談談對PLC的認識

董開琳

【摘要】PLC應用領域非常廣泛，學好PLC很重要。本文從PLC的定義、組成、特點、功能用途、工作原理等方面談了對PLC的認識和探究。

【關鍵詞】可編程邏輯控制器 控制

【中圖分類號】TP273 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）33-0025-02

PLC是自動化控制中電氣控制最重要的一部分，現廣泛應用于紡織、冶金、機械電子制造、電力、化工、石油開采、國防、交通運輸、環保及文化娛樂等各個領域。其應用能力的大小，應用水平的高低已成為衡量一個技術人員水平高低的重要標志，應用范圍的深度和廣度已成為度量一個行業自動化水平高低的重要尺度，甚至是度量一個國家工業現代化水平的重要尺度，因此學好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，是一種數字運算的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程的存儲器，用來在內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。其硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口、電源等部分組成。

二、PLC的特點

可編程控制器是采用微電子技術來完成各種控制功能的自動化設備，按照預先輸入的程序控制現場的執行機構，并按照一定規律進行動作。其主要功能體現在：

（一）可靠性高，抗干擾能力強.

PLC專門為工業環境而設計，從硬件和軟件上都采取了抗干擾措施。平均無故障時間﹥（3～5）×104 h。

（二）通用性好，系統組成靈活方便。

產品系列化、標準化、模塊化，可靈活組成規模、功能不同的控制系統。

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

（四）功能完善，接口功能強，接線簡單。

具有數字量和模擬量的輸入/輸出、邏輯和算術運算、定時、記數、順序控制、人機對話、自檢、記錄和顯示等。

（五）對電源要求不高。

DC24V供電，波動范圍16～32V；AC220V供電，波動范圍190～260V。

（六）系統設計周期短。

（七）對生產工藝改變適應性強。

（八）安裝簡單，調試方便，維護工作量小。平均無故障時間﹥（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來完成各種控制功能的自動化設備，按照預先輸入的程序控制現場的執行機構，并按照一定規律進行動作。其主要功能體現在以下幾方面：

（一）順序邏輯控制

順序邏輯控制在PLC應用領域中應用最廣泛，可以取代繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。它既可以用于單機控制或多機控制，又可用于自動化生產線的控制。PLC根據操作按鈕、限位開關及其他現場給出的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應的操作。

（二）運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。在機械加工行業，PLC與計算機數控集成在一起，用以完成機床的運動控制。在多數情況下，PLC將描述目標位置的數據送給模板，模板移動一軸或數軸到目標位置。當每個軸移動時，位置控制模板將保持適當的速度和加速度，以確保運動平滑。

（三）定時控制

PLC為用戶提供了一定數量的定時器，并設置了定時器指令。一般每個定時器可實現0.1～999.9s或0.01～99.99s的定時控制，也可按一定方式進行定時時間的擴展。定時精度高，定時設定方便、靈活。同時PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，可用于準確地實時控制。

（四）計數控制

PLC提供了多種計數器，如普通計數器、可逆計數器、高速計數器等，可以用來完成不同用途的計數控制。當計數器的當前計數值等于計數器的設定值，或在某一數值范圍時，發出控制命令。計數器的計數值可以在運行中被讀出，也可以在運行中進行修改。

（五）模數和數模轉換

在過程控制或閉環控制系統中，存在溫度、壓力、流量、速度、位移、電流、電壓等連續變化的物理量（或稱模擬量）。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（Analog）和數字量（Digital）之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

（六）步進控制

PLC為用戶提供了一定數量的移位寄存器，并完成步進控制功能。在一道工序完成之后，自動進行下一道工序；一個工作周期結束后，自動進入下一個工作周期。有些PLC還專門設有步進控制指令，使得步進控制更為方便。

（七）數據處理

PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作。

（八）通信及聯網

目前大多數PLC都具有了通信能力，能夠在PLC與計算機之間同時進行同位鏈接及上位鏈接。通過這些通信技術，使PLC更容易構成工廠自動化系統。也可與打印機、監視器等外部設備相連，記錄和監視有關數據。

四、PLC的工作原理

PLC以微處理器為核心，有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大的不同。微機一般采用等待命令的工作方式，PLC則采用循環掃描的工作方式。對每個程序，CPU從第一條指令開始執行，按指令步序號做周期性的程序循環掃描，如果無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條執行用戶程序，直到遇到結束符后又返回第一條指令，如此周而復始不斷循環，每一個循環稱為一個掃描周期。掃描周期的長短主要取決于CPU執行指令的速度，執行每條指令占用的時間，程序中指令條數的多少。總之，PLC采用掃描的工作方式，是區別于其它設備的最大特點之一。

以上就是我學習和探究PLC的有關知識后取得的一些粗淺認識。通過學習和探究，不但増長了知識，而且使我感到了一份責任。中國夢，強國夢，祖國的強大，綜合國力的提升，體現在方方面面，其中工業自動化水平的提高是一個很重要的方面。作為一名未來的技術人才，應自覺擔負起這份責任，刻苦學習，潛心鉆研，為可編程邏輯控制器的推廣應用，為國家的富強做出自己應有的貢獻。

參考文獻：

[1]陳章平、楊澤、沈國宇、戴金，《西門子S7-300/400 PLC控制系統設計與應用》2009年版.

[2]黃義定、王卓、張宇、李壯舉、程瑩，《PLC原理與設計應用（西門子S7-200）》.