼電器、螺線(xiàn)管，甚至網(wǎng)絡(luò )設備與連接到I/O卡上的螺絲端子的I/O信號共享信息。這些卡可以根據每臺機器和設施的需要來(lái)選擇。在一些小型PLC中，I/O終端不是模塊卡，而是直接安裝在PLC的側面，非常方便。
由于I/O設備結構的多樣性，有各種各樣的離散和模擬模塊，術(shù)語(yǔ)有 "源 "與 "沉"，以及模擬模型的 "電壓 "與 "電流"。
6.編程設備和人機界面
在PLC本身之外有兩個(gè)非常重要的組件：編程設備和人機界面（HMI）。編程設備可以是一臺臺式電腦、筆記本電腦或同一制造商的手持式儀器。一些小型PLC甚至在前面有按鈕，可以在不需要計算機的情況下對非?；镜倪壿嫴僮鬟M(jìn)行編程。
一些觸摸面板可以與過(guò)程交互或簡(jiǎn)單地監控控制系統
雖然編程設備允許用戶(hù)查看和修改在PLC上運行的代碼，但人機界面提供了一種顯示信息和獲取輸入的方法，將控制系統作為一個(gè)整體進(jìn)行建模。人機界面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，可以在控制室使用，也可以在靠近過(guò)程的 "現場(chǎng) "使用。這些類(lèi)型的交互式顯示器非常普遍，通常會(huì )直接安裝在PLC外殼上或附近供操作員使用。
在現代人機界面之前，工廠(chǎng)的操作人員依靠墻上的模擬儀表和燈泡指示器來(lái)了解他們的工藝狀態(tài)。打開(kāi)一個(gè)閥門(mén)以釋放管道中的壓力或降低溫度控制回路不能從控制室的計算機中完成，而是必須通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳送給外部操作員，由他們手動(dòng)執行該動(dòng)作。將這些古老的控制室與配備了人機界面和先進(jìn)圖形的現代控制室進(jìn)行對比。
總結
自動(dòng)化和控制工程師設計了這個(gè)PLC的高層視圖。這些工程師了解控制系統、控制算法和配置。他們對過(guò)程進(jìn)行建模，并確定所需系統的大小和規模。從那里，PLC和它的所有組件被購買(mǎi)。這可能是一個(gè)帶有8個(gè)I/O卡的單一機架，也可能是20個(gè)機架，它們都通過(guò)一個(gè)帶有數千個(gè)I/O點(diǎn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信 - 所有的控制都由一個(gè)CPU完成。
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