PLC可編程控制器在工業的應用

【摘 要】 可編程控制器是專門為工業控制設計的，運行穩定性和可靠性很高，PLC整機平均無故障工作時間高達幾萬小時。隨著計算機技術的發展，PLC的功能也越來越強，使用越來越方便，因此在工業控制系統中使用日益廣泛。

【關鍵詞】 PLC 工業 控制

1 PLC概述

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

2 PLC系統的基本組成

可編程控制器硬件系統由PLC主機、功能I/O單元和外部設備組成。其中PLC主機由CPU、存儲器、基本I/O模塊、I/O擴展接口、外設接口和電源等部分組成，各部分之間由內部系統總線連接。

3 PLC工作原理

當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

（1）輸入采樣階段

在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

（2）用戶程序執行階段

在用戶程序執行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

在程序執行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區別。

（3）輸出刷新階段

當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。

4 PLC工業應用

首先需要在編程設備中安裝編程軟件，編程設備通過專用的編程設備電纜與PLC相連接，通過編程軟件可寫入相應的程序，通過專用的編程設備電纜下載到PLC中，PLC中的輸入/輸出單元與工業中的設備連接在一起，可以從現場獲取信號（開關信號、模擬信號以及傳感器檢測的各種信號）通過PLC的輸入單元，輸入到內部寄存器中，參與程序的控制。輸入變量經過PLC運算處理后送到輸出端子，成為PLC的輸出變量，由這些輸出變量對工業中的外圍設備進行控制。

5 結語

隨著新技術的采用和用戶需求的推動，PLC將朝著多功能、模塊化、網絡化、集成智能化、開放化發展，功能將近一步強化，將專用功能集成一個模塊，有獨立的處理能力，實現相互兼容，系統體系結構完全開放。因此，PLC在工業控制領域中的應用具有很強的通信能力，更高的可靠性。現在越來越多的企業將其所有自動化控制設備逐步連接到企業范圍內的信息系統中去，PLC在工業發展中必將起到重要的作用。

參考文獻：

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