可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的核心設(shè)備，其重要性不言而喻。PLC通過存儲(chǔ)和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，實(shí)現(xiàn)對各類機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程的精確控制。 ▲CRT運(yùn)動(dòng)控制器

一、PLC的基本概述與結(jié)構(gòu)

PLC是一種專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，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)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

PLC的基本結(jié)構(gòu)包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口(I/O接口)、通信接口和電源等部分。其中，CPU是PLC的核心，負(fù)責(zé)運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控I/O接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;存儲(chǔ)器則用于保存系統(tǒng)和用戶的程序與數(shù)據(jù);I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的橋梁，負(fù)責(zé)接收和發(fā)送信號(hào);通信接口則用于PLC與其他設(shè)備的信息交換;電源則為整個(gè)系統(tǒng)提供能源。

二、PLC的工作原理與掃描過程

PLC的工作原理是基于“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行的。在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)(或地址號(hào))作周期性循環(huán)掃描。如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。

PLC的掃描過程主要包括輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。在輸入采樣階段，PLC以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中。在程序執(zhí)行階段，PLC按照用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理。在輸出刷新階段，PLC將程序執(zhí)行結(jié)果輸出到控制設(shè)備。

三、PLC的編程語言與功能

PLC的編程語言主要包括梯形圖(LAD)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化控制語言(SCL)等。其中，梯形圖是一種圖形語言，比較形象直觀，容易掌握，用得最多。它借助類似于繼電器的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈以及串、并聯(lián)等術(shù)語和符號(hào)，根據(jù)控制要求聯(lián)接而成的表示PLC輸入和輸出之間邏輯關(guān)系的圖形。

PLC的功能非常強(qiáng)大，包括控制功能、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)處理功能、輸入輸出接口調(diào)理功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能以及編程調(diào)試功能等。其中，控制功能是PLC最基本的功能，包括邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制和順序控制等。數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)處理功能則用于對輸入信號(hào)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)和處理，并輸出處理結(jié)果。輸入輸出接口調(diào)理功能則用于對模擬量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。通信聯(lián)網(wǎng)功能則使PLC能夠與其他設(shè)備進(jìn)行信息交換和聯(lián)網(wǎng)控制。編程調(diào)試功能則使用戶能夠方便地對PLC進(jìn)行編程、調(diào)試和監(jiān)視等操作。

四、PLC的應(yīng)用與選型

PLC的應(yīng)用范圍非常廣泛，幾乎涵蓋了所有需要自動(dòng)化控制的工業(yè)領(lǐng)域。在制造業(yè)中，PLC可用于自動(dòng)化裝配線、自動(dòng)化包裝線等設(shè)備的控制;在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，PLC可用于交通信號(hào)燈的控制、車站和機(jī)場的行李輸送系統(tǒng)控制等;在石油化工生產(chǎn)過程中，PLC可用于流程控制、安全監(jiān)測等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和調(diào)節(jié)。

在選擇PLC時(shí)，需要考慮多個(gè)因素，包括機(jī)型選擇、容量選擇、I/O模塊選擇以及電源模塊和編程器等輔助設(shè)備的選擇。機(jī)型選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、功能要求、響應(yīng)速度和可靠性等因素進(jìn)行;容量選擇則基于I/O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量進(jìn)行選擇;I/O模塊選擇包括開關(guān)量和模擬量模塊的選擇以及特殊功能模塊的需求;電源模塊和編程器等輔助設(shè)備也是選擇PLC時(shí)的重要考慮因素。

五、總結(jié)與展望

通過本文的介紹，相信你已經(jīng)對PLC的重點(diǎn)知識(shí)有了更深入的了解。PLC作為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的核心設(shè)備，其重要性不言而喻。隨著科技的不斷發(fā)展，PLC的應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大。未來，PLC將更加注重智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的發(fā)展趨勢，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域提供更加高效、可靠和智能的解決方案。

作為電氣領(lǐng)域的從業(yè)者或愛好者，我們應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)和掌握PLC的最新技術(shù)和應(yīng)用方法，提高自己的專業(yè)素養(yǎng)和實(shí)踐能力。只有這樣，我們才能跟上時(shí)代的步伐，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

審核編輯 黃宇