浅述对PLC的认识

翟玉澎　代锁蕾

摘 要：PLC（中文：可编程逻辑控制器），又称为可编程控制器，是工业自动化系统的主要部分，出现于20世纪中期。自PLC出现以来，一直处于快速发展中，更是被称为20世纪70年代的一场工业革命，其重要性不言而喻。IEC（国际电工委员会）于1982年11月发布了可编程逻辑控制器草案的第一稿，第二稿发布于1985年1月，第三稿发布于1987年2月，其中对可编程逻辑控制器做出了如下定义：“可编程序控制器属于电子系统的一种，也是一种数字运算系统，致力于解决工业应用的实际问题。它使用的存储器是可编程的，可以解决数学运算和逻辑控制，此外，它的输入和输出包括数字量与模拟量的形式，可以控制机械生产过程。”

关键词：PLC

1 PLC发展的进程

最初PLC的出现要归功于美国通用汽车公司（GM），由于当时的汽车生产线是由继电器控制的，而继电器系统耗电大、体积大、灵活性差，已不能适应快速发展的需求。为了减少生产成本、提高生产效率，通用公司决定招标新一代的工业控制器，并提出了10条控制标准。第二年，DEC（中文：美国数字设备公司）根据此标准设计出了世界上第一台可编程序控制器PDP-14，并投入了实际生产。之后PLC得到了快速发展，日本、德国、法国等相继研发出了自己的PLC。到了20世纪70年代中期，微处理器被用于PLC中，使其在原来逻辑运算的基础上，增加了数据处理、数值运算等很多新功能，运算速度的到了提高。之后PLC进入快车道发展，特别是模拟量处理、数字运算与I/O接口等方面取得了巨大进步，并在过程控制方面逐步发展。目前，随着电子技术的发展，16位和32位微处理器的PLC 得到了快速发展，PLC的控制功能不断增强，可靠性不断提高，功耗和体积逐步降低。随着智能化、网络化等特殊模块的开发，PLC不仅能完成顺序控制，也可以对模拟量控制和位置控制进行更好的控制。此外还可以实现FMS（柔性制造），应用范围不断扩大。 现在，大多数用于执行系统逻辑的控制元素都被PLC替代。

2 PLC的基本结构

PLC内部的存储器是可用于编程的，除了可以存储程序之外，还可以用来进行数学运算、顺序控制、定时控制、计数控制等指令的操作，并通过数字量或模拟量的输入输出来控制各种机械生产过程。我们在应用PLC之前，应该首先了解PLC的基本结构和原理。市场上的PLC种类繁多，但PLC的基本组成是大致相同的。PLC（可编程逻辑控制器）在本质上是一种工业控制领域的专用计算机，在系统组成方面虽然与微型计算机稍有不同，但总体上是相似的。所有PLC系统都包含检测输入数据，处理和控制各种输出的相同基本构建块，它包括CPU中央处理器模块、存储器、输入/输出模块、电源模块与编程器（编程软件）五个部分。

PLC是用微处理器作为核心的电子系统，尽管各厂家的产品种类繁多，功能系统和指令系统也存在着一定的差异，但他们的结构和工作原理大体上相同。PLC包括CPU中央处理器模块、存储器、输入/输出模块、电源模块与编程器等，如下图1所示。我们如果将PLC看成是一个系统，与输入接口相连接的各种开关信号作为PLC的输入变量，之后它们经过PLC的输入接口输入到PLC的内部数据寄存器中，然后PLC内部对其进行逻辑运算或数据处理，再将处理后的信号送到输出接口，进而控制执行机构实现相应的运动。

3 PLC的工作原理

PLC工作原理与工业计算机大致相同，但在说到应用时，没有必要用计算机的知识去对PLC做深入的分析，我们只需将PLC看成是由继电器、计数器、定时器等等组成的一个控制系统，之后我们就可以将PLC等效成三部分，分别是输入部分、逻辑控制部分与输出部分。

输入部分需要把输入的开关量信号转换成PLC内部可以接受的电平信号，也就是要添加输入模块。而逻辑控制部分是由CPU与存储器等组成的，在经过数学和逻辑运算后，逻辑部分会输出电平信号。输出部分要将其转换为外部部件所需要开关量信号，因此输出部分需要添加输出模块。在这个过程中，PLC按照原先由编程器编写好的控制程序，扫描各输入接口的状态，并逐条扫描用户程序。经过PLC内部处理后，会输出最后的信号，并用该信号驱动外部的器件，以此達到控制的要求。

PLC是通过扫描的方式工作的，也就是使用的是顺序扫描和循环不断的方法。在PLC运行的时候，CPU会根据事先编写好的程序（这些程序按照控制要求编写好并存放于用户存储器中），依照地址号（或指令步序号）作循环的周期性的扫描。在这个过程中，跳转指令不出现的情况下，程序会从第一条指令开始并逐条依次执行，一直到程序完结。结束后，程序会再次返回到第一条指令，并重新开始下一轮的扫描。在每次工作的过程中，PLC还要收集输入信号以及及时的刷新输出情况等工作。

在PLC开始使用后，我们可以将它的工作过程分为三个阶段，分别是输入采样阶段、用户程序执行阶段和输出刷新阶段。一个扫描周期包括这三个阶段，在PLC运行的过程中，PLC的CPU会重复扫描这三个阶段，完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

参考文献

[1]崔雅嵩，浅谈 PLC原理及应用[J]，科技天地，2011年36期

[2]陈宏，可编程控制器（PLC）的选型[J]，化工进展，2003年

[3]刘思华，可编程控制器（PLC）应用程序的仿真[D]，山东大学，2005年