可编程控制器（PLC）概述

一、PLC的产生及特点

实物展示：

1.可编程控制器的名称演变

1969年时被称为可编程逻辑控制器，简称PLC (Programmable Logic Controller)。70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，称其为可编程控制器，简称PC (Programmable Controller)。但由于PC容易和个人计算机 (Personal Computer)相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。

2.可编程控制器定义

1987年 国际电工委员会）可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

3.可编程控制器的产生

1. 1968年，美国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM公司）提出设想。

2. 1969年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台PC，型号为PDP-14。

3. 第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；

4. 第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用EPROM ；

5. 第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等

6. 第四代:80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微处理芯片的位片，处理速度也达到1us/步 ;

7. 第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用RISC芯片。

编程控制器运行演示 展示板

PLC，时间继电器，继电器，直流电源，两个直流电动机，按钮，若干导线。 演示操作

可编程控制器控制电动机的顺序启动

方式一：按下启动按钮，由可编程控制器控制电动机M1，M2先后启动运行，按下停止按钮，两个电动机停止工作。

方式二：按下启动按钮，由可编程控制器控制电动机M2，M1先后启动运行，按下停止按钮，两个电动机

问题提出:

传统的继电接触控制系统，只能改变某些硬件接线，才能完成上述的两种控制方式，而可编程控制器控制系统可在不改变硬件接线的情况下，通过修改程序而实现控制顺序的变化。控制两个电动机的顺序运行，控制复杂程度不高，如用继电接触控制系统已够费时的了，何况汽车生产流水线的控制系统？

二、可编程控制器的基本特点

1、灵活、实用

2、可靠性高、抗干扰能力强

3、编程简单、使用方便

4、接线简单

5、功能强

6、体积小、重量轻、易于实现自动化

三、可编程控制器的发展趋势

1．向高速度、大存储容量方向发展 CPU处理速度进一步加快，存储容量进一步扩大

2．控制系统将分散化 分散控制、集中管理的原则。

3．可靠性进一步提高 随着PC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。

4．控制与管理功能一体化 PC将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使PC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。

四、PC的应用领域

1、开关量逻辑控制

2、模拟量闭环控制

3、数据量的职能控制

4、数据采集与监控

5、通讯联网与集算散控制

二、可编程控制器的基本组成

问题：

1、可编程控制器由哪几部分组成？ 

2、可编程控制器怎样分类？ 

一、可编程控制器的组成

（一）硬件构成

1、中央处理单元（CPU）

(1)诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。

(2)采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。

(3)逐条读取指令，完成各种运算和操作。 

(4)将处理结果送至输出端。

(5)响应各种外部设备的工作请求。

（一）硬件构成

1、中央处理单元（CPU）

(1)诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。

(2)采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。

(3)逐条读取指令，完成各种运算和操作。 

(4)将处理结果送至输出端。

(5)响应各种外部设备的工作请求。

3、可编程控制器输入端口电路

开关量输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。

PLC的输入接口电路（直流输入型）

4、可编程控制器输出接口电路 开关量输出接口电路：

采用光电耦合电路，将CPU处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。有三种类型：

第一：继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关频率较低的直流负载或交流负载回路。

第二：晶闸管输出型： 为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的交流电源负载。

第三：晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较高的直流电源负载。

5、模拟量接口电路

（1）模拟量输入接口：把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合PLC内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准的模拟量信号：电流信号：4~20mA 电压信号：1~10V

（2）模拟量输出接口：将PLC运算处理的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制的要求信号

（3）智能输入输出接口：自带CPU，由专门的处理能力，与主CPU配合共同完成控制任务，可减轻主CPU工作负担，又可提高系统的工作效率

6、电源

PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备（传感器）提供标准电源。 7、编程器

编程器：专用的手持式、台式；电脑+编程软件。

二、可编程控制器的分类

按硬件的结构类型分类：整体式、模块式、叠装式。

按I/O点数的多少分类:小型PLC、中型PLC、大型PLC

什么是PLC可编程逻辑控制器简介

什么是PLC?本文将简要介绍可编程逻辑控制器的定义并解释其基本组件。可编程逻辑控制器或 PLC 在当今的各种流程和制造行业中无处不在。PLC 最初旨在取代继电器，以便为修改控制系统的操作提供更简单的解决方案。无需重新连接大量继电器，只需从 PC 编程设备快速下载，即可在几秒钟内更改控制逻辑。

什么是PLC

　　在本文中，聚英电子将介绍 PLC 的概念并解释其基础知识。

　　什么是PLC?

　　PLC，全称是Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器。PLC 是一种工业级数字计算机，旨在执行控制功能，尤其适用于工业应用。通过内部的中央处理器能够处理来自外部的开关量信号、数字量信号、模拟量信号等，可谓“神通广大”。

　　今天的大多数 PLC 都是模块化的，允许用户添加各种功能，包括离散和模拟输入和输出、PID 控制、位置控制、电机控制、串行通信和高速网络。与继电器组等旧技术相比，PLC 更易于故障排除和维护、更可靠、更具成本效益且用途更广泛。

　　Modicon 是“模块化数字控制器”的缩写，既是1968 年发明的第一款 PLC 产品的名称，也是发明品牌，尽管现在归施耐德电气所有。

　　虽然可能看起来不像典型的家用计算机，但 PLC 的核心与大多数人在日常生活中使用的计算机和智能设备中所见的技术完全相同。

　　基本组件

　　PLC由几个基本部分组成。可能看起来与各个制造商略有不同，但每个组件的用途和范围是相同的。其中包括电源、中央处理单元 (CPU)、输入/输出卡以及放置输入/输出 (I/O) 卡的背板或机架。

　　背板在所有独立组件之间建立了电气连接，为 PLC 提供了模块化设计。这种电连接包括电源和通信信号。许多 PLC 制造商在背板上使用专有通信协议，以便 I/O 可以安全地与 CPU 通信。

　　电源

　　根据应用和安装环境，电源可接受 120VAC 或 24VDC。如上所述，此电压通过背板为 CPU 和 I/O 模块提供电源，这些模块以“卡”的形式出现。这些卡可以从在载体中的插槽中快速添加或移除。

　　需要注意的是，CPU 的电源并不为传感器和线圈等现场设备供电。此电源连接必须单独与卡建立。

　　中央处理器 (CPU)

　　CPU 是 PLC 的实际“大脑”，使其成为计算机。即使是小型的非模块化 PLC 也包含一个 CPU。输入信号来自 I/O 卡，逻辑程序根据信号来决策。如果需要，CPU 然后命令输出随着信号和条件的变化而打开和关闭。

　　程序可能包括高级功能，例如数学运算、计时、计数和通过现代网络协议共享信息。对于较旧的中继系统，其中许多操作即使不是不可能，也是极其困难的。

　　输入/输出卡

　　传感器、按钮、开关、继电器、螺线管甚至网络设备与连接到 I/O 卡上的螺丝端子的 I/O 信号共享信息。可以根据每台机器和设施的需要选择这些卡。在一些小型 PLC中，I/O 端子不是模块化卡，而是方便地安装在 PLC 的侧面。

　　由于 I/O 设备结构种类繁多，分离和模拟模块的种类繁多，模拟模型的术语有“源”与“灌”，“电压”与“电流” 。

　　编程设备和人机界面

　　PLC 本身之外有两个非常重要的组件：编程设备和人机界面 (HMI)。编程设备可以是来自同一制造商的台式计算机、膝上型计算机或手持式仪器。一些小型 PLC 甚至在前面有按钮，无需计算机即可对非常基本的逻辑操作进行编程。

　　虽然编程设备允许用户查看和修改运行在 PLC 上的代码，但 HMI 提供了一种显示信息和获取输入的方法，将控制系统建模为一个整体。HMI 通常不提供任何修改逻辑程序的方法。

　　图 3 显示了一个HMI 触摸屏，可以在控制室中使用，也可以在更靠近过程的“现场”中使用。这些类型的交互式显示器非常常见，通常直接安装在 PLC 外壳上或附近供操作员使用。

　　在现代人机界面之前，工厂操作员依靠模拟仪表和灯泡指示器的墙壁来了解过程状态。打开阀门以释放管道中的压力，或降低温度控制回路不能通过控制室的计算机完成，而是必须通过无线电发送给手动执行操作的外部操作员。将这些老式控制室与配备 HMI 和高级图形的现代控制室进行对比。

　　概括

　　自动化和控制工程师设计了这个 PLC 的高级视图。这些工程师了解控制系统、控制算法和配置。对流程进行建模并确定所需系统的规模和规模。从哪里购买 PLC 及其所有组件。这可能是一个带有 8 个 I/O 卡的机架，或者 20 个机架都通过具有数千个 I/O 点的工业网络进行通信——所有控制都由单个 CPU 完成。

　　作用

　　要说PLC的作用不得不说它在工业控制领域中的作用。众所周知，PLC诞生之初就是被应用到工业生产线上的，经过近五十年的发展，PLC在工控领域扮演的角色也越来越重要。凡是经过现代化改造的机电控制线路都少不了用到PLC，它也是现代工业智能集成控制系统中核心控制器件之一，这里的智能就是智能制造，也就是我们经常听到的工业4.0，随着未来人工成本不断提升，智能制造来代替大部分人工操作，实现质与效的双重提升，因此，在后面很长一段时间，人工智能领域发展前景广阔。

PLC不仅在工业领域有很大作用，在其他领域用的也很普遍，比如在各种高层建筑中的电梯控制系统、指挥交通所用的交通灯控制电路、生活中见到的音乐喷泉控制电路、广告彩灯的控制等。

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